CN215672115U - 浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，包括孔口管、钻杆、固定组件、密封组件和压力调控组件，所述混凝土墙上开设有孔洞，所述孔口管的第一端插在所述孔洞内并固定，所述孔口管的第二端固定连接有球阀，所述球阀的另一端与所述密封组件固定连接，所述压力调控组件的检测端与所述球阀的侧壁流体导通。本实用新型，通过设置卡块配合顶管和压紧筒，能够通过转动压紧筒，带动顶管挤压卡块，使卡块张开，从而抵顶在混凝土墙的孔洞内壁上，实现孔口管的固定；设置压力表和可调单向阀，能够实时监测泥浆压力，并通过可调单向阀调节泥浆的压力，实现控制钻进时的泥浆压力，从而避免产生地面冒浆。

Description

浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进 装置

技术领域

本实用新型涉及冻结孔施工技术领域。具体地说是浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置。

背景技术

近年来，随着一线城市轨道交通立体交叉穿越，穿越冻结工程不断涌现，水平钻孔的距离越来越长。在实际的施工中，固定孔口管一般采用膨胀螺栓加焊接的方式与混凝土墙进行固定，导致后期拆除较为麻烦且密封效果差；富水砂卵石地层是一种力学不稳定地层，其基本特征是结构松散、无胶结，呈大小不等的颗粒状，在钻孔过程中塌孔时有发生，导致钻孔难以成型，同时产生抱钻的现象；由于市政冻结工程埋深比较浅，砂卵石地层由于渗透系数大，当钻进时泥浆压力控制不好时，易导致地面冒浆。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种便于安装固定、密封效果好且钻进时不易冒浆的浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，包括孔口管、钻杆、固定组件、密封组件和压力调控组件，所述混凝土墙上开设有孔洞，所述孔口管的第一端插在所述孔洞内并固定，所述孔口管的第二端固定连接有球阀，所述球阀的另一端与所述密封组件固定连接，所述压力调控组件的检测端与所述球阀的侧壁流体导通，所述钻杆的第一端依次穿过所述密封组件、所述球阀和所述孔口管，所述孔口管的第二端侧壁上设置有钻杆定位组件，所述钻杆定位组件的定位端与所述钻杆的侧壁搭接，所述密封组件的内侧壁与所述钻杆的侧壁密封配合，所述钻杆的第二端设置有泥浆管路。

上述浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，所述固定组件包括卡块、顶管、压紧筒和压紧盖，所述卡块的第一端与所述孔口管的第一端侧壁铰接，所述卡块的第二端朝向所述孔口管第二端，所述顶管和所述压紧筒沿孔口管第一端至第二端的方向依次设置在所述孔口管上，所述顶管的第一端与所述卡块的内侧壁搭接，所述顶管的第二端与所述压紧筒的第一端转动连接，所述孔口管的外侧壁上设置有外螺纹，所述压紧筒的内侧壁上设置有内螺纹，所述压紧筒螺纹连接在所述孔口管上，所述压紧筒的外侧壁上设置有外螺纹，所述压紧盖的内侧壁上设置有内螺纹，所述压紧盖螺纹连接在所述压紧筒上；所述顶管的侧壁上设置有密封套，所述密封套的外壁压紧在所述混凝土墙上的孔洞内壁上，所述卡块的外侧壁抵顶在所述孔洞的孔壁上，所述压紧盖的一侧固定连接有密封环，所述密封环压紧在所述混凝土墙的侧壁上。

上述浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，所述卡块的数量为三个或三个以上，三个或三个以上所述卡块沿所述孔口管的周向均匀分布，所述卡块的侧壁开设有圆弧凹槽，两个或两个以上所述卡块上共同套有一个弹簧箍，所述弹簧箍位于所述圆弧凹槽内；所述卡块的内侧壁为倾斜面，所述顶管的第一端抵顶在所述倾斜面上；所述压紧筒的侧壁上和所述压紧盖的侧壁上均开设有安装孔，所述安装孔内固定连接有把杆。

上述浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，所述孔口管的侧壁沿其周向开设有三个或三个以上固定孔，所述钻杆定位组件固定连接在所述固定孔内；所述钻杆定位组件包括外壳、活动杆、滚轮和螺栓，所述外壳固定连接在所述固定孔内，所述外壳的第一端内壁开设有内螺纹，所述螺栓螺纹连接在所述外壳的第一端内，所述活动杆的第一端穿入所述外壳的第二端，所述活动杆的第一端与所述螺栓的端部搭接，所述外壳的内侧壁沿其轴向开设有滑槽，所述活动杆的侧壁固定连接有滑块，所述滑块滑动连接在所述滑槽内，所述活动杆的第二端两侧均固定连接有滚轮；所述滚轮的侧壁与所述钻杆的侧壁搭接。

