CN113279405A - 一种套筒钻进系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种套筒钻进系统，包括：套筒，用于旋转钻进；喷气管，固定在套筒的外侧且能够随着所述套筒的旋转而旋转，所述喷气管的喷气方向与所述套筒的钻进方向一致；空压机，与所述喷气管连接，用于为所述喷气管提供高压喷射气体；其中，所述空压机用于在所述套筒旋转钻进时，为所述喷气管提供高压喷射气体，所述喷气管喷出的高压喷射气体用于对待钻进的土体进行切削扰动使得土体软化。本申请实施例解决了传统的套筒钻进系统在钻进过程中，套筒内外壁与土层产生的侧摩阻力较大，套筒钻进困难的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及钻孔桩施工技术领域，具体地，涉及一种套筒钻进系统。
背景技术
全套筒钻孔法是目前钻孔桩施工中较先进的施工工法之一，套筒钻进系统一般利用钻机的驱动装置抱管、晃管、回转压入等方式将套筒压入土体中。在套筒钻进的过程中，套筒内外壁与土层产生的侧摩阻力较大，套筒钻进困难。
因此，传统的套筒钻进系统在钻进过程中，套筒内外壁与土体产生的侧摩阻力较大，套筒钻进困难，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。
发明内容
本申请实施例提供了一种套筒钻进系统，以解决传统的套筒钻进系统在钻进过程中，套筒内外壁与土层产生的侧摩阻力较大，套筒钻进困难的技术问题。
本申请实施例提供了一种套筒钻进系统，包括：
套筒，用于旋转钻进；
喷气管，固定在套筒的外侧且能够随着所述套筒的旋转而旋转，所述喷气管的喷气方向与所述套筒的钻进方向一致；
空压机，与所述喷气管连接，用于为所述喷气管提供高压喷射气体；
其中，所述空压机用于在所述套筒旋转钻进时，为所述喷气管提供高压喷射气体，所述喷气管喷出的高压喷射气体用于对待钻进的土体进行切削扰动使得土体软化。
本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：
喷气管固定在套筒的外侧，这样，套筒在旋转钻进的过程中，喷气管也随着套筒旋转而旋转，且喷气管喷出的高压喷射气体的喷气方向与套筒的钻进方向一致，对待钻进的土体进行切削扰动使得土体软化。即使得套筒的内外壁与土体产生的侧摩擦力较小，使得套筒的钻进速度能够较快。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例的套筒钻进系统的局部示意图；
图2为图1所示套筒钻进系统的套筒，喷气管和注浆管的俯视示意图；
图3为图1所示套筒钻进系统的喷气管固定在套筒外侧的局部示意图；
图4为图1所示套筒钻进系统的注浆管固定在套筒外侧的局部示意图；
图5为图1所示套筒钻进系统的喷气管的局部示意图；
图6为图1所示套筒钻进系统的注浆管的局部示意图。
附图标记：
100套筒，110刃脚，
210喷气管，211喷气管段，212喷气嘴，212-1喷气口，220空压机，230进气管，240喷气开关，
310注浆管，311注浆管段，312注浆管接头，313注浆头，313-1注浆口，313-2止浆塞，313-3定位柱，320泥浆泵，330泥浆池，340进浆管，350注浆开关。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1和图2所示，本申请实施例的一种套筒钻进系统，包括：
套筒100，用于旋转钻进；
喷气管210，固定在套筒100的外侧且能够随着所述套筒100的旋转而旋转，所述喷气管210的喷气方向与所述套筒100的钻进方向一致；
空压机220，与所述喷气管210连接，用于为所述喷气管210提供高压喷射气体；
其中，所述空压机220用于在所述套筒100旋转钻进时，为所述喷气管210提供高压喷射气体，所述喷气管210喷出的高压喷射气体用于对待钻进的土体进行切削扰动使得土体软化。
本申请实施例的套筒钻进系统，包括套筒，喷气管和喷压机。喷气管固定在套筒的外侧，这样，套筒在旋转钻进的过程中，喷气管也随着套筒旋转而旋转，且喷气管喷出的高压喷射气体的喷气方向与套筒的钻进方向一致，对待钻进的土体进行切削扰动使得土体软化。即使得套筒的内外壁与土体产生的侧摩擦力较小，使得套筒的钻进速度能够较快。
实施中，如图1和图2所示，套筒钻进系统还包括：
注浆管310，固定在所述套筒100的外侧且能够随着所述套筒100的旋转而旋转，所述注浆管310的注浆方向与所述套筒100的钻进方向一致；
泥浆泵320，用于将泥浆池330中的泥浆压入到所述注浆管320内；
