一种具有孤石偏心提取腔齿的筒钻
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体是涉及地下钻孔过程中提取孤石的筒钻。
背景技术
现有的建筑地基施工过程中，当遇到地下存在较大岩石(即孤石)时，需要在采用钻取的方式将孤石一段段地由地下土层中取出，大致方法是：首先采用牙轮钻钻入土层中的岩石，于压轮钻内形成圆柱形的孤石，当牙轮钻钻穿岩石使孤石与整块岩石脱离开而成段，然后撤出牙轮钻，再落入可提取孤石的筒钻，筒钻套于成段孤石上，由筒钻内的孤石提取机构卡住成段孤石后，提出地面再与筒钻脱离，完成孤石提取。
申请号为201620390231.2的中国专利公开了一种钻孔大块孤石提取筒钻，其包括有筒钻主体，筒钻主体内下部设有用于阻挡孤石的阻拦机构，该阻拦机构包括有邻近筒钻主体底端的、沿着筒钻主体内壁周向均匀布置多个弹性杆，相邻弹性杆之间的间隙构成孤石入口。筒钻主体在遇到孤石时，孤石从该阻拦机构的孤石入口进入至筒钻主体内；孤石提钻过程中，阻拦机构实施对孤石的阻挡，避免孤石掉落，从而将孤石一同提出钻孔；孤石打捞上来后，将孤石从筒钻主体内取出。这种孤石提取筒钻的不足之处在于：1、由弹性杆构成的阻拦机构在随筒钻主体钻孔的过程中很容易损坏，不利于孤石的高效提取；另外，孤石打捞上来后，阻拦机构的弹性杆对孤石的夹持力很难释放，造成孤石不易从筒钻主体内取出的缺点，严重影响了孤石提取效率及筒钻的使用周转率；2、提取孤石的阻拦机构比较适合不是很厚的孤石，即当孤石的厚度与筒钻主体内的高度相当时可以实现孤石提取，但是当岩层很厚难以钻穿时，很难将孤石成段，进而难以提取。因此有必要改进。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有孤石偏心提取腔齿的筒钻，其具有结构简单、易于制造和不易损坏的特点，对于较厚的地下岩石也能轻松提取出孤石，且提取至地面的孤石很容易由本发明的筒钻内取出，具有孤石提取效率高和周转快速的特点，尤其适用于地下岩石较厚的孤石提取施工。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：
一种具有孤石偏心提取腔齿的筒钻，其包括有筒钻主体，所述筒钻主体为顶端具有顶端板、底端具有底端口、内具有圆柱形内腔的圆筒形结构，筒钻主体的顶端上同轴设有钻杆，其特征在于：筒钻主体的内侧壁上具有相对设置的上卡齿和下卡齿，上卡齿的内侧面连接于筒钻主体的内侧壁上、外侧面具有由顶端向底端渐靠近筒钻主体内侧壁的上卡齿斜面，下卡齿的内侧面连接于筒钻主体的内侧壁上、外侧面具有由顶端向底端渐靠近筒钻主体内侧壁的下卡齿斜面，上卡齿斜面的顶端高出下卡齿斜面的顶端、且下卡齿斜面的底端低于上卡齿斜面的底端，使筒钻主体内上卡齿斜面与下卡齿斜面之间形成孤石偏心提取腔，所述孤石偏心提取腔由下卡齿斜面的底端向上卡齿斜面的顶端渐收窄、且孤石偏心提取腔的中心C偏离筒钻主体的轴心线Z，孤石偏心提取腔的中心C与筒钻主体的轴心线Z的偏离距离不超过筒钻主体内直径的0.02倍，其中孤石偏心提取腔的中心C为上卡齿斜面与下卡齿斜面水平间距的中心点。
本发明中，所述上卡齿和下卡齿可以分别为竖直设置的直角三角板结构，上卡齿的内侧面和下卡齿的内侧面分别为直角边，上卡齿斜面和下卡齿斜面分别为斜边。
本发明中，所述上卡齿和下卡齿还可以分别斜向设置，下卡齿斜面和上卡齿斜面分别为弧形面。
优化方案，本发明中，筒钻主体的内侧壁上对应上卡齿与下卡齿之间具有底卡齿，底卡齿全部或部分位于孤石偏心提取腔内，所述底卡齿的外侧面具有由顶端向底端渐靠近筒钻主体内侧壁的底卡齿斜面。
所述底卡齿可以为竖直设置的直角三角板结构，也可以斜向设置、其底卡齿斜面为弧形面。
进一步优化方案，本发明中，所述上卡齿与下卡齿的尺寸相同。
本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：
1、本发明通过左右相对且上下错位设置的上卡齿和下卡齿，实现了孤石偏心提取腔的中心C与筒钻主体的轴心线Z的适量偏离，进而在筒钻主体钻取孤石时，通过上卡齿斜面和下卡齿斜面将钻取的孤石缓慢引入孤石偏心提取腔内，由于这种偏离设计对孤石偏心提取腔内孤石产生了一定的径向力，进而使孤石径向掰断、脱离地下岩石，再通过上卡齿和下卡齿对孤石的卡紧力将孤石提取出来，有效解决了地下岩层很厚难以钻穿提取孤石的技术难题。