上述浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，所述压力调控组件包括压力表和可调单向阀，所述压力表通过管路与所述球阀流体导通，所述可调单向阀通过管路与所述球阀流体导通，且所述管路上均设置有阀门。

上述浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，所述密封组件包括套管、第一环形气囊、第二环形气囊和进气管，所述套管的内壁沿其周向开设有环形槽，所述第一环形气囊和所述第二环形气囊均设置在所述环形槽内，所述第一环形气囊和所述第二环形气囊的外壁与所述环形槽的槽壁搭接，所述钻杆穿过所述套管，且所述第一环形气囊和所述第二环形气囊的内壁与所述钻杆的外壁密封配合，所述第一环形气囊和所述第二环形气囊的内壁设置有耐磨层，所述环形槽的中部流体导通有进气管，所述进气管位于所述第一环形气囊和所述第二环形气囊之间，所述套管的端部与所述球阀的端部固定连接。

本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本实用新型，通过设置卡块配合顶管和压紧筒，能够通过转动压紧筒，带动顶管挤压卡块，使卡块张开，从而抵顶在混凝土墙的孔洞内壁上，实现孔口管的固定，且由于卡块的自由端朝向孔洞外侧，当孔口管受到向外的推时，卡块不断的张开从而固定孔口管；通过设置密封套，能够堵住孔洞与顶管之间的缝隙，实现密封，压紧盖能够贴紧混凝土墙，并挤压密封环，两者相互配合，能够起到更好的密封效果，避免泥浆通过孔洞与顶管之间的缝隙泄露。

2、本实用新型，通过设置钻杆定位组件，能够对钻杆进行支撑，使钻杆和孔口管保持同轴，避免钻杆倾斜；通过设置压力表和可调单向阀，能够实时监测泥浆压力，并通过可调单向阀调节泥浆的压力，实现控制钻进时的泥浆压力，从而避免泥浆压力过大产生地面冒浆。

3、本实用新型，通过设置密封组件，保证钻杆能够正常转动的同时，对回浆起到了密封的作用；在两个气囊之间设置进气管，通过进气管向内注入高压空气，避免泥浆通过密封连接处渗出，提高密封效果。

附图说明

图1本实用新型的正视剖面结构示意图；

图2本实用新型中固定组件的立体结构示意图；

图3本实用新型中钻杆定位组件的正视剖面结构示意图。

图中附图标记表示为：1-混凝土墙；2-富水砂卵石地层；3-孔口管；301- 固定孔；4-固定组件；401-卡块；402-顶管；403-弹簧箍；404-压紧筒；405- 压紧盖；406-安装孔；407-把杆；5-钻杆定位组件；501-外壳；502-活动杆； 503-滚轮；504-滑槽；505-滑块；506-螺栓；6-球阀；7-密封组件；701- 套管；702-第一环形气囊；703-第二环形气囊；704-进气管；8-钻杆；9- 泥浆管路；10-压力表；11-可调单向阀。

具体实施方式

请参阅图1，浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，包括孔口管3、钻杆8、固定组件4、密封组件7和压力调控组件，所述混凝土墙1上开设有孔洞，所述孔口管3的第一端插在所述孔洞内并固定，所述孔口管3的第二端固定连接有球阀6，所述球阀6的另一端与所述密封组件7固定连接，所述压力调控组件的检测端与所述球阀6的侧壁流体导通，所述压力调控组件包括压力表10和可调单向阀11，所述压力表10 通过管路与所述球阀6流体导通，所述可调单向阀11通过管路与所述球阀 6流体导通，且所述管路上均设置有阀门，所述钻杆8的第一端依次穿过所述密封组件7、所述球阀6和所述孔口管3，所述密封组件7的内侧壁与所述钻杆8的侧壁密封配合，所述钻杆8的第二端设置有泥浆管路9。

