钻头及旋挖钻机技术领域
本发明涉及建筑机械领域，尤其涉及一种钻头及旋挖钻机。
背景技术
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、
粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施
工中得到广泛应用。
旋挖钻机在粘性土地层中进行小直径灌注桩(桩径≤600mm)施工时，常用
钻具有：挖泥钻头、旋挖斗(也叫清孔钻头)、开体钻头(也叫两瓣式钻头)、
平螺旋钻头等。由于土与钻头之间的摩擦力以及土体本身的粘合力相对比较大，
挖出来的土体和钻头紧紧的粘在一起，倒土较为困难，花费时间较长。现有的
旋挖钻机遇到粘性土时，进尺稍多便会发生倒土困难的现象，只得采取牺牲单
次进尺深度进行钻孔的方式。这种钻孔方式极大地降低了施工效率，严重阻塞
了旋挖钻机施工效率高的优势发挥，并且经常产生刺耳的噪音污染。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种钻头及旋挖钻机，主要目的是通过采用
以活塞门从钻头顶部向下推土的方式进行倒土，提高旋挖转机在粘性土层的施
工效率。
本发明是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种钻头，其包
括：活塞门，所述活塞门具有连接杆及圆板，所述圆板外侧间隔的设置有多个
凸键；
筒体，所述筒体包括从顶部至底部依次连接的连接区、第一导轨区、横向
导轨区以及第二导轨区，所述筒体第二导轨区侧面开设有用于排水的第一组通
孔；所述第一导轨区的内壁上具有当所述活塞门转动至第一角度时，与多个凸
键配合的第一组凹槽轨道，所述第二导轨区的内壁上具有当所述活塞门转动至
第二角度时，与多个凸键配合的第二组凹槽轨道，所述第二组凹槽轨道在所述
筒体的轴向方向上延伸至所述筒体底部的预设位置，所述横向导轨区的内壁上
具有横向连接第一组凹槽轨道、第二组凹槽轨道的第三组凹槽轨道；
环形顶门，安装在所述连接区的内壁上，所述环形顶门的内径尺寸小于所
述圆板的外径尺寸；
底门，所述底门可打开地扣合在所述筒体底部，所述底门具有进土口。
优选的，前述的钻头，其中所述的连接区、所述第一导轨区、所述横向导
轨区以及所述第二导轨区通过焊接连接在一起或一体成型。
优选的，前述的钻头，其中所述的横向导轨区的长度与所述活塞门的圆板
厚度相同。
优选的，前述的钻头，其中所述的环形顶门顶面设置有吊环，侧面开设有
第二组通孔。
优选的，前述的钻头，其中所述的筒体连接区侧面开设有侧孔。
优选的，前述的钻头，其中所述的筒体连接区的侧孔与所述环形顶门第二
组通孔连通；
所述环形顶门通过螺栓安装在所述筒体连接区的内壁上。
优选的，前述的钻头，其中所述的第一导轨区内壁开设的第一组凹槽轨道
以所述连接区底面为起始面；
所述横向导轨区内壁开设的第三组凹槽轨道以所述第一导轨区的底面为起
始面；
所述第二导轨区内壁开设第二组凹槽轨道以所述横向导轨区的底面为起始
面。
优选的，前述的钻头，其中所述的活塞门的多个凸键能够在所述横向导轨
区的第三组凹槽轨道内横向移动，当所述活塞门的多个凸键横移至所述横向导
轨区的第三组凹槽轨道的第一位置时，所述活塞门为向下锁紧状态；
所述活塞门的多个凸键横移至所述横向导轨区的第三组凹槽轨道的第二位
置时，所述活塞门为向下解锁状态，所述活塞门的凸多个键能够进入所述第二
导轨区的第二组凹槽轨道。
优选的，前述的钻头，其中所述的底门为锥形底门。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发
明提出的一种旋挖钻机，其包括：旋挖钻机本体及钻头；所述钻头包括：活塞
门，所述活塞门具有连接杆及圆板，所述圆板外侧间隔的设置有多个凸键；
筒体，所述筒体包括从顶部至底部依次连接的连接区、第一导轨区、横向
导轨区以及第二导轨区，所述筒体第二导轨区侧面开设有用于排水的第一组通
孔；所述第一导轨区的内壁上具有当活塞门转动至第一角度时，与多个凸键配
合的第一组凹槽轨道，所述第二导轨区的内壁上具有当活塞门转动至第二角度
时，与多个凸键配合的第二组凹槽轨道，所述第二组凹槽轨道在筒体的轴向方
