CN111997522B - 一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置及灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置及灌注桩施工方法，涉及钻孔灌注桩施工的技术领域，其技术方案要点是钻孔装置包括支撑环；封堵管，其固定连接在支撑环顶部并且用于对开孔的管道进行封堵；动力板，其正转的时候能够带动支撑环进行转动，反转的时候能够与支撑环相互脱离；动力杆，其用于带动动力板进行转动；以及钻孔件；施工方法包括：预钻孔；扩孔密封；最终钻孔；灌浆；其无需投入大量的工程量就能够完成对地下管道的封堵，并且无需人工下井，也提高了安全性。

Description

一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置及灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及钻孔灌注桩施工的技术领域，更具体的说，它涉及一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置及灌注桩施工方法。

背景技术

随着我国城市化进程的快速推进，钻孔灌注桩以其适应性强、成本适中、施工简便等特点，在各个工程领域当中都得到了非常广泛的应用。在地铁及旧城改扩建等工程施工中，深埋地下的废弃大直径管道会给钻孔灌注桩施工带来较大的困难，如果不对深埋的废弃管道进行处理，会造成混凝土大量流失，无法正常成桩，严重影响钻孔灌注桩的质量。

目前，钻孔灌注桩施工遇到地下管道时，通常采用两种方式进行处理：第一种时采用开挖方法予以清除，然后逐层回填夯实之后，再进行钻孔灌注桩的施工作业，但是此种方法需要投入工程量大，耗费时间长，费用高；第二种时采用人工封堵的方式，也就是采用旋挖钻机穿透地下管道，然后人工下井进行管道的封堵，但是在软弱不稳定地层进行深埋地下管道人工封堵作业时，孔壁存在容易坍塌的风险，并且地下管道内通风不畅，还可能会存在有毒气体，这些都会威胁到地下作业人员的人身安全。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，其无需投入大量的工程量就能够完成对地下管道的封堵，并且无需人工下井，也提高了安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，包括支撑环；

封堵管，其固定连接在支撑环顶部并且用于对开孔的管道进行封堵；

动力板，其正转的时候能够带动支撑环进行转动，反转的时候能够与支撑环相互脱离；

动力杆，其用于带动动力板进行转动；

以及钻孔件，其分为两部分，两部分分别设置在动力板和支撑环底部。

通过采用上述技术方案，当钻孔遇到深埋废弃管道的时候，更换钻孔设备，使得钻孔件与管道接触，然后动力板带动支撑板一起进行正转，通过钻孔件将管道钻透，并且带动封堵管穿过管道，然后动力板反转与支撑环脱离，然后取出动力板，继续通过钻孔设备穿过支撑环内孔向下钻孔，钻至设计深度的时候，向孔中灌注混凝土浆液，灌注的过程当中，在封堵管的封堵作用下，混凝土浆液不会流入到废弃管道当中，并且对管道的封堵无需投入大量的工程量，也无需人工下井。

本发明进一步设置为：所述支撑环顶部开设有至少一个朝向靠近动力板一侧贯穿支撑环的连接槽，连接槽底部一端向上倾斜设置，连接槽底部向上倾斜一端与支撑环顶部相互平齐，当支撑环跟随动力板正转的时候，连接槽底部向上倾斜一端位于连接槽背向支撑环转动方向一端；

动力环外侧固定连接有至少一个连接杆，连接杆与连接槽对应设置，连接杆能够插入对应的连接槽中。

通过采用上述技术方案，当动力板正转的时候，连接杆会插入连接槽向下倾斜一端，并且抵紧在支撑环上，使得动力板能够通过连接杆带动支撑环进行转动，当动力板反转的时候，连接杆顺着连接槽的底部滑动之支撑环的顶部，使得动力板与支撑环脱离。

