CN107664018B - 一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置及安装、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，该自控防喷装置包括前压紧模块和后压紧模块，所述前压紧模块可拆卸的连接在后压紧模块上；所述前压紧模块包括前盘根盒组件和前压紧套筒组件，所述后压紧模块包括后盘根盒组件和后压紧套筒组件；所述前盘根盒组件和前压紧套筒组件通过连接件Ⅰ密封相连，所述后盘根盒组件和后压紧套筒组件通过连接件Ⅱ密封相连；所述后盘根盒组件上设有注油口和压力变送器接口。该水平和倾斜钻孔用防喷装置分成前后两个压紧模块，前后两压紧模块既可以组合使用，又可以拆分，设计合理，加工简单，操作方便。满足深埋地层水平和倾斜钻孔工程施工需要，保证施工安全。
Description
技术领域
本发明属于深埋地层水平钻孔冻结法土体加固领域，具体涉及一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置。
背景技术
上海拟建设海绵城市工程深排隧道服务范围：外环线内75%整体强排。利用苏州河、走马塘、淀浦河、桃浦河、走马塘等河道及部分道路的地下空间，敷设管径为6-8m、长约120km的2个环状地下调蓄管廊，调蓄库容为400多万m3。
苏州河调蓄管道属于两环间的公用段，近期在两环没有实施之前，可自成系统，利用合流污水治理一期总管空余能力，单独将调蓄管道内的雨水送至竹园初期雨水处理厂，处理后排放。本项目有八个位于城市中心区的超深竖井，竖井深度达60～70m，地下墙深度超过100m，施工场地小，环境保护要求高。目前，上海地区最深的竖井仅42m，国内土质地层中最深竖井也仅50m，本次深排隧道的竖井及围护处于上海地区第二承压水层和砂性地层中。
冻结法施工是利用人工安装制冷设备、使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。
设计的调蓄管廊所在地层普遍为粉砂夹粉质粘土，细砂，中砂等高风险地层，根据施工经验，调蓄管廊采用“冻结法加固土体，机械暗挖”或者“盾构/顶管施工辅以冻结法加固洞门”的施工方法比较适宜。
根据现在的施工经验，现有的防喷装置不能满足在“高压、粉细砂、长距离”的条件下安全的进行冻结钻孔施工。
发明内容
根据原有施工设备的不足，提供一种满足工程施工需要，设计合理，加工简单，操作方便的水平和倾斜钻孔用高压防喷装置。
本发明按以下技术方案实现：
一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，该自控防喷装置包括前压紧模块和后压紧模块，所述前压紧模块可拆卸的连接在后压紧模块上；所述前压紧模块包括前盘根盒组件和前压紧套筒组件，所述后压紧模块包括后盘根盒组件和后压紧套筒组件；所述前盘根盒组件和前压紧套筒组件通过连接件Ⅰ密封相连，所述后盘根盒组件和后压紧套筒组件通过连接件Ⅱ密封相连；所述后盘根盒组件上设有注油口和压力变送器接口。
优选的是，所述前盘根盒组件包括法兰Ⅰ、挡圈Ⅰ、套筒Ⅰ和法兰Ⅱ；所述法兰Ⅰ焊接在套筒Ⅰ的左侧外径向面上，所述法兰Ⅱ焊接在套筒Ⅰ的右侧外径向面上，所述挡圈Ⅰ焊接在套筒Ⅰ的左侧内径向面上；所述套筒Ⅰ内的冻结管的外径向面上有盘根，且盘根左侧一圈抵在挡圈Ⅰ处。
优选的是，所述前压紧套筒组件包括套筒Ⅱ、挡圈Ⅱ和两个法兰Ⅲ；所述套筒Ⅱ的外直径小于套筒Ⅰ的内直径，所述挡圈Ⅱ焊接在套筒Ⅱ的左侧轴向面上，其中一个法兰Ⅲ焊接在套筒Ⅱ的右侧外径向面上，另一个法兰Ⅲ焊接在套筒Ⅱ的中部外径向面上。
