CN111550195B - 免引孔连续同向旋喷的钻杆装置及高压旋喷桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，旨在提供一种不仅能够实现连续同向的旋喷，以提高施工效率，而且可以简化高压旋喷桩工法的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置及高压旋喷桩施工方法。免引孔连续同向旋喷的钻杆装置包括钻身、钻杆头部及钻杆尾部，钻杆尾部上设有水泥注浆口和注气口，钻身包括若干段依次连接的单孔管，单孔管的内孔构成注浆管路，钻杆头部的侧壁上设有与注浆管路连通的高压旋喷孔，钻杆头部的下端设有钻头。高压旋喷桩施工方法，依次包括以下步骤：采用高压旋喷桩机施工，高压旋喷桩机利用的钻杆装置进行钻孔；接着，直接利用钻杆装置进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩。

Description

免引孔连续同向旋喷的钻杆装置及高压旋喷桩施工方法

技术领域

本发明涉及高压旋喷注浆施工领域，具体涉及一种免引孔连续同向旋喷的钻杆装置及高压旋喷桩施工方法。

背景技术

MJS工法是一种高压旋喷工法，该工法中采用的高压喷射注浆管是多孔管，多孔管的构造复杂，内部具有很多管孔，并布设有很多数据线等，因而其在高压旋喷的过程中采用正反转交替旋转喷射（正转一圈，反转一圈），而不能实现连续同向的旋喷（例如顺时针连续旋转喷射），影响施工效率。同时，高压喷射注浆管一般由多根多孔管连接组成，多孔管之间一般直接采用螺丝连接，螺丝需要承受高压喷射注浆管旋转过程中的扭转剪力，这使得多孔管之间的连接结构薄弱，易松动破坏。另一方面，目前的MJS工法中一般需要先引孔，即利用钻机在在土层中进行造孔；然后再在引孔内下高压喷射注浆管，进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩；其施工步骤复杂，影响施工效率。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种不仅能够实现连续同向的旋喷，以提高施工效率，而且可以简化高压旋喷桩工法的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置及高压旋喷桩施工方法。

本发明的技术方案是：

一种免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，包括钻身、设置在钻身下端的钻杆头部及设置在钻身上端的钻杆尾部，钻杆尾部上设有水泥注浆口和注气口，所述钻身包括若干段依次连接的单孔管，单孔管的内孔构成注浆管路，所述钻杆头部的侧壁上设有与注浆管路连通的高压旋喷孔，钻杆头部的下端设有钻头。本方案的钻杆装置的钻杆头部的下端设有钻头，因而高压旋喷桩机可以直接利用该钻杆装置进行钻孔，从而带动钻杆头部的高压旋喷孔钻入设定深度；接着直接利用钻杆装置进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩，从而将MJS工法中的引孔与高压喷射注浆这两道工序合二为一，实现引孔与高压喷射注浆的一体化操作，提高施工效率。另一方面，本方案的钻杆装置的钻身采用的是单孔管，其不仅构造简单，可以降低制作成本，而且单孔管内没有布线管孔，也没有数据线等，因而钻杆装置可以实现连续同向的旋喷（例如顺时针连续旋转喷射），极大的提高施工效率。

作为优选，任意相邻的两段单孔管之间通过连接管相连接，所述连接管与单孔管之间通过插接式连接结构相连接，所述插接式连接结构包括：防转连接结构，防转连接结构包括同轴设置在连接管端部上的多边形插接管、设置在多边形插接管的外侧面上的径向限位孔、设置在单孔管端部用于与多边形插接管配合的多边形插接孔、设置在单孔管的外侧面上并与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔及与径向螺栓孔配合的连接螺栓，所述多边形插接管插设在多边形插接孔内，所述连接螺栓的端部设有与径向限位孔配合的定位柱，所述连接螺栓与径向螺栓孔通过螺纹连接，连接螺栓上的定位柱插入径向限位孔内。本方案的防转连接结构的多边形插接管与多边形插接孔配合，能够可靠的承受钻杆装置在旋转施工过程中产生的旋转剪力；而连接螺栓仅用于限制单孔管的轴向移动，不用承受钻杆装置在旋转施工过程中产生的旋转剪力，因而本方案的单孔管之间的连接结构稳定可靠。

作为优选，插接式连接结构还包括密封连接结构，密封连接结构包括设置在多边形插接管的端部上的密封圆管及设置在多边形插接孔的孔底的密封圆孔，所述密封圆管插设在密封圆孔内，密封圆管与密封圆孔之间密封连接。