如图1、图2所示，所述固定组件4包括卡块401、顶管402、压紧筒 404和压紧盖405，所述卡块401的第一端与所述孔口管3的第一端侧壁铰接，所述卡块401的第二端朝向所述孔口管3第二端，所述顶管402和所述压紧筒404沿孔口管3第一端至第二端的方向依次设置在所述孔口管3上，所述卡块401的内侧壁为倾斜面，所述顶管402的第一端抵顶在所述倾斜面上，所述卡块401的数量为三个或三个以上，三个或三个以上所述卡块401 沿所述孔口管3的周向均匀分布，所述卡块401的侧壁开设有圆弧凹槽，两个或两个以上所述卡块401上共同套有一个弹簧箍403，所述弹簧箍403位于所述圆弧凹槽内，所述顶管402的第二端与所述压紧筒404的第一端转动连接，所述孔口管3的外侧壁上设置有外螺纹，所述压紧筒404的内侧壁上设置有内螺纹，所述压紧筒404螺纹连接在所述孔口管3上，所述压紧筒 404的外侧壁上设置有外螺纹，所述压紧盖405的内侧壁上设置有内螺纹，所述压紧盖405螺纹连接在所述压紧筒404上；所述顶管402的侧壁上设置有密封套，所述密封套的外壁压紧在所述混凝土墙1上的孔洞内壁上，所述卡块401的外侧壁抵顶在所述孔洞的孔壁上，通过设置卡块401配合顶管 402和压紧筒404，能够通过转动压紧筒404，带动顶管402挤压卡块401，使卡块401张开，从而抵顶在混凝土墙1的孔洞内壁上，实现孔口管3的固定，且由于卡块401的自由端朝向孔洞外侧，当孔口管3受到向外的推时，卡块401不断的张开从而固定孔口管3，所述压紧盖405的一侧固定连接有密封环，所述密封环压紧在所述混凝土墙1的侧壁上，通过设置密封套，能够堵住孔洞与顶管402之间的缝隙，实现密封，压紧盖405能够贴紧混凝土墙1，并挤压密封环，两者相互配合，能够起到更好的密封效果，避免泥浆通过孔洞与顶管402之间的缝隙泄露；所述压紧筒404的侧壁上和所述压紧盖405的侧壁上均开设有安装孔406，所述安装孔406内固定连接有把杆407，所述密封组件7包括套管701、第一环形气囊702、第二环形气囊703和进气管704，所述套管701的内壁沿其周向开设有环形槽，所述第一环形气囊 702和所述第二环形气囊703均设置在所述环形槽内，所述第一环形气囊702 和所述第二环形气囊703的外壁与所述环形槽的槽壁搭接，所述钻杆8穿过所述套管701，且所述第一环形气囊702和所述第二环形气囊703的内壁与所述钻杆8的外壁密封配合，所述第一环形气囊702和所述第二环形气囊 703的内壁设置有耐磨层，所述环形槽的中部流体导通有进气管704，所述进气管704位于所述第一环形气囊702和所述第二环形气囊703之间，所述套管701的端部与所述球阀6的端部固定连接，通过设置密封组件7，保证钻杆8能够正常转动的同时，对回浆起到了密封的作用；在两个气囊之间设置进气管704，通过进气管704向内注入高压空气，避免泥浆通过密封连接处渗出，提高密封效果。

如图1、图3所示，所述孔口管3的侧壁沿其周向开设有三个或三个以上固定孔301，所述钻杆定位组件5固定连接在所述固定孔301内；所述钻杆定位组件5包括外壳501、活动杆502、滚轮503和螺栓506，所述外壳501固定连接在所述固定孔301内，所述外壳501的第一端内壁开设有内螺纹，所述螺栓506螺纹连接在所述外壳501的第一端内，所述活动杆502的第一端穿入所述外壳501的第二端，所述活动杆502的第一端与所述螺栓 506的端部搭接，所述外壳501的内侧壁沿其轴向开设有滑槽504，所述活动杆502的侧壁固定连接有滑块505，所述滑块505滑动连接在所述滑槽504 内，所述活动杆502的第二端两侧均固定连接有滚轮503；所述滚轮503的侧壁与所述钻杆8的侧壁搭接，通过设置钻杆定位组件5，能够对钻杆8进行支撑，使钻杆8和孔口管3保持同轴，避免钻杆8倾斜；通过设置压力表 10和可调单向阀11，能够实时监测泥浆压力，并通过可调单向阀11调节泥浆的压力，实现控制钻进时的泥浆压力，从而避免产生地面冒浆。

工作流程：使用时，首先在混凝土墙1上钻出孔洞，然后将孔口管3插入孔洞内，转动压紧筒404，压紧筒404通过与孔口管3螺纹配合，向内挤压顶管402，顶管402向内挤压卡块401，卡块401张开，使卡块401的侧壁卡紧在孔洞的孔壁上，实现固定；在顶管402不断前进的过程中，带动密封套塞进孔洞内，从而堵住缝隙，然后拧动压紧盖405，使压紧盖405一侧的密封环贴紧混凝土墙1，两者配合，实现良好的密封效果；在使用时，可安装把杆407，从而便于转动压紧筒404或压紧盖405；

打开球阀6，将钻杆8依次穿过密封组件7、球阀6和孔口管3，然后调整钻杆定位组件5，对钻杆8进行定位，调节时，转动螺栓506，螺栓506 顶动活动杆502，使活动杆502靠近钻杆8，最终使滚轮503抵顶在钻杆8 的表面，多个钻杆定位组件5相互配合，对钻杆8进行支撑定位；向第一环形气囊702和第二环形气囊703内充气，使其内侧壁与钻杆8贴合并密封，然后通过进气管704向第一环形气囊702和第二环形气囊703之间充气，使第一环形气囊702和第二环形气囊703之间的密闭空间压力升高，避免泥浆渗出；