向上延伸至所述筒体底部，所述横向导轨区的内壁上具有横向连接第一组凹槽
轨道、第二组凹槽轨道的第三组凹槽轨道；
环形顶门，安装在所述连接区的内壁上，所述环形顶门的内径尺寸小于所
述圆板的外径尺寸；
底门，所述底门可打开地扣合在所述筒体底部，所述底门具有进土口。
借由上述技术方案，本发明钻头及旋挖钻机至少具有下列优点：
本发明钻头由活塞门、筒体、环形顶门以及底门构成，活塞门具有连接杆
及圆板，圆板外侧间隔的设置有多个凸键，筒体包括从顶部至底部依次连接的
连接区、第一导轨区、横向导轨区以及第二导轨区，筒体第二导轨区侧面开设
有用于排水的第一组通孔；第一导轨区的内壁上具有当活塞门转动至第一角度
时，与多个凸键配合的第一组凹槽轨道，第二导轨区的内壁上具有当活塞门转
动至第二角度时，与多个凸键配合的第二组凹槽轨道，第二组凹槽轨道在筒体
的轴向方向上延伸至筒体底部，横向导轨区的内壁上具有横向连接第一组凹槽
轨道、第二组凹槽轨道的第三组凹槽轨道；环形顶门安装在筒体连接区的内壁
上，筒体底部具有可打开的底门，在进行钻孔时，活塞门带动钻头旋转推进，
钻出的土体通过底门的进土口进入筒体内，在进行倒土时，只需要通过环形顶
门将钻头固定，打开筒体底部的底门，并将活塞门旋拧至第二导轨区，使活塞
门从第二导轨区的起始端移动至筒体底部的预设位置，即可将筒体内的土全部
倒出。相比于现有的旋挖钻机遇到粘性土时，进尺稍多便会倒土困难，只得采
取牺牲单次进尺深度进行钻孔的方式，而本发明在施工作业时，钻出的土体直
接通过底门的进土口进入筒体内，通过活塞门从钻头顶部向下推土的方式进行
倒土，倒土效率高，因此可以增加进尺深度，因此本发明在使用时既增加了钻
头进尺深度同时也提高了倒土效率，极大的提高了旋挖钻机在粘性土层的作业
施工效率，同时由于倒土速度提高且次数减少，极大的改善了噪声污染。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种钻头的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种钻头拆分状态下的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。在下述说明中，不
同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实
施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例一
如图1与图2所示，本发明的实施例一提出的一种钻头，其包括活塞门1、
筒体2、环形顶门3以及底门4，其中，活塞门1具有连接杆10及圆板11，圆
板11外侧间隔的设置有多个凸键，筒体2包括从顶部至底部依次连接的连接区
20、第一导轨区21、横向导轨区22以及第二导轨区23，筒体2的第二导轨区
23侧面开设有用于排水的第一组通孔；第一导轨区21的内壁上具有当活塞门1
转动至第一角度时，与多个凸键配合的第一组凹槽轨道，第二导轨区23的内壁
上具有当活塞门1转动至第二角度时，与多个凸键配合的第二组凹槽轨道，第
二组凹槽轨道在筒体2的轴向方向上延伸至筒体2底部的预设位置，横向导轨
区22的内壁上具有横向连接第一组凹槽轨道、第二组凹槽轨道的第三组凹槽轨
道；环形顶门3安装在连接区20的内壁上，环形顶门3的内径尺寸小于圆板的
外径尺寸，底门4可打开地扣合在筒体2底部，底门4具有进土口。
具体的，活塞门的连接杆与圆板可一体成型，也可以通过焊接的方式将连
接杆固定在圆板上，活塞门的连接杆用于与钻机的动力输出装置即钻杆连接，
因此连接杆为棱柱形空心连接杆或圆柱形空心连接杆，并且连接杆上开设有螺
栓孔，在使用时将其套在钻机的钻杆上，并通过螺栓固定，当钻机的钻杆转动
时，能够带动活塞门旋转。圆板外侧间隔相同距离设置有多个凸键，多个凸键
相对于圆板圆心呈中心对称设置，凸键的具体形状为长方形凸键，凸键长度与
圆板厚度相同，与圆板一体成型。活塞门旋转至第一角度时，活塞门的凸键进
入到第一导轨区的第一组凹槽轨道，活塞门的凸键能够在第一导轨区的第一组
凹槽轨道内，在筒体的轴向方向上下移动，由于横向导轨区的内壁上具有横向
连接第一组凹槽轨道、第二组凹槽轨道的第三组凹槽轨道；活塞门的凸键向下
移动能够进入到横向导轨区的第三组凹槽轨道内进行横向移动，即活塞门可以
在横向导轨区内转动，当活塞门转动至第二角度时，活塞门的凸键能够向下移
动并进入到第二导轨区的第二组凹槽轨道，并在第二导轨区内，在筒体的轴向
方向向下移动至筒体底部的预设位置，具体的，第二导轨区的第二组凹槽轨道
延伸至筒体底部的预设位置为筒体底部以上30-50mm处。其中，筒体的第二导
轨区侧面开设的第一组通孔，当进行钻孔时，可用于将筒体内的水向外排出，
同时还能够防止筒体内产生真空而中断施工。环形顶门的内径尺寸小于圆板的
外径尺寸，活塞门的连接杆能够穿过环形顶门的内环。其安装在连接区的内壁
上，当活塞门在筒体内移动时，环形顶门能够起到限位的作用，使活塞门的凸
键在筒体轴向方向上始终处在凹槽滑轨内。底门为旋挖钻机钻头常用的底门，
具备触发式自动开合功能，通过合页可打开的扣合在筒体底部，将筒体底部封
盖。在使用时，将环形顶门套设在活塞门的连接杆上并放在圆板上，将活塞门
的连接杆套在钻机的钻杆上，并通过螺栓固定，活塞门伸入至筒体内，将环形
顶门与连接区内壁连接，并转动活塞门至第一角度，使凸键能够在在第一导轨
区的第一组凹槽轨道内在筒体的轴向方向上移动，钻杆加压，向下推动活塞门，
将活塞门移动至横向导轨区，进行钻孔作业，钻杆旋转并加压，通过活塞门带
动整个钻头开始向下钻孔，即活塞门转动，其凸键与第三组凹槽轨道的侧壁相
抵触，从而推动整个筒体旋转。钻孔时，土体能够通过底门进土口进入筒体内，
完成钻孔作业后，通过钻杆将活塞门转动至第二角度，钻杆轻微加压，推动活
塞门，使活塞门进入到第二导轨区，同时触发底门开合装置，将扣合在筒体底
部的底门打开并通过转机副钩连接环形顶门上的吊环将钻头固定，通过钻杆继
续加压，使活塞门在第二导轨区内在筒体的轴向方向上移动至筒体底部以上
30-50mm处，将筒体内的土排出，完成钻头的倒土。
本发明在进行钻孔时，钻杆通过活塞门带动钻头旋转推进，钻出的土体通
过底门进土口进入筒体内，在进行倒土时，只需要打开筒体底部的底门，并将
活塞门旋拧至第二导轨区，使活塞门从第二导轨区的起始端移动至筒体底部的
预设位置，即可将筒体内的土全部倒出。相比于现有的旋挖钻机遇到粘性土时，
进尺稍多便会倒土困难，只得采取牺牲单次进尺深度进行钻孔的方式，本发明
在施工作业时，钻出的土体直接通过底门进土口进入筒体内，同时通过活塞门
从钻头顶部向下推土的方式进行倒土，倒土效率高，因此可以增加进尺深度，
因此本发明在使用时增加了钻头进尺深度并且提高了倒土效率，极大的提高了
旋挖钻机在粘性土层的施工效率，同时由于倒土速度提高且次数减少，极大的
改善了噪声污染。
如图1与图2所示，本发明的实施例一提出的一种钻头，连接区20、第一
导轨区21、横向导轨区22以及第二导轨区23通过焊接连接在一起；或一体成
型。即在制作时，可先将各区的凹槽轨道进行成型制作，再通过焊接将各区连
接，也可以先将筒体一体成型，再分别制作凹槽轨道。
本发明的实施例一提出的一种钻头，横向导轨区的长度与活塞门的圆板厚
度相同，将横向导轨区的长度设计成与活塞门的圆板厚度相同能够保证当活塞
门的凸键在进入第三组凹槽滑轨时，能够在第三组凹槽滑轨内横向移动时，活
塞门凸键的顶面与底面分别与第一组凹槽轨道与第二组凹槽轨道滑动接触。
如图1所示，环形顶门3顶面设置有吊环，侧面开设有第二组通孔。环形
顶门3的第二组通孔用于将环形顶门通过螺栓固定在筒体2的连接区20的内壁
上，环形顶门3的吊环用于在进行钻头倒土时，与钻机副钩直接连接，将筒体
固定，使在进行倒土时，钻杆加压推动活塞门1在筒体2轴向方向上向底门4
移动时，保持钻头筒体2与地面能保持适当的距离，便于向地面倒土。
如图1与图2所示，筒体2的连接区20的侧面上开设有与环形顶门3上第
二组通孔相配合连通的侧孔，由于环形顶门3的内径尺寸小于圆板的外径尺寸，
当环形顶门3放在活塞门1的圆板11上进入筒体2内时，活塞门1进入第一导
轨区21，环形顶门3能够卡在第一导轨区21的上顶面，并与连接区20固定贴
合，此时连接区20的侧面上的侧孔与环形顶门3的第二组通孔相连通，并且通
过螺栓将环形顶门3安装在连接区20的内壁上。
如图1与图2所示，本发明的实施例一提出的一种钻头，筒体2包括从顶
部至底部依次连接的连接区20、第一导轨区21、横向导轨区22以及第二导轨
区23，其中，第一导轨区21内壁开设的第一组凹槽轨道以连接区20底面为起
始面；横向导轨区22内壁开设的第三组凹槽轨道以第一导轨区21的底面为起
始面；第二导轨区内23壁开设第二组凹槽轨道以横向导轨区21的底面为起始
面。这种设计方式能够保证第一组凹槽轨道、第二组凹槽轨道以及第三组凹槽
轨道依次连通，当活塞门1转动至第一角度时，在钻杆的推动下活塞门1的凸
键能够从第一组凹槽轨道向下移动至第三组凹槽轨道内，当活塞门1在第三组
凹槽轨道内转动至第二角度时，在钻杆的推动下活塞门1能够从第三组凹槽轨
道向下移动至第二组凹槽轨道内。
具体的，本发明的实施例一提出的一种钻头，活塞门的凸键能够在横向导
轨区的第三组凹槽轨道内横向移动，当活塞门的凸键横移至横向导轨区的第三
组凹槽轨道的第一位置时，活塞门为向下锁紧状态；当活塞门的凸键横移至横
向导轨区的第三组凹槽轨道的第二位置时，活塞门为向下解锁状态，活塞门的
凸键能够进入第二导轨区的第二组凹槽轨道。具体的，当活塞门的凸键横移至
横向导轨区的第三组凹槽轨道的第一位置时，此时，钻头处于钻孔状态，钻杆
在进行旋转时，对活塞门施加向下的推力，活塞门的凸键在横向导轨区的第三
组凹槽轨道的第一位置时，活塞门凸键的底面与第二导轨区的边沿相抵触，处
于向下锁紧状态，即活塞门的凸键无法向下移动，从而推动钻头向下进行钻孔。
当钻头钻孔完毕后，旋拧活塞门，使其凸键处于在横向导轨区的第三组凹槽轨
道的第二位置，活塞门为向下解锁状态，钻杆轻微加压，对活塞门施加向下的
推力，活塞门的凸键能够从第三组凹槽轨道进入到第二导轨区的第二组凹槽轨
道内，从而开始倒土操作。
如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种钻头，底门4为带转齿的锥
形底门。钻头采用锥形底门能在进行钻孔施工作业时，随着钻杆的转动加压，
带动钻头旋转，锥形的底门的钻齿直接与待施工土层接触，锥形的外形设计能
够降低阻力，极大的提高了钻孔施工效率。
实施例二
本发明的实施例二提出的一种旋挖钻机，其包括钻头，钻头包括：活塞门，
活塞门具有连接杆及圆板，圆板外侧间隔的设置有多个凸键；筒体，筒体包括
从顶部至底部依次连接的连接区、第一导轨区、横向导轨区以及第二导轨区，
筒体第二导轨区侧面开设有用于排水的第一组通孔；第一导轨区的内壁上具有
与活塞门转动至第一角度时，与多个凸键配合的第一组凹槽轨道，第二导轨区
的内壁上具有与活塞门转动至第二角度时，与多个凸键配合的第二组凹槽轨道，
第二组凹槽轨道在筒体的轴向方向上延伸至筒体底部的预设位置，横向导轨区
的内壁上具有横向连接第一组凹槽轨道、第二组凹槽轨道的第三组凹槽轨道；
环形顶门，安装在连接区的内壁上，环形顶门的内径尺寸小于圆板的外径尺寸；
底门，底门可打开地扣合在筒体底部，底门具有进土口。
具体的，本实施例二中的钻头可直接采用上述实施例一提供的钻头，具体
的实现结构可参见上述实施例一中描述的相关内容，此处不再赘述。
本发明在进行钻孔时，活塞门带动钻头旋转推进，钻出的土体通过底门进
土口进入筒体内，在进行倒土时，只需要打开筒体底部的底门，并将活塞门旋
拧至第二导轨区，使活塞门从第二导轨区的起始端移动至筒体底部的预设位置，
即可将筒体内的土全部倒出。相比于现有的旋挖钻机遇到粘性土时，进尺稍多
便会倒土困难，只得采取牺牲单次进尺深度进行钻孔的方式，本发明在施工作
业时，钻出的土体直接通过底门进土口进入筒体内，同时通过活塞门从钻头顶
部向下推土的方式进行倒土，倒土效率高，因此可以增加进尺深度，因此本发
明在使用时增加了钻头进尺深度并且提高了倒土效率，极大的提高了旋挖钻机
在粘性土层的施工效率，同时由于倒土速度提高且次数减少，极大的改善了噪
声污染。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化
或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权
利要求的保护范围为准。