优选的是，所述连接件Ⅰ为多根丝杠，多根丝杠穿插在法兰Ⅱ和左侧法兰Ⅲ之间，通过丝杠两侧螺母的紧固将前压紧套筒组件中的挡圈Ⅱ压紧在前盘根盒组件中的右侧盘根处。
优选的是，所述后盘根盒组件包括法兰Ⅲ、套筒Ⅲ、挡圈Ⅰ、法兰Ⅱ；所述法兰Ⅲ焊接在套筒Ⅲ的左侧轴向面上，所述法兰Ⅱ焊接在套筒Ⅲ的右侧外径向面上，所述挡圈Ⅰ焊接在套筒Ⅲ的中部内径向面上；所述套筒Ⅲ内的冻结管的外径向面上有盘根，且盘根左侧一圈抵在挡圈Ⅰ处。
优选的是，所述后压紧套筒组件包括套筒Ⅳ、挡圈Ⅱ和法兰Ⅲ；
所述套筒Ⅳ的外直径小于套筒Ⅲ的内直径，所述挡圈Ⅱ焊接在套筒Ⅳ的左侧轴向面上，所述法兰Ⅲ焊接在套筒Ⅳ的右侧外径向面上。
优选的是，所述连接件Ⅱ为多根丝杠，多根丝杠穿插在法兰Ⅱ和法兰Ⅲ之间，通过丝杠两侧螺母的紧固将后压紧套筒组件中的挡圈Ⅱ压紧在后盘根盒组件中的右侧盘根处。
优选的是，所述注油口通过油脂管路与电动可调压油脂泵相连，所述压力变送器接口安装压力变送器后通过电缆与电动可调压油脂泵连接。
一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的安装方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔施工前，将首根冻结管插入前盘根盒组件，安装盘根，套上前压紧套筒组件，带上压紧用的丝杆，构成前压紧模块；
步骤二：套上前压紧模块和后压紧模块之间的法兰垫；
步骤三：安装后盘根盒组件，安装盘根，套上后压紧套筒组件，带紧压紧用的丝杆，构成后压紧模块；
步骤四：通过多根螺栓连接前压紧模块和后压紧模块；
步骤五：将组装完成的防喷装置放置到孔口管上，并将首根冻结管与钻机连接；
步骤六：通过油脂管路将电动可调压油脂泵和注油口连接，通过电缆将安装在压力变送器接口上的压力变送器与电动可调压油脂泵连接；设置电动可调压油脂泵的出油压力至略大于地层压力，开启电动可调压油脂泵向防喷装置的储油腔中注入浓油，直至油脂从前盘根盒组件与首根冻结管之间的间隙中充分挤出，压紧前压紧模块的丝杆，将防喷装置与孔口管连接。
一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的使用方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔施工时，始终保持电动可调压油脂泵开启并保持油脂压力，控制钻机给进速度，及时压紧前后压紧模块中的盘根；
步骤二：钻孔结束后，立即压紧前部压紧模块中的盘根，拆除油脂管路和电缆，将后压紧模块拆下，与其它的前压紧模块组合后进行后续钻孔施工；
步骤三：在未拆除的前压紧模块密封下，通过孔口管上的注浆管向冻结管和地层的间隙中注浆；
步骤四：浆液凝固后，拆除前压紧模块周转使用。
本发明有益效果：
该水平和倾斜钻孔用防喷装置分成前后两个压紧模块，前后两压紧模块既可以组合使用，又可以拆分，设计合理，加工简单，操作方便。满足深埋地层水平和倾斜钻孔工程施工需要，保证施工安全。是一种有别于传统施工方法的作业方式。
通过后压紧模块内自动注油脂，油脂润滑盘根，减少盘根和冻结管之间的摩擦力，延长了盘根的使用寿命。压紧模块中的盘根，使盘根和冻结管之间间隙密实，可有效防止地层中的水砂涌出。
该装置可用于海绵城市、地下车库、深埋联络通道等地层中的打钻。
附图说明
图1为本发明的水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的一优选实施例结构示意图；
图2为图1所示的水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的应用示意图；