2、本发明的上卡齿和下卡齿结构简单、设计巧妙，具有易于制造和不易损坏的特点；通过本发明将孤石钻取出地面后，适当振动钻杆即可使孤石脱离出筒钻主体，有效确保了孤石提取效率及筒钻的使用周转率，还具有操作简单、省工省时的特点。
3、本发明通过顶端渐收窄的孤石偏心提取腔提高了上、下卡齿与孤石的接触面积，实现了仅通过2个上、下卡齿即可卡住并提出孤石的目的；另外，本发明进一步设计有通过较小些的底卡齿，将孤石偏心提取腔由上卡齿延伸至底卡齿，通过底卡齿于孤石偏心提取腔的下部施加如图3中所示的Y方向的偏心力，由孤石偏心提取腔底部对孤石起定位作用、作为掰断孤石的受力支点，配合上、下卡齿之间于孤石偏心提取腔的上部形成的X方向的偏心力，当筒钻主体下落至X方向的偏心力达到一定量，使孤石于底卡齿附近断开，有效确保了钻取孤石过程中的高效性、稳定性和可靠性；进一步将上、下卡齿及底卡齿设计为斜向，以加强对孤石的卡紧力，确保孤石的提取。
附图说明
图1和图2为本实施例1中具有孤石偏心提取腔齿的筒钻的剖视示意图。
图3和图4为本实施例1中具有孤石偏心提取腔齿的筒钻的工作原理示意图。
图5为本实施例1中具有孤石偏心提取腔齿的筒钻的使用状态示意图。
图6为本实施例2中具有孤石偏心提取腔齿的筒钻的仰视示意图。
图7为本实施例2中具有孤石偏心提取腔齿的筒钻的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
参考图1至图5，一种具有孤石偏心提取腔齿的筒钻，其包括有筒钻主体1。所述筒钻主体1为顶端具有顶端板11、底端具有底端口12、内具有圆柱形内腔的圆筒形结构，筒钻主体1的顶端上同轴设有钻杆13。
筒钻主体1的内侧壁上具有相对设置的上卡齿2和下卡齿3、以及对应设于上卡齿2与下卡齿3之间的底卡齿4。上卡齿2的内侧面连接于筒钻主体1的内侧壁上、外侧面具有由顶端向底端渐靠近筒钻主体1内侧壁的上卡齿斜面21。下卡齿3的内侧面连接于筒钻主体1的内侧壁上、外侧面具有由顶端向底端渐靠近筒钻主体1内侧壁的下卡齿斜面31。所述底卡齿4的外侧面具有由顶端向底端渐靠近筒钻主体1内侧壁的底卡齿斜面41。
本实施例中，上卡齿2和下卡齿3分别为竖直设置的直角三角板结构、且两者尺寸相同，底卡齿4也为竖直设置的直角三角板结构、其尺寸小于下卡齿3的尺寸。上卡齿2的内侧面、下卡齿3的内侧面和底卡齿4的内侧面分别为直角边，上卡齿斜面21、下卡齿斜面31和底卡齿斜面41分别为斜边。
上卡齿斜面21的顶端高出下卡齿斜面31的顶端、且下卡齿斜面31的底端低于上卡齿斜面21的底端，使筒钻主体1内上卡齿斜面21与下卡齿斜面31之间形成孤石偏心提取腔10，底卡齿4的上部位于孤石偏心提取腔10内。
所述孤石偏心提取腔10由下卡齿斜面31的底端向上卡齿斜面21的顶端渐收窄、且孤石偏心提取腔10的中心C偏离筒钻主体1的轴心线Z，孤石偏心提取腔10的中心C与筒钻主体1的轴心线Z的偏离距离不超过筒钻主体1内直径的0.02倍，其中孤石偏心提取腔10的中心C为上卡齿斜面21与下卡齿斜面31水平间距的中心点。
本实施例的具有孤石偏心提取腔齿的筒钻在使用前，首先按现有技术采用牙轮钻钻入土层中的岩石形成圆柱形孤石，此时由于地下岩石较厚无法钻穿岩石使孤石成段，因此采用本实施例的具有孤石偏心提取腔齿的筒钻，如图5所示，将筒钻主体1逐渐落下并套于孤石5上，通过底卡齿4于孤石偏心提取腔10的下部施加如图3中所示的Y方向的偏心力，由孤石偏心提取腔10底部对孤石5起定位作用、作为掰断孤石5的受力支点，之后，随着筒钻主体1逐渐下落，利用孤石偏心提取腔10的中心C与筒钻主体1的轴心线Z的偏离设计，对卡入孤石偏心提取腔10内的孤石5施以如图3中所示的X方向的偏心力，将孤石5径向即水平方向掰断、脱离地下岩石，再利用上卡齿2和下卡齿3及底卡齿4对孤石5的卡紧力将孤石5提取出来，于地面上脱离出筒钻主体1。之后再按上述操作，继续沿原钻孔下牙轮钻形成新的圆柱形孤石，以及采用本实施例的具有孤石偏心提取腔齿的筒钻继续钻取孤石5，按上述操作步骤直至将地下岩石全部提取，有效解决地下岩层很厚难以钻穿提取孤石的技术难题。
实施例2
参考图6和图7，本实施例的具有孤石偏心提取腔齿的筒钻，其与实施例1的区别在于：本实施例中，上卡齿2、下卡齿3和底卡齿4分别斜向设置，下卡齿斜面31和上卡齿斜面21及底卡齿斜面41为弧形面，加强对孤石的抓取力、确保孤石提取。本实施例的具有孤石偏心提取腔齿的筒钻在使用时，同样能解决地下岩层很厚难以钻穿提取孤石的技术难题。