作为另一种优选，插接式连接结构还包括密封连接结构，密封连接结构包括设置在多边形插接管的端部上的密封圆管、滑动套设在密封圆管上的浮动密锥套、位于浮动密锥套与多边形插接管的端部之间的弹性件及设置在多边形插接孔的孔底的锥形密封孔，所述浮动密锥套与密封圆管之间滑动密封连接，所述浮动密锥套的外周面呈圆锥形，所述锥形密封孔与浮动密锥套相配合，浮动密锥套插设在锥形密封孔内；所述径向限位孔为锥形限位孔，径向限位孔的内径由孔口往孔底逐渐减小，所述定位柱为锥形定位柱；在所述定位柱插入径向限位孔的过程中，将带动浮动密锥套往锥形密封孔内移动，以使浮动密锥套的外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上并压缩所述弹性件，弹性件被压缩后将提供弹性力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上。如此，通过定位柱插入径向限位孔的过程中来提供压紧力，使浮动密锥套的外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上并压缩所述弹性件的压紧力，并通过弹性件的弹性形变来储存该压紧力，弹性件被压缩后将提供弹性力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上，从而保证浮动密锥套与锥形密封孔的密封连接，以保证连接管与单孔管之间的密封连接；同时，通过弹性件的弹性形变，来保证连接螺栓的安装不受影响。

作为优选，径向螺栓孔为沉孔，所述连接螺栓的头部沉入所述沉孔内。

作为优选，钻杆尾部包括与钻身上端的单孔管相连接的尾部管体及套设置在尾部管体上的输入管，且输入管与尾部管体之间能够相对转动，所述水泥注浆口和注气口设置在输入管上。

作为优选，钻杆头部包括与钻身下端的单孔管相连接的头部管体，所述钻头设置在头部管体的下端，所述高压旋喷孔设置在头部管体的侧壁上。

作为优选，单孔管为金属管。

一种高压旋喷桩施工方法，依次包括以下步骤：采用高压旋喷桩机施工，该高压旋喷桩机包括免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，高压旋喷桩机利用的钻杆装置进行钻孔，使钻杆头部的高压旋喷孔钻入设定深度；接着，直接利用钻杆装置进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩。由于钻杆装置的钻杆头部的下端设有钻头，因而高压旋喷桩机可以直接利用该钻杆装置进行钻孔，然后利用钻杆尾部的水泥注浆口和注气口直接注浆，进行高压喷射注浆；从而将MJS工法中的引孔与高压喷射注浆这两道工序合二为一，实现引孔与高压喷射注浆的一体化操作，提高施工效率。

本发明的有益效果是：

将MJS工法中的引孔与高压喷射注浆这两道工序合二为一，实现引孔与高压喷射注浆的一体化操作，提高施工效率。钻杆装置构造简单，可以降低制作成本，且单孔管内没有布线管孔，也没有数据线等，因而钻杆装置可以实现连续同向的旋喷，极大的提高施工效率。钻身的单孔管之间的连接结构稳定可靠，且单孔管间的连接操作方便。

附图说明

图1是本发明的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置的一种结构示意图。

图2是本发明的具体实施例二的连接管与单孔管装配前的一种局部结构示意图。

图3是本发明的具体实施例三的连接管与单孔管装配前的一种局部结构示意图。

图4是本发明的具体实施例三的连接管与单孔管装配后的一种局部结构示意图。

图中：

钻身1，单孔管1.1；

钻杆头部2，高压旋喷孔2.1，钻头2.2，头部管体2.3；

钻杆尾部3，水泥注浆口3.1，注气口3.2，尾部管体3.3，输入管3.4；

连接管4；

防转连接结构5，多边形插接管5.1，多边形插接孔5.2，径向螺栓孔5.3，连接螺栓5.4，定位柱5.5，径向限位孔5.6；

密封连接结构6，密封圆管6.1，密封圆孔6.2，浮动密锥套6.3，弹性件6.4，锥形密封孔6.5。

具体实施方式

为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例一：如图1所示，一种免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，包括钻身1、设置在钻身下端的钻杆头部2及设置在钻身上端的钻杆尾部3。钻杆尾部上设有水泥注浆口3.1和注气口3.2。钻身包括若干段依次连接的单孔管1.1。单孔管的内孔构成注浆管路。钻杆头部的侧壁上设有与注浆管路连通的高压旋喷孔2.1，钻杆头部的下端设有钻头2.2。

由于钻杆装置的钻杆头部的下端设有钻头，因而高压旋喷桩机可以直接利用该钻杆装置进行钻孔，从而带动钻杆头部的高压旋喷孔钻入设定深度；接着直接利用钻杆装置进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩，从而将MJS工法中的引孔与高压喷射注浆这两道工序合二为一，实现引孔与高压喷射注浆的一体化操作，提高施工效率。另一方面，由于钻杆装置的钻身采用的是单孔管，其不仅构造简单，可以降低制作成本，而且单孔管内没有布线管孔，也没有数据线等，因而钻杆装置可以实现连续同向的旋喷（例如顺时针连续旋转喷射），极大的提高施工效率。