1-法兰Ⅰ、2-挡圈Ⅰ、3-套筒Ⅰ、4-盘根、5-法兰Ⅱ、6-挡圈Ⅱ、7-法兰Ⅲ、8-套筒Ⅱ、9-套筒Ⅲ、10-套筒Ⅳ、11-冻结管、12-注油口、13-压力变送器接口、14-油脂管路、15-电缆。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。
如图1、图2所示，一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，该自控防喷装置包括前压紧模块和后压紧模块，前压紧模块包括前盘根盒组件和前压紧套筒组件，后压紧模块包括后盘根盒组件和后压紧套筒组件。
前盘根盒组件包括法兰Ⅰ1、挡圈Ⅰ2、套筒Ⅰ3和法兰Ⅱ5；
法兰Ⅰ1焊接在套筒Ⅰ3的左侧外径向面上，法兰Ⅱ5焊接在套筒Ⅰ3的右侧外径向面上，挡圈Ⅰ2焊接在套筒Ⅰ3的左侧内径向面上；套筒Ⅰ3内的冻结管11的外径向面上有盘根4，且盘根4左侧一圈抵在挡圈Ⅰ2处。
前压紧套筒组件包括套筒Ⅱ8、挡圈Ⅱ6和两个法兰Ⅲ7；套筒Ⅱ8的外直径小于套筒Ⅰ3的内直径，挡圈Ⅱ6焊接在套筒Ⅱ8的左侧轴向面上，其中一个法兰Ⅲ7焊接在套筒Ⅱ8的右侧外径向面上，另一个法兰Ⅲ7焊接在套筒Ⅱ8的中部外径向面上。
多根丝杠穿插在法兰Ⅱ5和左侧法兰Ⅲ7之间，通过丝杠两侧螺母的紧固将前压紧套筒组件中的挡圈Ⅱ6压紧在前盘根盒组件中的右侧盘根4处。
后盘根盒组件包括法兰Ⅲ7、套筒Ⅲ9、挡圈Ⅰ2、法兰Ⅱ5；
法兰Ⅲ7焊接在套筒Ⅲ9的左侧轴向面上，法兰Ⅱ5焊接在套筒Ⅲ9的右侧外径向面上，挡圈Ⅰ2焊接在套筒Ⅲ9的中部内径向面上；套筒Ⅲ9内的冻结管11的外径向面上有盘根4，且盘根4左侧一圈抵在挡圈Ⅰ2处。
后压紧套筒组件包括套筒Ⅳ10、挡圈Ⅱ6和法兰Ⅲ7；套筒Ⅳ10的外直径小于套筒Ⅲ9的内直径，挡圈Ⅱ6焊接在套筒Ⅳ10的左侧轴向面上，法兰Ⅲ7焊接在套筒Ⅳ10的右侧外径向面上。
多根丝杠穿插在法兰Ⅱ5和法兰Ⅲ7之间，通过丝杠两侧螺母的紧固将后压紧套筒组件中的挡圈Ⅱ6压紧在后盘根盒组件中的右侧盘根4处。
套筒Ⅲ9上设有注油口12和压力变送器接口13，注油口12通过油脂管路14与电动可调压油脂泵相连，可以向储油腔中压注浓油脂；压力变送器接口13安装压力变送器后通过电缆15与电动可调压油脂泵连接。
套筒Ⅱ8上的右侧法兰Ⅲ7与套筒Ⅲ9上的法兰Ⅲ7之间通过多根螺栓密封连接在一起，使得前压紧模块和后压紧模块即可以组合使用，又可以拆分。套筒Ⅱ8上的右侧法兰Ⅲ7与套筒Ⅲ9上的法兰Ⅲ7之间设有法兰垫，起到进一步的密封作用。
一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的安装方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔施工前，将首根冻结管11插入前盘根盒组件，安装盘根4，套上前压紧套筒组件，带上压紧用的丝杆，构成前压紧模块；
步骤二：套上前压紧模块和后压紧模块之间的法兰垫；
步骤三：安装后盘根盒组件，安装盘根4，套上后压紧套筒组件，带紧压紧用的丝杆，构成后压紧模块；
步骤四：通过多根螺栓连接前压紧模块和后压紧模块；
步骤五：将组装完成的防喷装置放置到孔口管上，并将首根冻结管11与钻机连接；
步骤六：通过油脂管路14将电动可调压油脂泵和注油口12连接，通过电缆15将安装在压力变送器接口13上的压力变送器与电动可调压油脂泵连接；
设置电动可调压油脂泵的出油压力至略大于地层压力，开启电动可调压油脂泵向防喷装置的储油腔中注入浓油，直至油脂从前盘根盒组件与首根冻结管11之间的间隙中充分挤出，压紧前压紧模块的丝杆，将防喷装置与孔口管连接。