本发明进一步设置为：所述连接杆底部倾斜设置并且与对应的连接槽底部相互平行。

本发明进一步设置为：所述连接槽底部倾斜向下一端的上方设置有固定连接在支撑环上的阻挡板，连接杆能够插入到阻挡板底部。

通过采用上述技术方案，通过设置阻挡板，使得连接杆滑动之连接槽底部向下倾斜一端的时候，能够通过阻挡板阻挡连接杆向上脱离连接槽。

本发明进一步设置为：还包括竖杆，竖杆固定连接在动力板顶部，竖杆能够跟随动力杆一起进行转动，还能够在动力杆上上下滑动。

本发明进一步设置为：还包括限位板，其设置在动力杆和竖杆之间；

中间板，其设置在限位板和竖杆之间；

拉杆，其固定连接在中间板外侧并且与动力杆固定连接在一起，拉杆设置有至少一个；

以及限位杆，其固定连接在限位板外侧并且与竖杆固定连接在一起，竖杆设置有至少一个；

拉杆和限位杆围绕竖杆的轴线交错分布。

本发明进一步设置为：所述中间板和限位板之间设置有弹力件。

通过采用上述技术方案，通过弹力件的弹力作用，在动力板正向转动的时候，能够将连接杆压紧在连接槽当中。

本发明进一步设置为：所述动力杆上固定连接有与封堵管顶部相互贴合的密封板。

通过采用上述技术方案，密封板能够放置钻孔的时候，泥土进入到封堵管当中。

本发明进一步设置为：所述封堵管的外侧开设有若干螺旋槽，封堵管对管道进行封堵时，封堵管的顶部和底部都伸出管道。

通过采用上述技术方案，通过设置螺旋槽，能够将钻孔件钻出的泥土向上输送。

本发明的另一目的在于提供一种灌注桩施工方法，包括以下步骤：

预钻孔：按照设计的位置向下钻孔，直至与废弃管道接触为止；

扩孔密封：将支撑环连接动力板上，沿着预钻孔向下，直至钻孔件与管道接触，动力板正转并带动支撑环一起正转，钻孔件向下钻穿管道并带动封堵管穿过管道，然后动力板反转与支撑环脱离；

最终钻孔：穿过支撑环中间的孔继续钻孔，直至达到预设钻孔深度；

灌浆：向孔中灌注混凝土浆液。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：本发明当钻孔遇到深埋废弃管道的时候，更换钻孔设备，使得钻孔件与管道接触，然后动力板带动支撑板一起进行正转，通过钻孔件将管道钻透，并且带动封堵管穿过管道，然后动力板反转与支撑环脱离，然后取出动力板，继续通过钻孔设备穿过支撑环内孔向下钻孔，钻至设计深度的时候，向孔中灌注混凝土浆液，灌注的过程当中，在封堵管的封堵作用下，混凝土浆液不会流入到废弃管道当中，并且对管道的封堵无需投入大量的工程量，也无需人工下井。

附图说明

图1为实施例一的整体结构的示意图；

图2为实施例一的整体结构的剖视图；

图3为实施例一的支撑环的示意图；

图4为实施例一的动力板的示意图；

图5为实施例一体现竖杆与动力杆连接方式的示意图；

图6为2的A部放大示意图；

图7为实施例一体现钻孔件的示意图。

图中：1、支撑环；11、连接槽；12、阻挡板；2、封堵管；3、动力板；31、连接杆；4、钻孔件；41、主体部；42、分体部；43、钻探板；5、动力杆；51、密封板；6、竖杆；7、限位板；71、限位杆；8、中间板；81、拉杆；9、弹力件。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，参见附图1和附图2，包括支撑环1、用于带动支撑环1进行转动的动力板3、用于带动动力板3进行转动的动力杆5、固定连接在支撑环1顶部的封堵管2以及设置在动力板3和支撑环1底部的钻孔件4。动力板3在正向转动的过程当中能够带动支撑板跟随动力板3一起进行转动，动力板3反向转动的时候不会带动支撑板一起转动并且能够与支撑板相互脱离；钻孔件4分为两部分，两部分分别固定连接在动力板3和支撑环1的底部，当动力板3正转并且带动支撑板进行转动的过程当中，两部分组成完成的钻孔件4。

优选的，本实施例中，动力板3为圆板，动力杆5为圆杆，支撑环1为圆环，封堵管2为远观，钻孔件4为锥形件，动力板3、动力杆5、支撑环1、封堵管2和钻孔件4同轴设置。优选的，封堵管2的外径等于支撑环1的外径。

参见附图3和附图4，支撑环1顶部开设有至少一个朝向靠近动力板3一侧贯穿支撑环1的连接槽11，连接槽11底部一端向上倾斜设置，连接槽11底部向上倾斜一端与支撑环1顶部相互平齐，当支撑环1跟随动力板3正转的时候，连接槽11底部向上倾斜一端位于连接槽11背向支撑环1转动方向一端；动力环外侧固定连接有至少一个连接杆31，连接杆31与连接槽11对应设置，连接杆31能够插入对应的连接槽11中。优选的，本实施例中，连接槽11和连接杆31都设置有若干个，若干连接槽11和连接杆31一一对应。连接杆31可以设置为圆杆、方杆以及其他形状的杆，优选的，本实施例中，连接杆31设置为方杆。