具体的，钻杆尾部包括与钻身上端的单孔管相连接的尾部管体3.3及套设置在尾部管体上的输入管3.4。输入管与尾部管体之间能够相对转动。水泥注浆口和注气口设置在输入管上。

钻杆头部包括与钻身下端的单孔管相连接的头部管体2.3，头部管体的上端与钻身下端的单孔管相连通，头部管体的下端封闭，钻头设置在头部管体的下端。高压旋喷孔设置在头部管体的侧壁上。

本实施例中，单孔管为金属管。

任意相邻的两段单孔管之间通过连接管4相连接。连接管与单孔管之间通过插接式连接结构相连接。

具体实施例二：本实施例的具体结构参照具体实施例一，其不同之处在于：

如图1 、图2所示，插接式连接结构包括防转连接结构5与密封连接结构6。防转连接结构包括同轴设置在连接管端部上的多边形插接管5.1、设置在多边形插接管的外侧面上的径向限位孔5.6、设置在单孔管端部用于与多边形插接管配合的多边形插接孔5.2、设置在单孔管的外侧面上并与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔5.3及与径向螺栓孔配合的连接螺栓5.4。多边形插接管插设在多边形插接孔内。本实施例中，多边形插接管插为正多边形插接管插，多边形插接孔为正多边形插接孔。连接螺栓的端部设有与径向限位孔配合的定位柱5.5。连接螺栓与径向螺栓孔通过螺纹连接，连接螺栓上的定位柱插入径向限位孔内。径向限位孔为盲孔。本实施例中，径向限位孔为圆柱孔，定位柱为圆柱。

密封连接结构6包括设置在多边形插接管的端部上的密封圆管6.1及设置在多边形插接孔的孔底的密封圆孔6.2。密封圆管插设在密封圆孔内，密封圆管与密封圆孔之间密封连接，本实施例中，密封圆管与密封圆孔之间通过硬密封连接，或密封圆管与密封圆孔之间通过橡胶密封圈密封连接。

本实施例的防转连接结构的多边形插接管与多边形插接孔配合，能够可靠的承受钻杆装置在旋转施工过程中产生的旋转剪力；而连接螺栓仅用于限制单孔管的轴向移动，不用承受钻杆装置在旋转施工过程中产生的旋转剪力，因而本方案的单孔管之间的连接结构稳定可靠。

进一步的，径向螺栓孔为沉孔，所述连接螺栓的头部沉入所述沉孔内。

具体实施例三：本实施例的具体结构参照具体实施例一，其不同之处在于：

如图1 、图3、图4所示，插接式连接结构包括防转连接结构5与密封连接结构6。防转连接结构包括同轴设置在连接管端部上的多边形插接管5.1、设置在多边形插接管的外侧面上的径向限位孔5.6、设置在单孔管端部用于与多边形插接管配合的多边形插接孔5.2、设置在单孔管的外侧面上并与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔5.3及与径向螺栓孔配合的连接螺栓5.4。多边形插接管插设在多边形插接孔内。本实施例中，多边形插接管插为正多边形插接管插，多边形插接孔为正多边形插接孔。连接螺栓的端部设有与径向限位孔配合的定位柱5.5。连接螺栓与径向螺栓孔通过螺纹连接，连接螺栓上的定位柱插入径向限位孔内。径向限位孔为盲孔。本实施例中，径向限位孔5.6为锥形限位孔，径向限位孔的内径由孔口往孔底逐渐减小。定位柱5.5为锥形定位柱。

密封连接结构6包括设置在多边形插接管的端部上的密封圆管6.1、滑动套设在密封圆管上的浮动密锥套6.3、位于浮动密锥套与多边形插接管的端部之间的弹性件6.4及设置在多边形插接孔的孔底的锥形密封孔6.5。浮动密锥套与密封圆管之间滑动密封连接，本实施例中，浮动密锥套与密封圆管之间通过硬密封连接，或浮动密锥套与密封圆管之间通过橡胶密封圈密封连接。浮动密锥套的外周面呈圆锥形。锥形密封孔与浮动密锥套相配合，浮动密锥套插设在锥形密封孔内。弹性件为弹簧或弹簧垫圈或弹性橡胶垫片。

在所述定位柱插入径向限位孔的过程中，将带动浮动密锥套往锥形密封孔内移动，以使浮动密锥套的外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上并压缩所述弹性件，弹性件被压缩后将提供弹性力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上。如此，通过定位柱插入径向限位孔的过程中来提供压紧力，使浮动密锥套的外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上并压缩所述弹性件的压紧力，并通过弹性件的弹性形变来储存该压紧力，弹性件被压缩后将提供弹性力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上，从而保证浮动密锥套与锥形密封孔的密封连接，以保证连接管与单孔管之间的密封连接；同时，通过弹性件的弹性形变，来保证连接螺栓的安装不受影响。