一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的使用方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔施工时，始终保持电动可调压油脂泵开启并保持油脂压力，控制钻机给进速度，及时压紧前后压紧模块中的盘根4；
步骤二：钻孔结束后，立即压紧前部压紧模块中的盘根4，拆除油脂管路14和电缆15，将后压紧模块拆下，与其它的前压紧模块组合后进行后续钻孔施工；
步骤三：在未拆除的前压紧模块密封下，通过孔口管上的注浆管向冻结管11和地层的间隙中注浆；
步骤四：浆液凝固后，拆除前压紧模块周转使用。
本发明是一种有别于传统施工方法的作业方式。本发明在室内模拟现场工况试验合格后，在杭州轨道公司4号线一期工程联庄站～水澄桥站区间隧道联络通道进行了现场试验，联络通道处于钱塘江江底位置，隧道中心埋深约30m。联络通道位于淤泥质粉质粘土层，下部靠近淤泥质粉质粘土夹粉砂，处于承压水层。打钻过程中，有效的避免了钻孔防喷涌问题。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，其特征在于：该自控防喷装置包括前压紧模块和后压紧模块，所述前压紧模块可拆卸的连接在后压紧模块上；
所述前压紧模块包括前盘根盒组件和前压紧套筒组件，所述后压紧模块包括
后盘根盒组件和后压紧套筒组件；
所述前盘根盒组件和前压紧套筒组件通过连接件Ⅰ密封相连，所述后盘根盒组件和后压紧套筒组件通过连接件Ⅱ密封相连；
所述后盘根盒组件上设有注油口（12）和压力变送器接口（13）；
所述前盘根盒组件包括法兰Ⅰ（1）、挡圈Ⅰ（2）、套筒Ⅰ（3）和法兰Ⅱ（5）；
所述法兰Ⅰ（1）焊接在套筒Ⅰ（3）的左侧外径向面上，所述法兰Ⅱ（5）焊接在套筒Ⅰ（3）的右侧外径向面上，所述挡圈Ⅰ（2）焊接在套筒Ⅰ（3）的左侧内径向面上；
所述套筒Ⅰ（3）内的冻结管（11）的外径向面上有盘根（4），且盘根（4）左侧一圈抵在挡圈Ⅰ（2）处；
所述前压紧套筒组件包括套筒Ⅱ（8）、挡圈Ⅱ（6）和两个法兰Ⅲ（7）；
所述套筒Ⅱ（8）的外直径小于套筒Ⅰ（3）的内直径，所述挡圈Ⅱ（6）焊接在套筒Ⅱ（8）的左侧轴向面上，其中一个法兰Ⅲ（7）焊接在套筒Ⅱ（8）的右侧外径向面上，另一个法兰Ⅲ（7）焊接在套筒Ⅱ（8）的中部外径向面上；
所述后盘根盒组件包括法兰Ⅲ（7）、套筒Ⅲ（9）、挡圈Ⅰ（2）、法兰Ⅱ（5）；
所述法兰Ⅲ（7）焊接在套筒Ⅲ（9）的左侧轴向面上，所述法兰Ⅱ（5）焊接在套筒Ⅲ（9）的右侧外径向面上，所述挡圈Ⅰ（2）焊接在套筒Ⅲ（9）的中部内径向面上；
所述套筒Ⅲ（9）内的冻结管（11）的外径向面上有盘根（4），且盘根（4）左侧一圈抵在挡圈Ⅰ（2）处；
所述后压紧套筒组件包括套筒Ⅳ（10）、挡圈Ⅱ（6）和法兰Ⅲ（7）；
所述套筒Ⅳ（10）的外直径小于套筒Ⅲ（9）的内直径，所述挡圈Ⅱ（6）焊接在套筒Ⅳ（10）的左侧轴向面上，所述法兰Ⅲ（7）焊接在套筒Ⅳ（10）的右侧外径向面上。
2.根据权利要求1所述的一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，其特征在于：所述连接件Ⅰ为多根丝杠，多根丝杠穿插在法兰Ⅱ（5）和左侧法兰Ⅲ（7）之间，通过丝杠两侧螺母的紧固将前压紧套筒组件中的挡圈Ⅱ（6）压紧在前盘根盒组件中的右侧盘根（4）处。
