[发明专利]一种打捞钻头的方法及用于打捞钻头的装置

说明书

本发明公开了一种打捞钻头的方法及用于打捞钻头的装置，涉及钻孔桩施工技术领域。在钻头出现脱落事故时，通过钻杆底端与脱落的钻头相接触，判断脱落的钻头是否处于竖直方向。当钻头未处于竖直方向，且脱落的钻头倾角较大时，先确定钻头的倾斜角度和中心孔坐标，再将钻头打捞器倾斜安装在钻机的钻杆下部，利用钻机将钻杆下探，将钻头打捞器直接插入钻头的中心孔内，利用钻头打捞器的倒齿结构与钻头中心孔的内螺纹卡接，从而将钻头及时、快速地打捞出来，解决现有钻头打捞的难题。

技术领域

本发明涉及钻孔桩施工技术领域，具体涉及一种打捞钻头的方法及用于打捞钻头的装置。

背景技术

钻孔灌注桩在钻孔过程中偶尔会发生钻头与钻杆脱离、钻杆杆体断裂等事故，导致钻头脱落至孔底。一旦出现钻头脱落的情况，必须及时将钻头打捞出来，否则孔壁长期敞开容易导致孔壁坍塌，一方面可能造成钻头无法取出而报废，另一方面还需采取其它复杂技术措施继续钻孔施工，严重时甚至会造成桩基报废而变更设计，不仅延误工期，也会导致巨大的经济损失。

由于脱落的钻头位于地下几十米深的泥浆中，看不见、摸不着，打捞难度非常大。目前，钻孔桩钻头脱落后的打捞措施主要有以下几种：

1)当钻头脱落深度较浅且孔壁发生坍塌时，若地面条件允许可采用明挖法将钻头取出。该方法需满足一定条件，适用范围较窄；

2)利用强磁打捞器将金属钻头吸出钻孔外取出，该方法效率较高，但受到强磁打捞器功率限制，若钻头较重或者孔壁发生坍塌埋住钻头时，则无法将钻头取出；

3)利用机械式打捞器，打捞器头与钻机钻杆通过法兰盘刚性连接，将机械式打捞器头插入钻头中心的孔内将钻头取出，若钻头中心孔未处于竖直方向或者由于各种原因导致钻头偏移且难以扶正时，则该打捞方法实施较困难，并且扶正过程中会扰动孔壁土体，容易造成孔壁坍塌。

有鉴于此，当钻杆断裂使钻头脱落至孔底时，由于钻孔空间狭小，利用现有的打捞技术来打捞钻头非常困难，常用的打捞方式均存在局限性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何克服现有钻头打捞的难题，将钻头及时、快速地打捞出来，降低孔壁坍塌的风险。

为达到以上目的，本发明提供的一种打捞钻头的方法，包括以下步骤：

S1：当钻头出现脱落情况时，保持孔内泥浆循环，将钻杆底端与脱落的钻头相接触，根据实际下探进尺与钻头脱落时的进尺，判断脱落的钻头是否处于竖直方向，若钻头未处于竖直方向，转入S2；

S2：通过钻杆探测多个钻头边缘点的坐标，确定钻头的倾斜角度和中心孔坐标，转到S3；

S3：先根据钻头的倾斜角度，将钻头打捞器倾斜安装在钻机的钻杆下部后，再根据钻头的中心孔坐标，将钻头打捞器插入钻头的中心孔内，使钻头打捞器的倒齿结构与钻头中心孔的内螺纹卡接，最后通过钻机提升钻杆，将脱落的钻头从孔底取出。

在上述技术方案的基础上，S2中确定钻头的倾斜角度的具体流程为：

先利用钻机将钻杆下探，探测钻头边缘任意三个点的坐标分别为a(x₁,y₁,z₁)、b(x₂,y₂,z₂)和c(x₃,y₃,z₃)，该三点形成的平面即为钻头的倾斜面；

再根据齐次线性方程确定倾斜面的法向量(n₁，n₂，n₃)，即：

最后，根据钻头的倾斜角度等于倾斜面与水平面的夹角，则钻头的倾斜角为：