其中，所述泥浆泵320用于在所述套筒100旋转钻进时，为所述注浆管310提供泥浆，所述泥浆泵320注入的泥浆用于对土体进行切削润滑使得减小切削阻力。
套筒在旋转钻进的过程中，注浆管也随着套筒旋转而旋转，且注浆管注入泥浆的方向与套筒的钻进方向一致，对待钻进的土体进行切削润滑。即使得套筒的端部与土体产生的切削阻力较小，进而使得套筒的钻进速度能够较快。尤其是钻进时，遇到较硬的土体时，泥浆对较硬的土体进行切削润滑，使得较硬的土体软化，套筒的端部的阻力变小。
实施中，如图1和图2所示，所述注浆管210和所述喷气管310对称设置。
这样，套筒，喷气管和注浆管作为一个整体是对称结构，套筒旋转钻进的过程中，仍然能保持以套筒的中心轴作为旋转轴，不会发生明显的偏心现象。
实施中，如图3和图4所示，套筒钻进系统还包括：
刃脚110，设置在所述套筒100的外壁下端，且所述刃脚110的刃口为倾斜刃口。
刃脚的刃口是倾斜刃口，使得刃脚的刃口较为锋利。倾斜刃口的低端最先与土体接触，有利于对土体的切削。
套筒在旋转钻进过程中，喷气管喷射的高压喷射气体对刃脚下方的土体进行切削扰动，使其软化，提高刃脚的切削效率，从而提高套筒钻进速度；注浆管注入的泥浆对刃脚下方的土体进行切削润滑，减小套筒的端部与土体之间的切削阻力，提高刃脚的切削效率，从而解决套筒钻进困难的技术问题，也提高了套筒钻进速度。
实施中，所述套筒包括多节套筒段，多节所述套筒段顺序焊接固定形成所述套筒；
如图5所示，所述喷气管包括多节喷气管段211和喷气嘴212，所述喷气管段211顺序焊接固定且所述喷气嘴212焊接固定在顺序焊接的喷气管段的端部形成所述喷气管210；
其中，如图3所示，所述喷气管段211与所述套筒段的长度相同，所述喷气嘴的喷气口212-1与所述套筒100的外底部相平。
套筒的长度需要较长，因此，通过过节套筒顺序焊接固定的方式形成长度较长的套筒。多节喷气管段顺序焊接固定，喷气嘴焊接固定在一端，形成较长的喷气管。喷气嘴的喷气口与所述套筒的外底部相平，即喷气嘴的喷气口是高于刃脚的，使得套筒在向下钻进的过程中，刃脚是最先接触土体的，喷气管和套筒是同时接触土体的。对喷气管起到了保护作用。同时，保证喷气管的气密性。
实施中，如图6所示，所述注浆管310包括多节注浆管段311，多个注浆管接头312和注浆头313，所述注浆管段311通过所述注浆管接头312固定连接，且所述注浆头313焊接固定在顺序焊接的注浆管段的端部形成所述注浆管310；
其中，如图4所示，所述注浆管段311与所述套筒段的长度相同，所述注浆头的注浆口313-1与所述套筒100的外底部相平。
所述注浆管段通过所述注浆管接头固定连接，注浆头焊接固定在一端，形成较长的注浆管。注浆管接头和注浆管之间采用螺纹连接或焊接固定的形式固定连接。注浆管的注浆口与所述套筒的外底部相平，即注浆管的注浆口是高于刃脚的，使得套筒在向下钻进的过程中，刃脚是最先接触土体的，注浆管和套筒是同时接触土体的。对注浆管起到了保护作用。
实施中，如图6所示，所述注浆头313包括：
槽型的注浆头主体，所述注浆头的槽壁与顺序焊接的注浆管段的端部焊接固定；
注浆口313-1，设置在所述注浆头主体的槽底；
多个定位柱313-3，平行固定在所述注浆头主体的槽口之下；
止浆塞313-2，置于所述注浆头主体的内槽底和和所述定位柱313-3之间；
其中，所述止浆塞313-2用于在所述套筒100旋转转进时，被土体顶起，注浆管310内的泥浆经所述注浆口313-1注入土体内；还用于在所述套筒未钻进时，依靠重力堵在所述注浆口313-1之上，阻止注浆管内的泥浆经所述注浆口流出。
止浆塞位于注浆口和定位柱之间，且止浆塞能够被注浆口阻挡在注浆口之上。套筒钻进时止浆塞被土体顶起至定位柱处，泥浆流出；套筒不钻进时止浆塞落下将出浆口堵住，起到止浆的效果。即定位柱，止浆塞和注浆口的配合实现，实现了套筒钻进时出浆，不钻进时止浆。注浆具有一定的压力，因此不会堵死注浆口。
本申请实施例的套筒钻进系统，能够将套管超前贯入至设计深度，或者套筒钻进过程中不需要取土或取土较少，而套筒内留土深度较大，大于不发生孔底涌水的最小深度，从而防止孔底涌水的发生。
实施中，如图1所示，套筒钻进系统还包括：
进气管230，连接所述空压机220和喷气管210；
喷气开关240，设置在所述喷气管210处，用于控制所述喷气管210的通断；
进浆管340，连接所述泥浆池330和所述注浆管310；
注浆开关350，设置在所述注浆管310处，用于控制所述注浆管310的通断。
通过设置喷气开关和注浆开关实现了对喷气管和注浆管的通断控制，从而实现了对喷气和注浆的控制。