3.根据权利要求1所述的一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，其特征在于：所述连接件Ⅱ为多根丝杠，多根丝杠穿插在法兰Ⅱ（5）和法兰Ⅲ（7）之间，通过丝杠两侧螺母的紧固将后压紧套筒组件中的挡圈Ⅱ（6）压紧在后盘根盒组件中的右侧盘根（4）处。
4.根据权利要求1所述的一种水平和倾斜钻孔用自控防喷装置，其特征在于：所述注油口（12）通过油脂管路（14）与电动可调压油脂泵相连，所述压力变送器接口（13）安装压力变送器后通过电缆（15）与电动可调压油脂泵连接。
5.一种利用权利要求1所述的水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的安装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔施工前，将首根冻结管（11）插入前盘根盒组件，安装盘根（4），套上前压紧套筒组件，带上压紧用的丝杆，构成前压紧模块；
步骤二：套上前压紧模块和后压紧模块之间的法兰垫；
步骤三：安装后盘根盒组件，安装盘根（4），套上后压紧套筒组件，带紧压紧用的丝杆，构成后压紧模块；
步骤四：通过多根螺栓连接前压紧模块和后压紧模块；
步骤五：将组装完成的防喷装置放置到孔口管上，并将首根冻结管（11）与钻机连接；
步骤六：通过油脂管路（14）将电动可调压油脂泵和注油口（12）连接，通过电缆（15）将安装在压力变送器接口（13）上的压力变送器与电动可调压油脂泵连接；
设置电动可调压油脂泵的出油压力至略大于地层压力，开启电动可调压油脂泵向防喷装置的储油腔中注入浓油，直至油脂从前盘根盒组件与首根冻结管（11）之间的间隙中充分挤出，压紧前压紧模块的丝杆，将防喷装置与孔口管连接。
6.一种利用权利要求1所述的水平和倾斜钻孔用自控防喷装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔施工时，始终保持电动可调压油脂泵开启并保持油脂压力，控制钻机给进速度，及时压紧前后压紧模块中的盘根（4）；
步骤二：钻孔结束后，立即压紧前部压紧模块中的盘根（4），拆除油脂管路（14）和电缆（15），将后压紧模块拆下，与其它的前压紧模块组合后进行后续钻孔施工；
步骤三：在未拆除的前压紧模块密封下，通过孔口管上的注浆管向冻结管（11）和地层的间隙中注浆；
步骤四：浆液凝固后，拆除前压紧模块周转使用。
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| CN104863605A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-08-26 | 北京中煤矿山工程有限公司 | 一种富水含砂层中可切割障碍物的一次成孔的钻孔方法 |
| DE102015010253A1 (de) * | 2015-08-06 | 2016-03-17 | Daimler Ag | Werkzeug zum Montieren und Demontieren eines Radialwellendichtrings für eine Welle, insbesondere eine Kurbelwelle einer Hubkolbenmaschine |
-
2017
- 2017-10-18 CN CN201710972275.5A patent/CN107664018B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107664018A (zh) | 2018-02-06 |
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