CN106761395A - 深孔钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深孔钻具，它包括从上到下依次固定连接的水切削段、反浆段、地压监测段、喷浆段和下切削段，其中所述喷浆段包括圆柱形喷浆段本体，位于喷浆段本体内的喷浆通道以及与喷浆通道导通的置于喷浆段本体上的喷嘴，还包括位于喷浆段本体内的气道，以及与气道导通连接的置于喷浆段本体上喷嘴周边的气帽，其中所述喷嘴和气帽均设置有两个，并且沿圆周方向对称设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻具，特别涉及一种反浆测地压的深孔钻具。
背景技术
随着工程项目的发展不断深入，确定在该地区的工程地质条件其功能和复杂性不断提高，导致旋喷桩的深度不断增加，也增加了施工难度，为适应这种施工的需要，一种高深施工需要的钻具被提到了开发的日程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种深孔钻具，它包括从上到下依次固定连接的水切削段、反浆段、地压监测段、喷浆段和下切削段，其中所述喷浆段包括圆柱形喷浆段本体，位于喷浆段本体内的喷浆通道以及与喷浆通道导通的置于喷浆段本体上的喷嘴，还包括位于喷浆段本体内的气道，以及与气道导通连接的置于喷浆段本体上喷嘴周边的气帽，其中所述喷嘴和气帽均设置有两个，并且沿圆周方向对称设置。
本发明更进一步的技术特征是：
所述气帽包括带气孔的气帽本体和置于气孔内的密封件。
所述喷嘴采用收口结构。
所述的地压监测段包括地压监测段本体，设置在地压监测段本体上的薄膜片、压力传感器、信号传输线，其中薄膜片与压力传感器之间充满不可压缩的液体，当外界压力作用在薄膜片上时，薄膜片受压变形，通过液体传送至压力传感器，压力传感器监测到压力变化并将压力信号通过信号传输线传输至地面。
所述水切削段包括带有中心流道的短节，与短节配合的油嘴，其中所述短节在和油嘴的配合面上设置有环形槽和密封件，还包括设置在短节上的切削喷嘴和高压水道，其中所述切削喷嘴通过所述环形槽与高压水道相导通。
所述切削喷嘴为一单向阀，它包括阀体、压紧螺母、弹簧和钢珠。
所述水切削段还包括设置在切削喷嘴外侧的气帽，以及位于短节上的与气帽导通的切削段气道。
所述返浆段包括带有返浆口和返浆通道的返浆段本体，设置在所述返浆口上的十字挡板，设置在所述返浆段本体内的高压水通道，以及与高压水通道连通的倒吸水开启阀，其中所述倒吸水开启阀由弹簧、阀芯、阀体、喷水喷嘴组成，所述喷水喷嘴和所述返浆通道正对。
所述下切削段为钻头，用于在钻进过程中对土体进行破坏钻进。
本发明的有益效果是：
1、在超深加固中，工作效率的提高可有效避免地内硬质材料硬化对提钻等的影响，喷浆段双喷嘴同时进行喷浆作业时，可相互抵消喷浆产生的反作用力，使钻具在地内基本达到力平衡。双喷嘴结构也可作一工一备，避免任意喷嘴堵塞后，提钻增加的人工、材料成本。
2、地内压力的监测及平衡，是实现非开挖施工对周围环境无影响的有效方法，地内压力的动态监测，可实时反映出地内喷浆情况，根据分析可判断出地内是否压力过大或者出现空洞压力过小。特别是在复杂的地内环境中，如管道、井等，返浆段可有效调节地内压力。本发明通过地压监测段实时监测地内压力，返浆段内倒吸水开启阀实现地内压力平衡。当地压监测段监测到地内压力过高时，调节倒吸水开启阀，提高倒吸水压力，增大返浆量使压力降低；反之，当地压监测段监测到地内压力过低时，则调节倒吸水开启阀，降低倒吸水压力，减小返浆量，有效保持地内压平衡，返浆口上设置十字挡板，防止较大的颗粒进入反浆通道，堵塞反浆通道。
