CN108915594B - 一种旋喷随钻定向导向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明在于提供一种旋喷随钻定向导向装置，目的是为旋喷施工提供钻进导向提钻旋喷一体化的施工装置，优点在于，实现钻喷一体化提高施工效率，降低施工成本，定位导向监测系统以及导向装置的应用提高成桩质量，控制成桩角度位置偏差，提高咬合桩咬合成功率，降低咬合桩密度，进一步提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋喷随钻定向导向装置，这种装置为旋喷施工提供钻进方向导正，监测旋喷桩的线性角度及钻头方位等，保证成桩质量，特别对于咬合桩、地下止水等施工，成桩偏差小，咬合系数高，避免由成桩角度偏差造成止水失败的塌透现象。
背景技术
旋喷咬合桩施工对桩角度及桩底累计偏差要求高，如果桩底偏差大会造成止水失败，为后期施工造成较大影响，以往为防止桩底偏差造成咬合不彻底的问题，往往采用：1、提前旋喷引孔施工；2、提高咬合桩密度，增大咬合面积；3、降低钻进速度弱化位移偏差等方法，但是这些方法的缺点在于：提前引孔施工和提高咬合桩密度，增大咬合面积，等同于增加了施工工程量，造成成本增加；降低钻进速度弱化位移偏差，会进一步造成工期增长，而且以上方法也不能完全控制桩角度的偏差，如果地层软硬不均，钻头受地层径向力过大同样会造成不可控的成桩角度偏差，导致咬合桩施工失败。
发明内容
本发明在于提供一种旋喷随钻定向导向装置，目的是为旋喷施工提供钻进导向提钻旋喷一体化的施工装置，本发明是通过以下装置实现的：旋喷钻机，钻塔倾角传感器，多通道回转接头，定位导向监测系统，旋喷钻杆，旋喷头，冲击器，导向钻杆，导向钻杆倾角传感器，纠偏斜掌。
定位导向检测系统用于监测钻塔倾角传感器微调钻塔立直角度；纠偏斜掌，导向钻杆，冲击器，旋喷头，旋喷钻杆依次连接，导向钻杆内安装有导向钻杆倾角传感器；
回转钻进过程中旋喷钻机能够通过多通道回转接头向纠偏斜掌持续注入低压水为纠偏斜掌和导向钻杆润滑，并通过定位导向检测系统实时监测导向钻杆倾角传感器数据，得到导向钻杆的角度偏差；
旋喷钻机设置为当导向钻杆角度偏差超过设计参数时，旋喷钻机停止回转，并根据导向钻杆倾角传感器方位调整纠偏斜掌方向，旋喷钻机只进行给进动作并通过多通道回转接头向冲击器提供高压介质，高压介质带动冲击器冲击导向钻杆，导向钻杆前连接纠偏斜掌，
当导向钻杆倾角传感器恢复到参数范围内，旋喷钻机停止向冲击器供应高压介质，冲击器停止工作，旋喷钻机恢复回转钻进工作，
当旋喷头达到设定深度时，旋喷钻机通过多通道回转接头向旋喷头提供高压水、气、泥浆进行回拖旋喷工作。
优点在于，实现钻喷一体化提高施工效率，降低施工成本，定位导向监测系统以及导向装置的应用提高成桩质量，控制成桩角度位置偏差，提高咬合桩咬合成功率，降低咬合桩密度，进一步提高施工效率。
附图说明
图1是旋喷随钻定向导向装置结构示意图；
附图编号名称：1-旋喷钻机，2-钻塔倾角传感器，3-多通道回转接头，4-定位导向监测系统，5-旋喷钻杆，6-旋喷头，7-冲击器，8-导向钻杆，9-导向钻杆倾角传感器，10-纠偏斜掌。
具体实施方式:
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示：旋喷钻机1就位，钻塔立直，定位导向检测系统4监测钻塔倾角传感器2微调钻塔立直角度；施工开始，依次接入纠偏斜掌10，导向钻杆8(8导向钻杆内安装有9导向钻杆倾角传感器)，冲击器7，旋喷头6，旋喷钻杆5；回转钻进过程中旋喷钻机1通过多通道回转接头3向纠偏斜掌10持续注入低压水为纠偏斜掌10和导向钻杆8润滑，并通过定位导向检测系统4实时监测导向钻杆倾角传感器9数据得到导向钻杆8的角度偏差，如果导向钻杆8角度偏差超过设计参数，旋喷钻机1停止回转，根据导向钻杆倾角传感器9方位调整纠偏斜掌10方向，旋喷钻机1只进行给进动作并通过多通道回转接头3向冲击器7提供高压介质，高压介质带动冲击器7冲击导向钻杆8，导向钻杆8前连接的纠偏斜掌10，纠偏斜掌10受到冲击和给进时受到土体对纠偏斜掌10斜面的反向作用力，向导向钻杆8偏移的反方向运动，达到钻杆纠偏的目的，待导向钻杆倾角传感器9恢复到参数范围内，旋喷钻机1停止向冲击器7供应高压介质，冲击器7停止工作，旋喷钻机1恢复回转钻进工作，当旋喷头6达到设定深度时，旋喷钻机1通过多通道回转接头3向旋喷头6提供高压水、气、泥浆等进行回拖旋喷工作；导向钻进保证旋喷钻杆5的角度要求，从而保证旋喷桩的角度。
