CN209761331U - 锚固工程偏心跟管钻进施工结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了锚固工程偏心跟管钻进施工结构，包括由上至下依次轴连接的钻杆、冲击器、动力头前接头、偏心钻头和导向钻头，以及跟管、管靴和用于输出压缩空气的空气压缩系统，空气压缩系统设有控制开关阀门；动力头前接头中设有进气通道，进气通道的上开口依次通过冲击器、钻杆与空气压缩系统连通；管靴套接在动力头前接头的外圆柱面上，动力头前接头上端设有位于管靴上侧的凸台，凸台的外径大于管靴内径，管靴上部与跟管下端固定连接，偏心钻头和导向钻头的外径小于管靴的内径。本实用新型能最大限度地节约了施工成本，提高成孔率和经济效益。

Description

锚固工程偏心跟管钻进施工结构

技术领域

本实用新型具体涉及锚固工程偏心跟管钻进施工结构。

背景技术

近年来，随着复杂地层区域铁路、公路、水电等工程项目增多，边坡、围堰等易坍塌地层的锚固工程大幅度增加。由于地层过于松散或砾石、漂石多等原因锚固钻孔成孔难度非常大，现有跟管钻进施工工艺的成孔率较低，施工成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供锚固工程偏心跟管钻进施工结构及工法，以提高成孔率和经济效益，最大限度地节约施工成本。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一方面，提供锚固工程偏心跟管钻进施工结构，包括由上至下依次轴连接的钻杆、冲击器、动力头前接头、偏心钻头和导向钻头，以及跟管、管靴和用于输出压缩空气的空气压缩系统，空气压缩系统设有控制开关阀门；所述动力头前接头中设有用于向钻孔内输入压缩空气的进气通道，进气通道的下开口位于动力头前接头下端面，进气通道的上开口依次通过冲击器、钻杆与空气压缩系统连通，动力头前接头与冲击器的连接处位于跟管内部；

所述管靴套接在动力头前接头的外圆柱面上，动力头前接头上端设有位于管靴上侧的凸台，凸台的外径大于管靴内径，管靴上部与跟管下端固定连接，偏心钻头和导向钻头的外径小于管靴的内径。

作为优选，所述动力头前接头上的进气通道斜向开设。

另一方面，提供锚固工程偏心跟管钻进施工工法，包括以下步骤，

S1，测量放样，孔位放样时的放样数据参数包括孔口高程、坐标、方位角和倾角，并在显著位置予以标明；放样前要收集相关地质资料，综合实际分析和理论验算，避免在实际施工时与地下埋设检测或观测仪器相冲突；

S2，钻机就位加固，在钻机加固前控制好孔位、方位角和倾角，钻机就位时采取地锚或脚手架加固，确保钻进稳定；

S3，开孔钻进，开孔钻进10cm-20cm后提钻校验开孔孔位偏差，当孔位偏差满足质量控制要求则进行钻孔施工，当孔位偏差大于质量控制要求时则用混凝土对其进行回填处理，待终凝后重新开孔，直至满足质量控制标准后进行后续钻进作业；

S4，加杆连续钻进，钻进完成一个回次以后进行清孔，关闭压缩空气系统的控制阀门，用卸杆器卸开动力头前接头与钻杆的连接，在钻杆一端涂抹润滑油，先用管钳人工手动连接钻杆涂抹润滑油的一端，再用三分钳连接跟管，最后将钻杆另一端对中动力头前接头，并缓慢旋转直至机械连接紧固，打开压缩空气系统的控制阀进行钻进；

S5，清孔起钻，当钻进深度达到设计孔深以后停止冲击钻进，逆时针旋转并来回移动钻具，并加大通风量让其孔内的残留粉尘彻底的吹出孔口，条件允许时可以将孔内注水后结合压缩空气进行联合清孔，清孔结束以后进行起钻作业，起钻时跟管不拔出；

S6，终孔验收，待钻杆和钻具全部拔出孔口以后，24小时内对孔深、孔径、孔斜等进行检查验收，终孔验收超过清孔结束后24小时需重新进行清孔后再验收；

S7，跟管拔出，拔出跟管时先将液压拔管机就位固定在跟管上，再利用液压的工作原理进行拉拔，当拉拔出一定长度后采用三分钳、链子钳、管钳人工进行卸取，依次重复作业直至跟管全部拔出孔口，该孔钻进作业结束。

作为优选，所述步骤S3，开孔钻进，

钻进参数控制按以下原则控制：

钻压：动力头前接头全面钻进时钻压控制在30-90kg/cm；

转速：转速根据冲击器的冲击频率进行调整,转速在20-47r/min，在硬岩层选用低转速，在软岩层选用高转速；

空气压力：是影响钻进速度的主要参数，空气压力与钻进速率成正比关系，控制在0.6-1.2Mpa；

空气量：亦称耗气量，根据冲击器的性能参数和钻孔直径以及岩屑上返速度确定。

作为优选，所述转速与冲击频率以及最优转角的关系式为：A＝n360/f；式中A表示最优转角，经验值为11度；n表示钻具转速：r/min；f表示冲击器冲击频率：次/min。

作为优选，所述空气量采用下列关系式计算：Q＝47.1*K1*K2(D-d)*V，

式中Q表示钻进时所需空气量：m3/min，K1表示孔深损耗系数，一般取1.0，孔深大于100m时取1.1；K2表示孔内涌水时风量增加系数，与涌水量有关，中等涌水量时取1.5；D表示钻孔直径：m；d表示钻杆外径：m；V表示气流上返速度，一般取值在20-25m/s之间)。

作为优选，所述步骤S3，开孔钻进，钻进过程中随时观察孔口粉尘颗粒和回风量，来判断地质或孔内情况，当孔口岩粉颗粒为Ⅲ类岩石时停止钻进，将偏心钻头逆时针回转使其归位至初始状态，起钻并更换偏心钻头为直锤钻头后继续钻进。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型是以压缩空气为功力的一种风动冲击钻进工艺，利用冲击器所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给钻头并同时带动跟管，然后再通过液压钻机和钻杆的回转驱动，形成对岩石的脉动破碎能力，同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎后的岩石颗粒从跟管内部排出，从而实现了孔底冲击回转钻进与孔壁“支护”同步的目的，能最大限度地节约了施工成本，提高成孔率和经济效益。

2.本实用新型能广泛适用在铁路、公路、水利、基础设施等工程的基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、结构抗浮抗倾、坝基稳定和悬索结构的锚碇基础等工程建设领域，以及地质灾害预防和整治工程。

3.本实用新型具有应用范围广、工艺简单、钻孔速度快、成孔率高、设备利用率高和钻孔精度有保证的优点，对周边生态环境破坏小资源消耗低的特点。

附图说明

图1为锚固工程偏心跟管钻进施工工法的结构示意图。

其中：1、凸台；2、冲击器；3、跟管；4、管靴；5、进气通道；6、动力头前接头；7、偏心钻头；8、导向钻头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

参考图1，本实施例提供锚固工程偏心跟管钻进施工结构，由上至下依次轴连接的钻杆、冲击器2、动力头前接头6、偏心钻头7和导向钻头8，以及跟管3、管靴4和用于输出压缩空气的空气压缩系统，空气压缩系统设有控制开关阀门；所述动力头前接头6中设有用于向钻孔内输入压缩空气的进气通道5，进气通道5的下开口位于动力头前接头6下端面，进气通道5的上开口依次通过冲击器2、钻杆与空气压缩系统连通，动力头前接头6与冲击器2的连接处位于跟管3内部；

所述管靴4套接在动力头前接头6的外圆柱面上，动力头前接头6上端设有位于管靴4上侧的凸台1，凸台1的外径大于管靴4内径，管靴4上部与跟管3下端固定连接，偏心钻头7和导向钻头8的外径小于管靴4的内径。

所述动力头前接头6上的进气通道5斜向开设。

实施例2

参考图1，本实施例提供锚固工程偏心跟管钻进施工工法，包括以下步骤，

S1，测量放样，

孔位放样时根据设计图纸和技术要求采用测量仪器予以测量放样，放样数据参数包括孔孔口高程、坐标、方位角、倾角或顶角，放样时要在显著位置用油漆或其他标予以标明且要妥善保护。在孔位放样前要结合孔位布置图和现场实际情况，收集相关地质资料，综合实际分析和理论验算，避免在实际施工时与地下埋设检测或观测仪器相冲突，从而造成废孔或埋设检测、观测仪器、电线电缆的破坏。测量放样完毕后要将放样单报送质量部门和监理单位审核，待各方审核签字后开钻。

S2，钻机就位加固，

钻机就位时应先检查作业平台的牢固性能和安全防护措施情况，并检查钻孔设备的性能状态是否良好，并采取地锚或脚手架加固，确保钻进稳定。在钻机加固前要用钢卷尺、地质罗盘仪、水平尺等控制好孔位、方位角、倾角等。钻机固定好以后根据技术要求核对钎头直径是否满足技术要求，并检查作业平台、特种设备空压机、供风管道的安全防护及个人安全防护是否满足施工要求，做好相应的情况记录。

开孔前对所有钻孔工器具进行认真检查，确保其性能完好如：链条钳、三分钳、管钳、钻杆连接器丝扣、过度接头、3t倒链等，并准备其相应的辅助性材料如：润滑油、液压油、10#铅丝、卸杆器等。检查偏心钻头7、管靴4及跟管3直径与设计要求一致，并保证其连接丝扣的规格型号配套。

S3，开孔钻进，

具备开孔条件后先用采用“三低”原则进行开孔钻进即：低转速、低风压、低钻压，待钻进10cm～20cm后提钻校验开孔孔位偏差，当孔位偏差满足质量控制要求则进行钻孔施工，当孔位偏差大于质量控制要求时则用混凝土对其进行回填处理，待终凝后重新开孔，直至满足质量控制标准后进行后续钻进作业。

S4，加杆连续钻进，

钻进完成一个回次以后进行简单的清孔，关闭供风系统控制阀门，用卸杆器卸开动力头前接头6与钻杆的连接，在钻杆一端涂抹润滑油，先用管钳人工手动连接钻杆涂抹润滑油的一端，再用三分钳连接跟管3也称“套管”，最后将钻杆另一端对中动力头前接头6，并缓慢旋转直至机械连接紧固，打开供风系统控制阀进行钻进，钻进参数控制一般按以下原则控制：

①、钻压：冲击潜孔锤全面钻进时钻压控制在30-90kg/cm(全面钻进单位直径的压力值)；

②、转速:转速的高低主要看冲击器2的冲击频率,通常采用转速在20-47r/min，在硬岩层选用低转速，在软岩层选用高转速。转速与冲击频率以及最优转角的关系式如下：A＝n360/f(式中A表示最优转角，经验值为11度；n表示钻具转速：r/min；f表示冲击器2冲击频率：次/min)。

③、空气压力：是影响钻进速度的主要参数，空气压力与钻进速率成正比关系。一般控制在0.6-1.2Mpa；

④、空气量：亦称耗气量，通常根据冲击器2的性能参数和钻孔直径以及岩屑上返速度确定。

一般采用下列关系式计算：Q＝47.1*K1*K2(D-d)*V式中Q表示钻进时所需空气量：m3/min，K1表示孔深损耗系数，一般取1.0，孔深大于100m时取1.1；K2表示孔内涌水时风量增加系数，与涌水量有关，中等涌水量时取1.5；D表示钻孔直径：m；d表示钻杆外径：m；V表示气流上返速度，一般取值在20-25m/s之间；

钻进过程中随时观察孔口粉尘颗粒和回风量，来判断地质或孔内情况，当孔口岩粉颗粒为Ⅲ类岩石时停止钻进，将偏心钻头7逆时针回转使其归位至初始状态，起钻并更换偏心钻头7为直锤钻头后继续钻进，按照上述工艺流程进行钻进操作直至钻孔深度达到设计孔深。

S5，清孔起钻，

当钻进深度达到设计孔深以后停止冲击钻进，逆时针旋转并来回移动钻具，并加大通风量让其孔内的残留粉尘彻底的吹出孔口，条件允许时可以将孔内注水后结合压缩空气进行联合清孔，清孔结束以后进行起钻作业，起钻时跟管3不拔出。起钻时将钻杆依次堆放在下一孔位附近并码放整齐，以便作业时方便快捷。

S6，终孔验收，

待钻杆和钻具全部拔出孔口以后，24小时内对孔深、孔径、孔斜等进行检查验收，并在《造孔合格证》上签字确认。终孔验收超过清孔结束后24小时需重新进行清孔后再验收。

S7，跟管3拔出，

跟管3的拔出一般在预应力锚索、锚筋束或仪器设备在孔内安装完成以后进行作业。拔出跟管3时先将液压拔管机就位固定在跟管3上，再利用液压的工作原理进行拉拔，当拉拔出一定长度后采用三分钳、链子钳、管钳人工进行卸取。依次重复作业直至跟管3全部拔出孔口，该孔钻进作业结束。

实施例说明，

本实用新型是以压缩空气为功力的一种风动冲击钻进工艺，利用冲击器2所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给钻头并同时带动跟管3亦称护壁管或套管，然后再通过液压钻机和钻杆的回转驱动，形成对岩石的脉动破碎能力，同时利用冲击器2排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎后的岩石颗粒从跟管3内部排出，从而实现了孔底冲击回转钻进与孔壁“支护”同步的目的，能最大限度地节约了施工成本，提高成孔率和经济效益。

本实用新型能广泛适用在铁路、公路、水利、基础设施等工程的基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、结构抗浮抗倾、坝基稳定和悬索结构的锚碇基础等工程建设领域，以及地质灾害预防和整治工程。

本实用新型具有应用范围广、工艺简单、钻孔速度快、成孔率高、设备利用率高和钻孔精度有保证的优点，对周边生态环境破坏小资源消耗低的特点。

上述实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.锚固工程偏心跟管钻进施工结构，其特征在于，包括由上至下依次轴连接的钻杆、冲击器(2)、动力头前接头(6)、偏心钻头(7)和导向钻头(8)，以及跟管(3)、管靴(4)和用于输出压缩空气的空气压缩系统，空气压缩系统设有控制开关阀门；所述动力头前接头(6)中设有用于向钻孔内输入压缩空气的进气通道(5)，进气通道(5)的下开口位于动力头前接头(6)下端面，进气通道(5)的上开口依次通过冲击器(2)、钻杆与空气压缩系统连通，动力头前接头(6)与冲击器(2)的连接处位于跟管(3)内部；

所述管靴(4)套接在动力头前接头(6)的外圆柱面上，动力头前接头(6)上端设有位于管靴(4)上侧的凸台(1)，凸台(1)的外径大于管靴(4)内径，管靴(4)上部与跟管(3)下端固定连接，偏心钻头(7)和导向钻头(8)的外径小于管靴(4)的内径。

2.根据权利要求1所述的锚固工程偏心跟管钻进施工结构，其特征在于，所述动力头前接头(6)上的进气通道(5)斜向开设。