3、在进行非开挖旋喷作业时，水切削段的使用可以先对地内土体进行切削，形成一个较大的圆柱，降低了喷浆作业切削土体的损耗。向地内注入水，在粘性较大的土层起到稀释地内土体的作用，便于排泥。旋喷作业中，切削水形成水墙，有利于下部钻具孔内强制排泥。切削喷嘴采用单向阀原理，可在使用时推开单向阀喷水，不使用时，不影响钻具其他功能。所述的气帽安装在切削喷嘴外侧，与切削喷嘴间有一定量的间隙，保证气体输出时，对水射流形成环形保护，避免其由于重力等因素分散，切削力下降。同时，可将地内水、土混合物充分搅拌，增加含水量，稀释泥土，便于排泥。保护气可充分将地内水、土、水泥等混合物进行搅拌，提高成桩质量。
4、喷浆段射出高压水泥浆喷射流，和高压气体共同作用下对已混有水质的泥土进行冲击混合，形成混合水泥浆，多余的气体、水、水浆由反浆段自动排出地面。
5、反浆段的反浆口位于水切削段的切削喷嘴下方，喷浆段喷嘴的上方，靠近切削喷嘴。反浆口在喷浆段的喷嘴上方有一段距离，在地压的作用下能更好地排出多余的水和多余的水泥浆液。
6、下切削段的钻头在钻具的最前端，在钻进过程中，对土体进行破坏钻进。
7、钻具采用分段设计，便于维修和更换部分部件。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2 是图1中喷浆段的结构剖视图；
图3是图1中地压监测段的结构示意图；
图4是图1中水切削段一实施例的结构剖视图；
图5是图4中切削喷嘴的结构剖视图；
图6是图1中水切削段另一实施例的结构剖视图；
图7是图1中反浆段的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图，一种深孔钻具，它包括从上到下依次固定连接的水切削段1、反浆段2、地压监测段3、喷浆段4和下切削段5，其中所述喷浆段4如图2所示，包括圆柱形喷浆段本体401，位于喷浆段本体401内的喷浆通道402以及与喷浆通道导通的置于喷浆段本体401上的喷嘴403，还包括位于喷浆段本体内的气道404，以及与气道导通连接的置于喷浆段本体上喷嘴周边的气帽405，其中所述喷嘴403和气帽405均设置有两个，并且沿圆周方向对称设置。所述气帽405包括带气孔的气帽本体和置于气孔内的密封件（图中未示），密封件在气体输出时无影响，无气体输出时可密封气帽与喷嘴之间的间隙，防止外侧地内混合液体倒流，阻塞气道。如图2中所示所述喷嘴403采用收口结构，喷嘴403采用收口结构，使硬质材料喷射出时能够形成高压柱状射流，切削土体。
所述的地压监测段3如图3所示，包括地压监测段本体301，设置在地压监测段本体301上的薄膜片302、压力传感器303、信号传输线304，其中薄膜片302与压力传感器303之间充满不可压缩的液体305，当外界压力作用在薄膜片302上时，薄膜片302受压变形，通过液体305传送至压力传感器303，压力传感器303监测到压力变化并将压力信号通过信号传输线304传输至地面。
图4是图1中水切削段一实施例的结构剖视图,在此实施例中所述水切削段1包括带有中心流道A的短节101，与短节101配合的油嘴102，其中所述短节101在和油嘴102的配合面上设置有环形槽103和密封件104，还包括设置在短节101上的切削喷嘴105和高压水道106，其中所述切削喷嘴105通过所述环形槽103与高压水道106相导通。图5是图4中切削喷嘴的结构剖视图，所述切削喷嘴105为一单向阀，它包括阀体1051、压紧螺母1052、弹簧1053和钢珠1054。本切削水段实施例在实际应用中，高压水从B口打入水切削段1，经过高压水道106、环形槽103、从切削喷嘴105中喷出。
