CN108505954B - 一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆包括：内钻杆、外钻杆、L型连接件以及封底橡胶；内钻杆一侧由下至上设若干注浆孔，另一侧设若干供L型连接件的第一连接端插入的固定环；外钻杆一侧由下至上布置若干出浆孔；内钻杆和外钻杆对应位置的注浆孔和出浆孔大小相同；内钻杆顶部设内法兰盘，底部内壁呈阶梯状凸起，且设内刀盘；外钻杆顶部设外法兰盘，底部为外刀盘。移动内钻杆时通过螺栓将L型连接件第二连接端与外法兰盘固定可实现内钻杆和外钻杆固定。将封底橡胶放入内钻杆底部，可将其封闭。本发明的双钻杆钻孔后通过旋转内钻杆使注浆孔和出浆孔对准，实现定向注浆；向钻杆内放入钢筋笼并浇筑混凝土即可成桩，施工扰动小，且桩体强度高。

Description

一种压力可调节的定向注浆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，涉及一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆及其施工方法。

背景技术

回转钻机通过动力装置带动钻机回转装置转动，从而带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。回转钻可用于各种地质条件，护壁效果好，成孔质量可靠，因此被广泛使用。

随着经济的快速发展，大量的地铁和桥梁开始修建，经常会出现在地铁上方修建桥梁的情况。而在既有地铁隧道旁边设置桥梁的桥桩时，将会对地铁结构产生不利影响，因此，需事先对地铁隧道附近一定深度的土层进行加固处理。现有的回转钻机，大都仅具有钻孔的单一功能，无法对指定深度位置处的土层施行特定方向及压力下的注浆加固施工作业。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压力可调节的定向注浆双套筒钻杆及其施工方法，可实现成孔并定向、定位注浆同时可成桩，注浆压力可调节进而实现对特定地层的注浆加固。钻杆可留在地下，防止孔壁坍塌，整个钻进及成桩过程中对周围土体扰动小。

本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆的施工方法，其特征在于，所述压力可调节的定向注浆双套筒钻杆，包括：内钻杆、外钻杆、多个用于固定内钻杆和外钻杆的L型连接件以及用于封闭内钻杆底部的封底橡胶；所述内钻杆一侧由下至上布置若干个注浆孔，另一侧由下至上设置有若干个供L型连接件的第一连接端插入的固定环，在固定环和L型连接件的第一连接端上都设有螺栓孔，通过螺栓固定连接；所述外钻杆套在所述内钻杆外且外钻杆一侧由下至上布置若干个出浆孔，内钻杆与外钻杆对应位置的注浆孔和出浆孔的大小相同；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，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；L型连接件的第二连接端上设有螺栓孔，上下移动内钻杆时可通过螺栓将L型连接件的第二连接端与外法兰盘固定连接以实现内钻杆和外钻杆固定；

所述内钻杆和外钻杆均采用刚性材料制成；所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度；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；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；还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，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；

所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个注浆孔，另一侧由下至上设置有若干个供L型连接件的第一连接端插入的固定环；所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个出浆孔；附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的注浆孔和出浆孔的大小相同；上下移动内钻杆时可通过螺栓将L型连接件的第二连接端与附加外钻杆顶端的外法兰盘固定连接以实现内钻杆和外钻杆固定；

所述施工方法包括如下步骤：

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，再将L型连接件的第一连接端插入到内钻杆上的固定环内，用螺栓将第一连接端与固定环固定；将L型连接件的第二连接端用螺栓固定在外钻杆的外法兰盘上，使内外钻杆不能产生相对转动；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L型连接件，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L型连接件将接好的附加内钻杆和附加外钻杆固定连接；

步骤5：钻到所需深度后，卸下钻机钻头，沿着内钻杆外壁上的刻度线，将内钻杆提升到指定注浆加固的土层位置，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，并根据所需注浆压力，调整注浆孔和出浆孔的重叠面积，以满足当前地质条件下的注浆压力要求，通过L型连接件将内钻杆和外钻杆固定，并将封底橡胶垂直放入内钻杆中对其底部进行封闭；

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，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；

步骤7：完成注浆后，卸下L型连接件，重新移动内钻杆，将其下降至孔底处，在钻孔内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。

本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆及施工方法，回转钻机的钻杆采用内外双钻杆，能够有效地防止孔壁坍塌；通过将内钻杆提升到所需注浆的土层深度位置处，并进一步调整内外钻杆出浆口重叠面积，从而实现对指定位置、不同条件的土层，采用不同压力进行特定方向注浆的目的，可很好地满足对复杂地层的注浆加固；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，另一方面减小成桩施工过程中对周围土体的扰动。

本发明的注浆方法操作简单，实用性强，节约材料，减小对地质环境的不必要污染，成桩过程对周围土体扰动小。

附图说明

图1是本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆的立体图；

图2是本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆的主视图；

图3是本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆的内钻杆的立体图；

图4为本发明的压力可调节的定向注浆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是本发明的一种压力可调节的定向注浆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L型连接件的立体图。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明的一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆，包括：内钻杆1、外钻杆2、多个用于固定内钻杆1和外钻杆2的L型连接件5以及用于将内钻杆1底部进行封闭的封底橡胶15。