为了使得连接杆31在连接槽11底部上的滑动更加顺畅，将连接杆31底部倾斜设置，并且使得连接杆31底部与对应的连接槽11的底部相互平行。并且为了保证连接杆31推动能过更加平稳，连接杆31与连接杆31推动支撑环1转动时与连接杆31接触的连接槽11的侧边相互平齐，优选的，本实施例中，连接杆31与和连接杆31接触的连接槽11的侧边都竖直设置，并且连接杆31的长度方向沿动力板3的径向方向设置。

为了方式连接杆31向上从连接槽11当中脱离，在连接槽11中设置固定连接在支撑环1上的阻挡板12，阻挡板12位于连接槽11底部向下倾斜一端的上方，阻挡板12与连接槽11底部之间的空间能够容纳连接杆31插入到阻挡板12与连接槽11底部之间。优选的，本实施例中，阻挡板12的底部倾斜设置并且与连接槽11的底部相互平行，连接杆31的顶部也倾斜设置并且与连接槽11的底部相互平行。

参见附图5和附图6，优选的，本实施例中，动力板3的顶部固定连接有竖杆6，竖杆6的顶部与连接杆31的底部连接在一起，竖杆6能够在连接杆31上沿竖直方向滑动，还能够在动力杆5的带动下进行转动。动力板3在反向转动的时候，连接杆31会从连接槽11的底部向上运动，从而推动动力板3向上运动，如果竖杆6无法在动力杆5上上下运动，就需要动力杆5自身在其他结构的控制下向上运动，并且需要保证动力杆5向上运动的速率与动力板3向上运动的速率是相等的，这增加了对钻孔装置控制的难度，并且需要在控制系统当中单独的增加控制命令来进行控制；当竖杆6能够在动力杆5上上下运动的时候，动力板3在连接杆31的作用下向上运动的时候，只会带动竖杆6在动力杆5上向上运动，无需调节动力杆5的位置，并且对动力杆5带动竖杆6进行转动不会产生影响。

竖杆6与动力杆5之间设置有限位板7和中间板8，中间板8位于限位板7的下方，中间板8的外侧固定连接有至少一个拉杆81，拉杆81背离中间板8的一端固定连接在动力杆5底部，限位板7的外侧固定连接有至少一个限位杆71，限位杆71背离限位板7的一端固定连接在竖杆6顶部；优选的，本实施例当中，限位杆71和拉杆81都设置有若干个，并且若干个限位杆71和拉杆81，围绕动力杆5的轴线交错排布；通过对拉杆81、限位杆71、中间板8以及限位板7的设置，实现了竖杆6能够在动力杆5上上下滑动。优选的，竖杆6为圆杆并且与动力杆5同轴设置，使得动力杆5带动竖杆6转动的时候竖杆6各处受力更加均匀，不容易出现竖杆6的断裂。

中间板8和限位板7都设置为圆板，并且中间板8以及限位板7都与动力杆5同轴设置；为了保证动力杆5能够更加顺利的带动竖杆6进行转动，将限位杆71设置为与相邻的两拉杆81相互贴合，拉杆81与限位杆71之间能够更加顺利的进行扭力的传导。为了保证连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端的时候，能够与支撑环1紧密的连接在一起，在中间板8与限位板7之间设置弹力件9，当连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端的时候，动力杆5继续向下运动，对弹力件9进行挤压，通过弹力件9的弹力，使得连接杆31与支撑环1之间紧密的连接在一起。在本实施例中，弹力件9设置为具有弹性的橡胶垫；在某些其他的实施例当中，弹力件9还可以设置为弹簧等具有弹性的构件。

优选的，本实施例中，动力杆5上固定连接有密封板51，密封板51用于在钻孔的时候，将封堵管2的顶部开口进行封盖，从而防止钻孔的时候，泥土进入到封堵管2当中，对连接杆31与支撑环1之间的连接造成影响；优选的，本实施例中，密封板51为圆板并且密封板51与动力杆5同轴设置。优选的，为了保证密封板51能够将封堵管2的顶部开口进行封盖，将密封板51的直径设置为等于封堵管2的外径。当密封板51的底部与封堵管2顶部相互接触的时候，连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端并且弹力件9处于被压缩的状态。

参见附图7，钻孔件4包括主体部41和分体部42，主体部41和分体部42共同组成呈锥形设置的钻孔件4，主体部41固定连接在动力板3的底部，分体部42固定连接在支撑环1的底部，当连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端的时候，分体部42和主体部41相互贴合并且组成一个完成的锥形，并且锥形的尖部朝下。优选的，钻孔件4顶部的直径等于支撑环1的外径，支撑环1的外径等于封堵管2的外径；主体部41和分体部42上都固定连接有若干钻探板43，主体部41和分体部42上的钻探板43一一对应，当连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端的时候，相对应的两钻探板43组成一块板材。通过钻探板43，使得钻孔件4能够顺利的向下进行钻孔。

优选的，本实施例中，封堵管2的外侧开设有至少一个螺旋槽，优选的，本实施例中，螺旋槽设置有若干个，螺旋槽围绕封堵管2的轴线设置。使得部分泥土能够嵌入螺旋槽当中，提高封堵管2与已钻孔侧壁之间的密封性。优选的，螺旋槽从上往下的螺旋方向与动力板3的正向转动方向相同，从而使得封堵管2被动力板3带动进行转动的时候，能够带动泥土顺着螺旋槽向上运动，一是能够将钻孔件4钻送的泥土向上送出，而是能够使得螺旋槽当中充满泥土，使得位于管道顶部和底部部分的封堵管2的外侧与已钻孔侧壁之间的密封性大大增加。

该贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置在进行使用时的工作原理如下，首选通过旋挖钻机向下进行钻孔，当钻探到废弃管道顶部的时候，旋挖钻机停止钻探，更换钻孔装置进行钻孔，钻孔件4与管道接触，动力板3带动钻孔件4整体正向转动，向下进行钻探，直至封堵管2整体完全贯穿废弃管道，此时封堵管2的两端分别位于废弃管道的顶部和底部，通过封堵管2对废弃管道开口处进行封堵，然后动力板3反向转动，使得连接杆31转动至支撑环1顶部，然后动力杆5上升，将封堵管2和支撑环1留下。继续使用旋挖钻机穿过支撑环1的内孔向下进行钻孔。

实施例二：一种灌注桩施工方法，包括以下步骤：

预钻孔：按照设计的位置向下钻孔，直至与废弃管道接触为止；

扩孔密封：将支撑环1连接动力板3上，沿着预钻孔向下，直至钻孔件4与管道接触，动力板3正转并带动支撑环1一起正转，钻孔件4向下钻穿管道并带动封堵管2穿过管道，然后动力板3反转与支撑环1脱离；

最终钻孔：穿过支撑环1中间的孔继续钻孔，直至达到预设钻孔深度；

灌浆：向孔中灌注混凝土浆液。

优选的，进行扩孔密封的时候，需要钻孔至封堵管2穿过管道，并且使得封堵管2的顶部一端和底部一端分别位于废弃管道的顶部和底部。

优选的，封堵管2的外侧开设有至少一个螺旋槽，本实施例中，螺旋槽设置有若干个，螺旋槽围绕封堵管2的轴线螺旋设置，螺旋槽从上倒下的螺旋方向与动力板3正向转动时的转动方向相同。从而使得向下钻探的过程当中，泥土能够竖着螺旋槽向上运动，并且泥土能够嵌入螺旋槽当中，从而使得封堵管2位于废弃管道顶部和底部的部分，与已钻孔部分的侧壁的密封性得到提高。

优选的，动力板3由伸入到封堵管2当中的动力杆5带动其进行转动；优选的，本实施例中的动力板3为圆板，并且动力杆5、动力板3、支撑环1以及封堵管2都同轴设置，从而使得转动过程当中，动力杆5、动力板3、支撑环1以及封堵管2收到的扭力更加均匀。

优选的，本实施例中，动力板3的顶部固定连接有竖杆6，并且竖杆6与动力板3同轴设置，竖杆6能够在连接杆31上沿竖直方向滑动，还能够在动力杆5的带动下进行转动。动力板3在反向转动的时候，连接杆31会从连接槽11的底部向上运动，从而推动动力板3向上运动，如果竖杆6无法在动力杆5上上下运动，就需要动力杆5自身在其他结构的控制下向上运动，并且需要保证动力杆5向上运动的速率与动力板3向上运动的速率是相等的，这增加了对钻孔装置控制的难度，并且需要在控制系统当中单独的增加控制命令来进行控制；当竖杆6能够在动力杆5上上下运动的时候，动力板3在连接杆31的作用下向上运动的时候，只会带动竖杆6在动力杆5上向上运动，无需调节动力杆5的位置，并且对动力杆5带动竖杆6进行转动不会产生影响。