图6是图1中水切削段1另一实施例的结构剖视图；和图4所示实施例不同的是，该实施例中所述水切削段俯还包括设置在切削喷嘴105外侧的气帽107，以及位于短节101上的与气帽导通的切削段气道108。本切削水段实施例在实际应用中，高压水从B口打入水切削水段1，经过高压水道106、环形槽103、从切削喷嘴105中喷出。气体从C口打入，经过切削段气道108，从气帽107与切削喷嘴105之间的间隙射出，形成环形保护气，包围在水柱周围。
所述反浆段2如图7所示，包括带有返浆口201和返浆通道202的返浆段本体203，设置在所述返浆口201上的十字挡板204，设置在所述返浆段本体203内的高压水通道205，以及与高压水通道205连通的倒吸水开启阀206，其中所述倒吸水开启阀由弹簧2061、阀芯2062、阀体2063、喷水喷嘴2064组成，所述喷水喷嘴2064和所述返浆通道202正对。
在本发明中，所述下切削段5为钻头。用于在钻进过程中对土体进行破坏使深孔钻具钻进。本发明深孔钻具采用分段设计，便于维修和更换部分部件，每段部件肩负不同的开钻功能，可以很好地满足高深施工的需求。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行重新组合形成其他实施例，以取得有益效果。本发明涵盖所有在字面上或在等效形式的教导下实质上落在权利要求的范围内的所有技术方案，本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种深孔钻具，其特征在于包括从上到下依次固定连接的水切削段、反浆段、地压监测段、喷浆段和下切削段，其中所述喷浆段包括圆柱形喷浆段本体，位于喷浆段本体内的喷浆通道以及与喷浆通道导通的置于喷浆段本体上的喷嘴，还包括位于喷浆段本体内的气道，以及与气道导通连接的置于喷浆段本体上喷嘴周边的气帽，其中所述喷嘴和气帽均设置有两个，并且沿圆周方向对称设置。
2.如权利要求1所述的深孔钻具，其特征在于所述气帽包括带气孔的气帽本体和置于气孔内的密封件。
3.如权利要求1所述的深孔钻具，其特征在于：所述喷嘴采用收口结构。
4.如权利要求1所述的深孔钻具，其特征在于：所述的地压监测段包括地压监测段本体，设置在地压监测段本体上的薄膜片、压力传感器、信号传输线，其中薄膜片与压力传感器之间充满不可压缩的液体，当外界压力作用在薄膜片上时，薄膜片受压变形，通过液体传送至压力传感器，压力传感器监测到压力变化并将压力信号通过信号传输线传输至地面。
5.如权利要求1到4中任一权利要求所述的深孔钻具，其特征在于：所述水切削段包括带有中心流道的短节，与短节配合的油嘴，其中所述短节在和油嘴的配合面上设置有环形槽和密封件，还包括设置在短节上的切削喷嘴和高压水道，其中所述切削喷嘴通过所述环形槽与高压水道相导通。
6.如权利要求5所述的超深钻具，其特征在于：所述切削喷嘴为一单向阀，它包括阀体、压紧螺母、弹簧和钢珠。
7.如权利要求5所述的超深钻具，其特征在于：所述水切削段还包括设置在切削喷嘴外侧的气帽，以及位于水切削段本体上的与气帽导通的切削段气道。
8.如权利要求5所述的超深钻具，其特征在于：所述返浆段包括带有返浆口和返浆通道的返浆段本体，设置在所述返浆口上的十字挡板，设置在所述返浆段本体内的高压水通道，以及与高压水通道连通的倒吸水开启阀，其中所述倒吸水开启阀由弹簧、阀芯、阀体、喷水喷嘴组成，所述喷水喷嘴和所述返浆通道正对。
9.如权利要求5所述的超深钻具，其特征在于：所述下切削段为钻头。
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