内钻杆1一侧由下至上布置若干个注浆孔8，另一侧由下至上设置有若干个供L型连接件5的第一连接端插入的固定环6，在固定环6和L型连接件5的第一连接端上都设有螺栓孔，通过螺栓固定连接。外钻杆2套在所述内钻杆1外且外钻杆2一侧由下至上布置若干个出浆孔7，内钻杆1与外钻杆2对应位置的注浆孔8和出浆孔7的大小相同。两钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙。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。L型连接件5的第二连接端上设有螺栓孔，上下移动内钻杆1时可通过螺栓将L型连接件5的第二连接端与外法兰盘4固定连接以实现内钻杆1和外钻杆2固定。

内钻杆1上方吊有钻头，钻孔时通过内法兰盘3连接钻头和内钻杆1，以带动钻杆匀速下钻。通过钻头带动钻杆旋转，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。

所述的内钻杆1和外钻杆2均采用刚性材料制成。内钻杆1的长度大于外钻杆2的长度。在内钻杆1的外壁设有刻度线12，且刻度线12的设置方向与注浆孔8方向相反，具体实施时，内钻杆1上间隔0.05m设置一条刻度线12，作业过程中可以根据需要加固土层的深度位置，按照刻度，将内钻杆1提升到指定高度，并通过L型连接件5将内钻杆1和外钻杆2固定。同样，根据土层特性，按照刻度调整注浆孔8和出浆孔7的重叠面积，以调整注浆压力。内钻杆1上端设有旋转方向，内钻杆1旋转半圈后内钻杆1的注浆孔8与外钻杆2的出浆孔7对应。

本发明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若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆。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3，通过连接内法兰盘3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4，通过连接外法兰盘4实现外钻杆的加长。所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个注浆孔，另一侧由下至上设置有若干个供L型连接件的第一连接端插入的固定环；所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个出浆孔；附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的注浆孔和出浆孔的大小相同；上下移动内钻杆时可通过螺栓将L型连接件的第二连接端与附加外钻杆顶端的外法兰盘固定连接以实现内钻杆和外钻杆固定。

所述的附加内钻杆和附加外钻杆均采用刚性材料制成。在附加内钻杆的外壁设有刻度线，且刻度线的设置方向与注浆孔方向相反。附加内钻杆上端设有旋转方向。

如图4所示，当钻孔深度较深时，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L型连接件5，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。

本发明的一种压力可调节的定向注浆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，再将L型连接件的第一连接端插入到内钻杆上的固定环内，用螺栓将第一连接端与固定环固定；将L型连接件的第二连接端用螺栓固定在外钻杆套的外法兰盘上，使内外钻杆不能产生相对转动；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L型连接件，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L型连接件将接好的附加内钻杆和附加外钻杆固定连接；

步骤5：钻到所需深度后，卸下钻机钻头，沿着内钻杆外壁上的刻度线，将内钻杆提升到指定注浆加固的土层位置，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，并根据所需注浆压力，调整注浆孔和出浆孔的重叠面积，以满足当前地质条件下的注浆压力要求。通过L型连接件将内钻杆和外钻杆固定，并将封底橡胶垂直放入内钻杆中对其底部进行封闭；

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，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；

步骤7：完成注浆后，卸下L型连接件，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 (1)

1.一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆的施工方法，其特征在于，所述压力可调节的定向注浆双套筒钻杆，包括：内钻杆、外钻杆、多个用于固定内钻杆和外钻杆的L型连接件以及用于封闭内钻杆底部的封底橡胶；所述内钻杆一侧由下至上布置若干个注浆孔，另一侧由下至上设置有若干个供L型连接件的第一连接端插入的固定环，在固定环和L型连接件的第一连接端上都设有螺栓孔，通过螺栓固定连接；所述外钻杆套在所述内钻杆外且外钻杆一侧由下至上布置若干个出浆孔，内钻杆与外钻杆对应位置的注浆孔和出浆孔的大小相同；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，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；L型连接件的第二连接端上设有螺栓孔，上下移动内钻杆时可通过螺栓将L型连接件的第二连接端与外法兰盘固定连接以实现内钻杆和外钻杆固定；

所述内钻杆和外钻杆均采用刚性材料制成；所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度；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；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；还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，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；

所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个注浆孔，另一侧由下至上设置有若干个供L型连接件的第一连接端插入的固定环；所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个出浆孔；附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的注浆孔和出浆孔的大小相同；上下移动内钻杆时可通过螺栓将L型连接件的第二连接端与附加外钻杆顶端的外法兰盘固定连接以实现内钻杆和外钻杆固定；

所述施工方法包括如下步骤：

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，再将L型连接件的第一连接端插入到内钻杆上的固定环内，用螺栓将第一连接端与固定环固定；将L型连接件的第二连接端用螺栓固定在外钻杆的外法兰盘上，使内外钻杆不能产生相对转动；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L型连接件，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L型连接件将接好的附加内钻杆和附加外钻杆固定连接；

步骤5：钻到所需深度后，卸下钻机钻头，沿着内钻杆外壁上的刻度线，将内钻杆提升到指定注浆加固的土层位置，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，并根据所需注浆压力，调整注浆孔和出浆孔的重叠面积，以满足当前地质条件下的注浆压力要求，通过L型连接件将内钻杆和外钻杆固定，并将封底橡胶垂直放入内钻杆中对其底部进行封闭；

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，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；

步骤7：完成注浆后，卸下L型连接件，重新移动内钻杆，将其下降至孔底处，在钻孔内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。