旋挖钻机螺旋钻头的钻齿如何布置？

螺旋钻头是旋挖钻机（旋挖机）常用的钻头类型之一，按其外观轮廓可分为直螺旋钻头和锥螺旋钻头；按其结构形式又可分为单头单螺、双头单螺、双头双螺3种类型，与斗式钻头类似，螺旋钻头同样是依靠其钻齿切削岩土，短螺旋钻头的主要参数有螺距、螺旋线长度、螺旋钻头锥角、切削具布齿间距、切削具布齿到径的螺旋线回转角度、钻齿的布齿角度及长度和硬质合金头的大小等。钻齿与岩土之间的作用力与斗式钻头相似，这里不再赘述，以下重点讨论螺旋钻头的布齿规则与钻进时旋挖钻机钻头导向定位方面的设计准则。

螺旋钻头的钻齿布置

锥螺旋钻头的布齿原则是在考虑有利钻齿对岩土破碎的前提下，还要将具体的岩土物理力学特性考虑在内，以达到最佳的钻进效果。单头单螺钻头布齿相对较少，一般钻进胶结较松的卵砾石层，特别是卵砾石较多较大的地层和风化岩层。由于单头单螺钻头叶片间距较大，提钻过程中岩屑、土块和碎石易掉落孔内，需要用捞砂斗进行捞砂清底，一般是螺旋钻头、捞砂钻斗交替进行。螺旋钻头往往起破碎或搅松孔底风化层或胶结砾石层的作用。双头双螺钻头是双锥片布齿，布齿数量是单头单螺钻头的1.5～2倍，一般适合钻进风化岩层和卵砾石较小的砾石层，钻进时是双钻齿同时切削，钻进平稳且效率较高。 

当两组引导螺旋叶片相间布齿时，双头双螺钻头的钻进轨迹线比单头单螺钻头密，适宜在大钻压下钻进。双头双螺钻头比双头单螺钻头的导向性和携带岩土能力更好一些，但由于叶片间距较小，易被岩土挤紧，对于取出尺寸较大的砾石不利。

锥角是螺旋钻头的重要指标，一般锥角较大，螺旋线的回转角度较小，布齿相对较少，钻头的制造成本也较低，可满足强风化和砾石层钻进。但对于中风化、弱风化等坚硬地层，则要采用小锥角钻头、大钻压进行钻进，钻齿的几何布置对钻头的钻进性能也有很大的影响，一般钻进较硬的风化岩层，钻齿的下偏角（齿和水平方向的夹角）和出刃（伸出）量宜小，而钻进胶结较松的砾石层，钻齿的下偏角和出刃量可大一些，以提高钻进效率。

图a是一个布齿非常合理的螺旋钻头，其所破坏硬岩的形式是从中心向四周不断扩大，首先是先导尖在孔中心钻入岩石，螺旋齿逐步深入。

螺旋钻头的定位与导向

无论是直螺旋或是锥螺旋，其定位主要由钻头最前端的中心尖来完成，中心尖上焊接3-4个截齿（土层螺旋钻头可焊接“十字”中心尖或鱼尾尖），中心尖在钻头钻进时起定位作用，最先钻入岩土，为了形成良好的定位并提高钻进效率，要求中心尖也应是锥形的，这样可以减少钻进阻力，起到定位和引导钻头的作用。

图b中双头双螺旋钻头，由于叶片之间间距小，叶片层数多，在钻进时可以沿孔壁形成良好的导向，而图c中单螺旋钻头由于螺距大，导向效果不佳，因此，使用单螺旋钻头要注意钻进时桩孔发生倾斜的问题。