实施例：
某地铁站暗挖施工地下止水帷幕工程，地下水层深度15m，止水帷幕深度35m，地层勘察数据为地表10m为回填土层，10m以下为砂卵石层，随深度增加卵石含量逐步提高。
最初设计方案：旋挖或反循环钻机施工，深度地下35m，桩径800mm桩间距500，咬合400mm。
设计优化后方案：采用随钻定向导向旋喷施工，地下10-35m深度施工，桩径800mm，桩间距700mm，咬合100mm。
实验步骤和方法：
1、根据设计要求放桩位点，并拉线标记；
2、平整场地，钻机就位，支腿油缸调平钻机平台；
3、钻塔立直，并根据钻杆检测系统调整钻塔垂直度；
4、依次接旋喷钻头、冲击器及配套钻具；
5、施工开始，正常钻进并检测导向钻杆反馈数据；
6、钻进过程如果导向钻杆偏移中心，设置在导向钻杆内的倾角传感器会与轴心产生夹角信号，检测系统会提示设备操作人员钻杆轴心偏移；
7、操作人员将纠偏斜掌掌面背对初始轴线方向，并停止钻进，打开冲击器，进行给进加压，土体会对斜掌产生垂直于掌面的反作用力，反作用力将纠偏斜掌轴心推回至初始轴线位置导向钻杆一并跟随纠偏斜掌回到初始轴线位置；
8、将旋喷头钻进至指定35m深度，打开旋喷，根据旋喷设定参数，回拖至深度15m位置；
9、完成地下15-35m旋喷，移动至下一个桩位点重复以上施工工序；
10、完成地下旋喷咬合桩施工。
相较传统的旋挖和反循环施工，此种施工方法地表层10m不进行施工，在需要的深度进行施工，节省时间的同时节约材料，提高功效。
相较传统旋喷施工，同样工况需提前引孔施工，桩位间距300mm，且无法保证安全的咬合系数，此种施工方法，桩位间距500mm，并不需要引孔施工，每百米桩位降低30％，大大节约了工期并可保证合格咬合系数，保障施工质量。
以上所述旋喷咬合桩，并不局限于桩位间距500mm，根据不同工况及地层调整桩间距。
Claims (1)
1.一种旋喷随钻定向导向装置，其特征是，所述旋喷随钻定向导向装置包括以下装置：旋喷钻机(1)、钻塔倾角传感器(2)、多通道回转接头(3)、定位导向检测系统(4)、旋喷钻杆(5)、旋喷头(6)、冲击器(7)、导向钻杆(8)、导向钻杆倾角传感器(9)、纠偏斜掌(10)；
定位导向检测系统(4)用于监测钻塔倾角传感器(2)微调钻塔立直角度；纠偏斜掌(10)，导向钻杆(8)，冲击器(7)，旋喷头(6)，旋喷钻杆(5)依次连接，导向钻杆(8)内安装有导向钻杆倾角传感器(9)；
回转钻进过程中旋喷钻机(1)能够通过多通道回转接头(3)向纠偏斜掌(10)持续注入低压水为纠偏斜掌(10)和导向钻杆(8)润滑，并通过定位导向检测系统(4)实时监测导向钻杆倾角传感器(9)数据，得到导向钻杆(8)的角度偏差；
旋喷钻机(1)设置为当导向钻杆(8)角度偏差超过设计参数时，旋喷钻机(1)停止回转，并根据导向钻杆倾角传感器(9)方位调整纠偏斜掌(10)方向，旋喷钻机(1)只进行给进动作并通过多通道回转接头(3)向冲击器(7)提供高压介质，高压介质带动冲击器(7)冲击导向钻杆(8)，导向钻杆(8)前连接纠偏斜掌(10)，
当导向钻杆倾角传感器(9)恢复到参数范围内，旋喷钻机(1)停止向冲击器(7)供应高压介质，冲击器(7)停止工作，旋喷钻机(1)恢复回转钻进工作，
当旋喷头(6)达到设定深度时，旋喷钻机(1)通过多通道回转接头(3)向旋喷头(6)提供高压水、气、泥浆进行回拖旋喷工作。
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