实施中，所述喷气管和所述注浆管分别为无缝钢管；所述套筒是钢套筒。
这样，喷气管，注浆管和套筒的刚度和强度都较高，能够实现钻进。喷气管是无缝钢管，保证了喷气的气密性，提高喷射气体的利用效率。
实施中，所述喷气管喷出的高压喷射气体的压强大于等于0.5MPa小于等于1.0MPa；
所述注浆管在注浆口处的压强大于0MPa小于等于0.8MPa。
本申请实施例的套筒钻进系统，使用过程如下：
(1)套筒旋转钻进过程中，开启空压机，对土体进行切削扰动，加快钻进速度；
(2)在泥浆池中预先配置好泥浆；
(3)泥浆通过泥浆泵进入注浆管，并输送到刃脚处提供润滑使用；
(4)套管旋转钻进时，止浆塞被土体顶起，泥浆液流出；套管无钻进作业时，止浆塞落下，阻止泥浆液流出。
本申请实施例的套筒钻进系统由于能够从喷气管喷出高压喷射气体对土体进行切削，从注浆管流出泥浆对较硬的土体进行润滑，从而减小阻力，实现套筒顺利钻进。
在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，还可以是通信；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。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申请中的具体含义。
在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种套筒钻进系统，其特征在于，包括：
套筒，用于旋转钻进；
喷气管，固定在套筒的外侧且能够随着所述套筒的旋转而旋转，所述喷气管的喷气方向与所述套筒的钻进方向一致；
空压机，与所述喷气管连接，用于为所述喷气管提供高压喷射气体；
其中，所述空压机用于在所述套筒旋转钻进时，为所述喷气管提供高压喷射气体，所述喷气管喷出的高压喷射气体用于对待钻进的土体进行切削扰动使得土体软化。
2.根据权利要求1所述的套筒钻进系统，其特征在于，还包括：
注浆管，固定在所述套筒的外侧且能够随着所述套筒的旋转而旋转，其中，所述注浆管的注浆方向与所述套筒旋转钻进的方向一致；
泥浆泵，用于将泥浆池中的泥浆压入到所述注浆管内；
其中，所述泥浆泵用于在所述套筒旋转钻进时，为所述注浆管提供泥浆，所述泥浆泵注入的泥浆用于对土体进行切削润滑使得减小切削阻力。
3.根据权利要求2所述的套筒钻进系统，其特征在于，所述注浆管和所述喷气管对称设置。
4.根据权利要求3所述的套筒钻进系统，其特征在于，还包括：
刃脚，设置在所述套筒的外壁下端，且所述刃脚的刃口为倾斜刃口。
5.根据权利要求1至4任一所述的套筒钻进系统，其特征在于，所述套筒包括多节套筒段，多节所述套筒段顺序焊接形成所述套筒；
所述喷气管包括多节喷气管段和喷气嘴，所述喷气管段顺序固定且所述喷气嘴固定在顺序固定的喷气管段的端部形成所述喷气管；
其中，所述喷气管段与所述套筒段的长度相同，所述喷气嘴的喷气口与所述套筒的外底部相平。
6.根据权利要求5所述的套筒钻进系统，其特征在于，所述注浆管包括多节注浆管段，多个注浆管接头和注浆头，所述注浆管段通过所述注浆管接头固定连接，且所述注浆头焊接固定在顺序焊接的注浆管段的端部形成所述注浆管；
其中，所述注浆管段与所述套筒段的长度相同，所述注浆头的注浆口与所述套筒的外底部相平。
7.根据权利要求5所述的套筒钻进系统，其特征在于，所述注浆头包括：
槽型的注浆头主体，所述注浆头的槽壁与顺序焊接的注浆管段的端部焊接固定；
注浆口，设置在所述注浆头主体的槽底；
多个定位柱，平行固定在所述注浆头主体的槽口之下；
止浆塞，置于所述注浆头主体的内槽底和和所述定位柱之间；
其中，所述止浆塞用于在所述套筒旋转转进时，被土体顶起，注浆管内的泥浆经所述注浆口注入土体内；还用于在所述套筒未钻进时，依靠重力堵在所述注浆口之上，阻止注浆管内的泥浆经所述注浆口流出。
8.根据权利要求5所述的套筒钻进系统，其特征在于，还包括：
喷气开关，设置在所述喷气管处，用于控制所述喷气管的通断；
注浆开关，设置在所述注浆管处，用于控制所述注浆管的通断。
9.根据权利要求2所述的套筒钻进系统，其特征在于，所述喷气管和所述注浆管分别为无缝钢管；所述套筒是钢套筒。
10.根据权利要求2所述的套筒钻进系统，其特征在于，所述喷气管喷出的高压喷射气体的压强大于等于0.5MPa小于等于1.0MPa；
所述注浆管在注浆口处的压强大于0MPa小于等于0.8MPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210820 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |