CN108412518A - 一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，包括：内钻杆、外钻杆、圆环连接组件以及封底橡胶；内钻杆下端一侧布置若干注浆孔，在注浆孔上方间隔设置多个圆环凸起；外钻杆套在内钻杆外且外钻杆一侧由上至下布置若干出浆孔；内钻杆的顶部设内法兰盘，底部内壁呈阶梯状凸起，且设内刀盘；外钻杆的顶部设外法兰盘，底部为外刀盘；圆环连接组件包括两个半圆环形连接件，圆环连接组件套设在两相邻的圆环凸起之间并卡设在外钻杆的外法兰盘上，从而将内钻杆和外钻杆固定。将封底橡胶放入内钻杆底部，可将内钻杆封闭。本发明的双套筒钻杆钻孔后通过提升内钻杆到指定注浆高度位置，可实现定向、定层注浆。向钻杆内放入钢筋笼并浇筑混凝土即可成桩。

Description

一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆及其施工方法

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，涉及一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆及其施工方法。

背景技术

近年来，我国城市发展快速，地面交通拥堵严重，人们也越来越重视地下空间资源的利用，为缓解地面交通压力，建设地铁和相关配套设施已成我国各大中城市发展的趋势。在既有地铁隧道周围施工新建结构物的桩基础时，将会对地铁结构产生不利影响。因此，应事先对邻近地铁隧道一定深度范围内的土地采取注浆加固措施，以减小新建筑桩基础施工过程中可能引起的地铁隧道结构偏移、沉降及过度变形。

现有的回转钻机，仅具有钻孔的单一功能，无法在钻孔成桩前对指定深度位置处的土层施行定向注浆加固施工。并且，采用现有回转钻机钻孔时，钻杆外与土体直接接触，进行钻进，施工过程对周围土体扰动很大。成桩时还要先拔出钻杆，在放入钢筋笼后，重新插入混凝土导管，且需要一边灌注混凝土一边上提导管，施工操作繁琐。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆及其施工方法，通过提升内钻杆调整注浆位置，在钻孔完成后，可以先对不同的土层进行定向注浆加固同时成桩。

本发明提供一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，包括：内钻杆、外钻杆、用于固定内钻杆和外钻杆的圆环连接组件以及封底橡胶；所述内钻杆下端一侧等间距布置多个孔径相同的注浆孔，在内钻杆的注浆孔上方间隔设置多个圆环凸起；所述外钻杆套在内钻杆外且外钻杆一侧由上至下等间距布置若干个孔径相同的出浆孔；所述内钻杆的顶部设有内法兰盘，底部内壁呈阶梯状凸起，将封底橡胶放入内钻杆底部时，可以对内钻杆的底部进行封闭，并在底部设有内刀盘；所述外钻杆的顶部设有外法兰盘，底部为外刀盘；

所述圆环连接组件包括两个半圆环形连接件，半圆环形连接件的两端分别设有连接耳，连接耳上设有螺孔，通过螺栓将两个半圆环形连接件连接为一体；圆环连接组件套设在两相邻的圆环凸起之间并卡设在外钻杆顶部的外法兰盘上，从而将内钻杆和外钻杆固定。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，所述的圆环连接组件的内径与内钻杆的外径相同，圆环连接组件的外径与外钻杆的外法兰盘的外径相同。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，钻孔时通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，以带动钻杆匀速下钻。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，所述内钻杆和外钻杆均采用刚性材料制成。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，所述内钻杆外壁设有刻度线，且刻度线的设置方向与注浆孔方向相反；通过提升内钻杆调节注浆孔的高度，从而调节注浆位置。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，内钻杆上端设有旋转方向，内钻杆旋转半圈后内钻杆的注浆孔与外钻杆的出浆孔相对应。

在本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆中，还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，所述附加内钻杆和附加外钻杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度；所述附加内钻杆的两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长；所述附加外钻杆的两端都设有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长；

所述附加内钻杆由下至上间隔设置多个圆环凸起；所述附加外钻杆套在附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由上至下等间距布置若干个孔径相同的出浆孔；将圆环连接组件套设在附加内钻杆的两相邻的圆环凸起之间并卡设在附加外钻杆顶部的外法兰盘上，从而将附加内钻杆和附加外钻杆固定。

本发明还提供一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在地基土埋设护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；

步骤2：护筒埋设完成，钻机就位，钻机安装平稳准确并保证双套筒钻杆垂直；将外钻杆套在内钻杆外，通过圆环连接组件将内钻杆和外钻杆固定，使内钻杆和外钻杆不产生相对转动；通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且注浆孔和出浆孔处于交错状态；

步骤3：开始钻进，且在钻进过程中，不断采用泥浆循环进行清渣，往内钻杆中注入泥浆，杆外导出土渣；

步骤4：根据钻孔深度，进行接管，其顺序是先卸下圆环连接组件，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘，再通过圆环连接组件将接好的附加内钻杆和附加外钻杆固定；继续钻孔，钻到所需深度后，卸下钻机钻头，准备注浆；

步骤5：旋转内钻杆使内钻杆的刻度线与外钻杆的出浆孔方向相反，根据所需注浆地层的位置提升内钻杆，以调整注浆孔的高度，将两个半圆环形连接件套在内钻杆的环形凸起和外法兰盘中间，并用螺栓固定两个半圆环形连接件，从而将内钻杆和外钻杆固定，同时将封底橡胶垂直放入内钻杆底部，对其进行封闭；

步骤6：调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同深度位置土层的定向注浆加固；

步骤7：完成注浆后，卸下圆环连接组件，重新移动内钻杆，将其下降至孔底处，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。本发明的一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆及其施工方法，双套筒钻杆采用内外双管设计，能够有效的防止孔壁坍塌；且通过调节内钻杆可以实现对特定深度位置处、特定厚度范围内土层的注浆。注浆完成后，还可直接放入钢筋笼、浇筑混凝土成桩，钻杆可留在地下无需提出，一方面能有效防止孔壁坍塌，另一方面减小施工过程对周围土体的扰动。

本发明操作简单，实用性强，节约资源，降低成本，减小对地质环境的不必要污染，施工过程对周围土体扰动小。

附图说明

图1是本发明的一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆的立体图；

图2是本发明的内钻杆的立体图；

图3是本发明的外钻杆的立体图；

图4是本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆进行拼接的剖视图；

图5是本发明的封底橡胶的立体图；

图6是本发明的一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆的内钻杆底部内壁阶梯状凸起立体图；

图7是本发明的圆环连接组件的立体图。

具体实施方式

如图1至7所示，本发明的一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，包括：内钻杆1、外钻杆2、用于固定内钻杆1和外钻杆2的圆环连接组件以及用于将内钻杆底部进行封闭的封底橡胶15。所述内钻杆1下端一侧等间距布置多个孔径相同的注浆孔7，在内钻杆1的注浆孔7上方间隔设置多个圆环凸起5；所述外钻杆2套在内钻杆1外且外钻杆一侧由上至下等间距布置若干个孔径相同的出浆孔8；所述内钻杆1的顶部设有内法兰盘3，底部内壁呈阶梯状凸起16，通过封底橡胶15可以将内钻杆1的底部进行封闭，且内钻杆1的底部设有内刀盘10。所述外钻杆2的顶部设有外法兰盘4，底部为外刀盘11。

圆环连接组件包括两个半圆环形连接件6，半圆环形连接件6的两端分别设有连接耳，连接耳上设有螺孔，通过螺栓将两个半圆环形连接件6连接为一体。圆环连接组件套设在两相邻的圆环凸起5之间并卡设在外钻杆2顶部的外法兰盘4上，从而将内钻杆1和外钻杆2固定。以确保内钻杆1和外钻杆2不发生错位旋转。

所述的圆环连接组件的内径与内钻杆1的外径相同，圆环连接组件的外径与外钻杆2的外法兰盘4的外径相同。

所述的内钻杆1和外钻杆2均由刚性材料制成。所述内钻杆1的长度大于外钻杆2的长度。钻孔时通过内法兰盘3连接钻头和内钻杆1，以带动双钻筒旋转。内钻杆1和外钻杆2底部的内刀盘10和外刀盘11匀速下钻，实现钻孔。

如图2所示，在内钻杆1的外壁上设有刻度线13，且刻度线13的设置方向与注浆孔7的方向相反。具体实施时，内钻杆1上每间隔0.02m设有刻度线13，作业者可以根据施工要求提升内钻杆，将其调整至相应的注浆高度。在内钻杆1上端设有旋转方向，内钻杆1旋转半圈后其注浆孔7恰好与外钻杆2的出浆孔8相对。调整到所需注浆高度位置后，将两个半圆环形连接件6卡在内钻杆1的两相邻的圆环凸起5之间并卡设在外钻杆2顶部的外法兰盘4上，将内钻杆1和外钻杆2固定。

本发明的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，所述附加内钻杆和附加外钻杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度；所述附加内钻杆的两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长；所述附加外钻杆的两端都设有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长；所述附加内钻杆由下至上间隔设置多个圆环凸起；所述附加外钻杆套在附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由上至下等间距布置若干个孔径相同的出浆孔；将圆环连接组件套设在附加内钻杆的两相邻的圆环凸起之间并卡设在附加外钻杆顶部的外法兰盘上，从而将附加内钻杆和附加外钻杆固定。

如图4所示，当根据钻口深度需多次接长钻杆时，需通过内法兰盘3和外法兰盘4多次接长内钻杆1和外钻杆2。其施工顺序依次是先卸下两个半圆环形连接件6，再用螺栓连接内钻杆1和附加内钻杆的内法兰盘3，延长内钻杆1的长度，最后用螺栓连接外钻杆2和附加外钻杆的外法兰盘4，延长外钻杆2的长度，以实现延长钻杆长度，满足钻孔深度的需求。

本发明还提供一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在地基土埋设护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；

步骤2：护筒埋设完成，钻机就位，钻机安装平稳准确并保证双套筒钻杆垂直；将外钻杆套在内钻杆外，通过圆环连接组件将内钻杆和外钻杆固定，使内钻杆和外钻杆不产生相对转动；通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且注浆孔和出浆孔处于交错状态；

步骤3：开始钻进，且在钻进过程中，不断采用泥浆循环进行清渣，往内钻杆中注入泥浆，杆外导出土渣；

步骤4：根据钻孔深度，进行接管，其顺序是先卸下圆环连接组件，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘，再通过圆环连接组件将接好的附加内钻杆和附加外钻杆固定；继续钻孔，钻到所需深度后，卸下钻机钻头，准备注浆；

步骤5：旋转内钻杆使内钻杆的刻度线与外钻杆的出浆孔方向相反，根据所需注浆地层的位置提升内钻杆，以调整注浆孔的高度，将两个半圆环形连接件套在内钻杆的环形凸起和外法兰盘中间，并用螺栓固定两个半圆环形连接件，从而将内钻杆和外钻杆固定，同时将封底橡胶垂直放入内钻杆底部，对其进行封闭；

步骤6：调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同深度位置土层的定向注浆加固；

步骤7：完成注浆后，卸下圆环连接组件，重新移动内钻杆，将其下降至孔底处，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，包括：内钻杆、外钻杆、用于固定内钻杆和外钻杆的圆环连接组件以及封底橡胶；所述内钻杆下端一侧等间距布置多个孔径相同的注浆孔，在内钻杆的注浆孔上方间隔设置多个圆环凸起；所述外钻杆套在内钻杆外且外钻杆一侧由上至下等间距布置若干个孔径相同的出浆孔；所述内钻杆的顶部设有内法兰盘，底部内壁呈阶梯状凸起，将封底橡胶放入内钻杆底部时，可以对内钻杆的底部进行封闭，并在底部设有内刀盘；所述外钻杆的顶部设有外法兰盘，底部为外刀盘；

所述圆环连接组件包括两个半圆环形连接件，半圆环形连接件的两端分别设有连接耳，连接耳上设有螺孔，通过螺栓将两个半圆环形连接件连接为一体；圆环连接组件套设在两相邻的圆环凸起之间并卡设在外钻杆顶部的外法兰盘上，从而将内钻杆和外钻杆固定。

2.如权利要求1所述的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，所述的圆环连接组件的内径与内钻杆的外径相同，圆环连接组件的外径与外钻杆的外法兰盘的外径相同。

3.如权利要求1所述的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度。

4.如权利要求1所述的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，钻孔时通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，以带动钻杆匀速下钻。

5.如权利要求1所述的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，所述内钻杆和外钻杆均采用刚性材料制成。

6.如权利要求1所述具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，所述内钻杆外壁设有刻度线，且刻度线的设置方向与注浆孔方向相反；通过提升内钻杆调节注浆孔的高度，从而调节注浆位置。

7.如权利要求1所述的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，内钻杆上端设有旋转方向，内钻杆旋转半圈后内钻杆的注浆孔与外钻杆的出浆孔相对应。

8.如权利要求1所述的具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆，其特征在于，还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，所述附加内钻杆和附加外钻杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度；所述附加内钻杆的两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长；所述附加外钻杆的两端都设有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长；

所述附加内钻杆由下至上间隔设置多个圆环凸起；所述附加外钻杆套在附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由上至下等间距布置若干个孔径相同的出浆孔；将圆环连接组件套设在附加内钻杆的两相邻的圆环凸起之间并卡设在附加外钻杆顶部的外法兰盘上，从而将附加内钻杆和附加外钻杆固定。

9.一种具有定向定层注浆功能的双套筒钻杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在地基土埋设护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；

步骤2：护筒埋设完成，钻机就位，钻机安装平稳准确并保证双套筒钻杆垂直；将外钻杆套在内钻杆外，通过圆环连接组件将内钻杆和外钻杆固定，使内钻杆和外钻杆不产生相对转动；通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且注浆孔和出浆孔处于交错状态；

步骤3：开始钻进，且在钻进过程中，不断采用泥浆循环进行清渣，往内钻杆中注入泥浆，杆外导出土渣；

步骤4：根据钻孔深度，进行接管，其顺序是先卸下圆环连接组件，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘，再通过圆环连接组件将接好的附加内钻杆和附加外钻杆固定；继续钻孔，钻到所需深度后，卸下钻机钻头，准备注浆；

步骤5：旋转内钻杆使内钻杆的刻度线与外钻杆的出浆孔方向相反，根据所需注浆地层的位置提升内钻杆，以调整注浆孔的高度，将两个半圆环形连接件套在内钻杆的环形凸起和外法兰盘中间，并用螺栓固定两个半圆环形连接件，从而将内钻杆和外钻杆固定，同时将封底橡胶垂直放入内钻杆底部，对其进行封闭；

步骤6：调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同深度位置土层的定向注浆加固；

步骤7：完成注浆后，卸下圆环连接组件，重新移动内钻杆，将其下降至孔底处，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。