优选的，竖杆6与动力杆5之间设置有限位板7和中间板8，中间板8位于限位板7的下方，中间板8的外侧固定连接有至少一个拉杆81，拉杆81背离中间板8的一端固定连接在动力杆5底部，限位板7的外侧固定连接有至少一个限位杆71，限位杆71背离限位板7的一端固定连接在竖杆6顶部；优选的，本实施例当中，限位杆71和拉杆81都设置有若干个，并且若干个限位杆71和拉杆81，围绕动力杆5的轴线交错排布；通过对拉杆81、限位杆71、中间板8以及限位板7的设置，实现了竖杆6能够在动力杆5上上下滑动。

中间板8和限位板7都设置为圆板，并且中间板8以及限位板7都与动力杆5同轴设置；为了保证动力杆5能够更加顺利的带动竖杆6进行转动，将限位杆71设置为与相邻的两拉杆81相互贴合，拉杆81与限位杆71之间能够更加顺利的进行扭力的传导。为了保证连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端的时候，能够与支撑环1紧密的连接在一起，在中间板8与限位板7之间设置弹力件9，当连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端的时候，动力杆5继续向下运动，对弹力件9进行挤压，通过弹力件9的弹力，使得连接杆31与支撑环1之间紧密的连接在一起。在本实施例中，弹力件9设置为具有弹性的橡胶垫；在某些其他的实施例当中，弹力件9还可以设置为弹簧等具有弹性的构件。

优选的，本实施例中，动力杆5上固定连接有密封板51，密封板51用于在钻孔的时候，将封堵管2的顶部开口进行封盖，从而防止钻孔的时候，泥土进入到封堵管2当中，对连接杆31与支撑环1之间的连接造成影响；优选的，本实施例中，密封板51为圆板并且密封板51与动力杆5同轴设置。优选的，为了保证密封板51能够将封堵管2的顶部开口进行封盖，将密封板51的直径设置为等于封堵管2的外径。当密封板51的底部与封堵管2顶部相互接触的时候，连接杆31位于连接槽11底部向下倾斜一端并且弹力件9处于被压缩的状态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，其特征在于：包括支撑环；

封堵管，其固定连接在支撑环顶部并且用于对开孔的管道进行封堵；

动力板，其正转的时候能够带动支撑环进行转动，反转的时候能够与支撑环相互脱离；

动力杆，其用于带动动力板进行转动；

以及钻孔件，其分为两部分，两部分分别设置在动力板和支撑环底部；

所述支撑环顶部开设有至少一个朝向靠近动力板一侧贯穿支撑环的连接槽，连接槽底部一端向上倾斜设置，连接槽底部向上倾斜一端与支撑环顶部相互平齐，当支撑环跟随动力板正转的时候，连接槽底部向上倾斜一端位于连接槽背向支撑环转动方向一端；

动力环外侧固定连接有至少一个连接杆，连接杆与连接槽对应设置，连接杆能够插入对应的连接槽中；

所述连接杆底部倾斜设置并且与对应的连接槽底部相互平行；

所述连接槽底部倾斜向下一端的上方设置有固定连接在支撑环上的阻挡板，连接杆能够插入到阻挡板底部；

还包括竖杆，竖杆固定连接在动力板顶部，竖杆能够跟随动力杆一起进行转动，还能够在动力杆上上下滑动；

还包括限位板，其设置在动力杆和竖杆之间；

中间板，其设置在限位板和竖杆之间；

拉杆，其固定连接在中间板外侧并且与动力杆固定连接在一起，拉杆设置有至少一个；

以及限位杆，其固定连接在限位板外侧并且与竖杆固定连接在一起，竖杆设置有至少一个；

拉杆和限位杆围绕竖杆的轴线交错分布。

2.根据权利要求1所述的一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，其特征在于：所述中间板和限位板之间设置有弹力件。

3.根据权利要求2所述的一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，其特征在于：所述动力杆上固定连接有与封堵管顶部相互贴合的密封板。

4.根据权利要求1所述的一种贯穿地下深埋废弃管道的钻孔装置，其特征在于：所述封堵管的外侧开设有若干螺旋槽，封堵管对管道进行封堵时，封堵管的顶部和底部都伸出管道。

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