进一步的，径向螺栓孔为沉孔，所述连接螺栓的头部沉入所述沉孔内。

具体实施例四：本实施例的具体结构参照具体实施例二或具体实施例三，其不同之处在于：

尾部管体的下端设有铆接管，铆接管与钻身上端的单孔管之间通过插接式连接结构相连接，该插接式连接结构的具体结构参照连接管与单孔管之间通过插接式连接结构。

头部管体的上端与钻身下端的单孔管之间通过连接管相连接，该连接管的具体结构参照用于相邻的两段单孔管之间的连接管。连接管与头部管体之间也通过插接式连接结构相连接，该插接式连接结构的具体结构参照连接管与单孔管之间通过插接式连接结构。

具体实施例五：一种高压旋喷桩施工方法，采用高压旋喷桩机施工，该高压旋喷桩机包括免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，免引孔连续同向旋喷的钻杆装置的具体结构参照实施例一或实施例二或实施例三。

一种高压旋喷桩施工方法依次包括以下步骤：高压旋喷桩机利用的钻杆装置进行钻孔，使钻杆头部的高压旋喷孔钻入设定深度；接着，直接利用钻杆装置进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩。由于钻杆装置的钻杆头部的下端设有钻头，因而高压旋喷桩机可以直接利用该钻杆装置进行钻孔，然后利用钻杆尾部的水泥注浆口和注气口直接注浆，进行高压喷射注浆；从而将MJS工法中的引孔与高压喷射注浆这两道工序合二为一，实现引孔与高压喷射注浆的一体化操作，提高施工效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，包括钻身、设置在钻身下端的钻杆头部及设置在钻身上端的钻杆尾部，钻杆尾部上设有水泥注浆口和注气口，其特征是，所述钻身包括若干段依次连接的单孔管，单孔管的内孔构成注浆管路，所述钻杆头部的侧壁上设有与注浆管路连通的高压旋喷孔，钻杆头部的下端设有钻头；

任意相邻的两段单孔管之间通过连接管相连接，所述连接管与单孔管之间通过插接式连接结构相连接，所述插接式连接结构包括：

防转连接结构，防转连接结构包括同轴设置在连接管端部上的多边形插接管、设置在多边形插接管的外侧面上的径向限位孔、设置在单孔管端部用于与多边形插接管配合的多边形插接孔、设置在单孔管的外侧面上并与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔及与径向螺栓孔配合的连接螺栓，所述多边形插接管插设在多边形插接孔内，所述连接螺栓的端部设有与径向限位孔配合的定位柱，所述连接螺栓与径向螺栓孔通过螺纹连接，连接螺栓上的定位柱插入径向限位孔内；

所述插接式连接结构还包括密封连接结构，密封连接结构包括设置在多边形插接管的端部上的密封圆管、滑动套设在密封圆管上的浮动密锥套、位于浮动密锥套与多边形插接管的端部之间的弹性件及设置在多边形插接孔的孔底的锥形密封孔，所述浮动密锥套与密封圆管之间滑动密封连接，所述浮动密锥套的外周面呈圆锥形，所述锥形密封孔与浮动密锥套相配合，浮动密锥套插设在锥形密封孔内；所述径向限位孔为锥形限位孔，径向限位孔的内径由孔口往孔底逐渐减小，所述定位柱为锥形定位柱；在所述定位柱插入径向限位孔的过程中，将带动浮动密锥套往锥形密封孔内移动，以使浮动密锥套的外壁表面紧靠在锥形密封孔的内壁表面上并压缩所述弹性件，弹性件被压缩后将提供弹性力，使浮动密锥套的外壁表面压紧在锥形密封孔的内壁表面上；弹性件为弹性橡胶垫片。

2.根据权利要求1所述的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，其特征是，所述径向螺栓孔为沉孔，所述连接螺栓的头部沉入所述沉孔内。

3.根据权利要求1所述的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，其特征是，所述钻杆尾部包括与钻身上端的单孔管相连接的尾部管体及套设置在尾部管体上的输入管，且输入管与尾部管体之间能够相对转动，所述水泥注浆口和注气口设置在输入管上。

4.根据权利要求1所述的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，其特征是，所述钻杆头部包括与钻身下端的单孔管相连接的头部管体，所述钻头设置在头部管体的下端，所述高压旋喷孔设置在头部管体的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，其特征是，所述单孔管为金属管。

6.一种高压旋喷桩施工方法，其特征是，依次包括以下步骤：

采用高压旋喷桩机施工，该高压旋喷桩机包括权利要求1-5中任意一项所述的免引孔连续同向旋喷的钻杆装置，

高压旋喷桩机利用钻杆装置进行钻孔，使钻杆头部的高压旋喷孔钻入设定深度；

接着，直接利用钻杆装置进行高压喷射注浆，形成高压旋喷桩。

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