然后通过泥浆管路9向钻杆8内加压输入泥浆，并启动钻杆8，进行钻进，泥浆通过钻杆8输入到钻孔处，具有压力的泥浆并向富水砂卵石地层2 的空隙中渗透，形成泥膜，从而保证钻孔能够成型，由于设置有压力表10 和可调单向阀11，压力表10能够实时的监测孔内泥浆的压力，并通过调节可调单向阀11的压力，控制泥浆流出的压力，实现控制钻孔内泥浆压力的目的，从而避免产生冒浆。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，其特征在于，包括孔口管(3)、钻杆(8)、固定组件(4)、密封组件(7)和压力调控组件，混凝土墙(1)上开设有孔洞，所述孔口管(3)的第一端插在所述孔洞内并固定，所述孔口管(3)的第二端固定连接有球阀(6)，所述球阀(6)的另一端与所述密封组件(7)固定连接，所述压力调控组件的检测端与所述球阀(6)的侧壁流体导通，所述钻杆(8)的第一端依次穿过所述密封组件(7)、所述球阀(6)和所述孔口管(3)，所述孔口管(3)的第二端侧壁上设置有钻杆定位组件(5)，所述钻杆定位组件(5)的定位端与所述钻杆(8)的侧壁搭接，所述密封组件(7)的内侧壁与所述钻杆(8)的侧壁密封配合，所述钻杆(8)的第二端设置有泥浆管路(9)。

2.根据权利要求1所述的浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，其特征在于，所述固定组件(4)包括卡块(401)、顶管(402)、压紧筒(404)和压紧盖(405)，所述卡块(401)的第一端与所述孔口管(3)的第一端侧壁铰接，所述卡块(401)的第二端朝向所述孔口管(3)第二端，所述顶管(402)和所述压紧筒(404)沿孔口管(3)第一端至第二端的方向依次设置在所述孔口管(3)上，所述顶管(402)的第一端与所述卡块(401)的内侧壁搭接，所述顶管(402)的第二端与所述压紧筒(404)的第一端转动连接，所述孔口管(3)的外侧壁上设置有外螺纹，所述压紧筒(404)的内侧壁上设置有内螺纹，所述压紧筒(404)螺纹连接在所述孔口管(3)上，所述压紧筒(404)的外侧壁上设置有外螺纹，所述压紧盖(405)的内侧壁上设置有内螺纹，所述压紧盖(405)螺纹连接在所述压紧筒(404)上；所述顶管(402)的侧壁上设置有密封套，所述密封套的外壁压紧在所述混凝土墙(1)上的孔洞内壁上，所述卡块(401)的外侧壁抵顶在所述孔洞的孔壁上，所述压紧盖(405)的一侧固定连接有密封环，所述密封环压紧在所述混凝土墙(1)的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，其特征在于，所述卡块(401)的数量为三个或三个以上，三个或三个以上所述卡块(401)沿所述孔口管(3)的周向均匀分布，所述卡块(401)的侧壁开设有圆弧凹槽，两个或两个以上所述卡块(401)上共同套有一个弹簧箍(403)，所述弹簧箍(403)位于所述圆弧凹槽内；所述卡块(401)的内侧壁为倾斜面，所述顶管(402)的第一端抵顶在所述倾斜面上；所述压紧筒(404)的侧壁上和所述压紧盖(405)的侧壁上均开设有安装孔(406)，所述安装孔(406)内固定连接有把杆(407)。

4.根据权利要求1所述的浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，其特征在于，所述孔口管(3)的侧壁沿其周向开设有三个或三个以上固定孔(301)，所述钻杆定位组件(5)固定连接在所述固定孔(301)内；所述钻杆定位组件(5)包括外壳(501)、活动杆(502)、滚轮(503)和螺栓(506)，所述外壳(501)固定连接在所述固定孔(301)内，所述外壳(501)的第一端内壁开设有内螺纹，所述螺栓(506)螺纹连接在所述外壳(501)的第一端内，所述活动杆(502)的第一端穿入所述外壳(501)的第二端，所述活动杆(502)的第一端与所述螺栓(506)的端部搭接，所述外壳(501)的内侧壁沿其轴向开设有滑槽(504)，所述活动杆(502)的侧壁固定连接有滑块(505)，所述滑块(505)滑动连接在所述滑槽(504)内，所述活动杆(502)的第二端两侧均固定连接有滚轮(503)；所述滚轮(503)的侧壁与所述钻杆(8)的侧壁搭接。

5.根据权利要求1所述的浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，其特征在于，所述压力调控组件包括压力表(10)和可调单向阀(11)，所述压力表(10)通过管路与所述球阀(6)流体导通，所述可调单向阀(11)通过管路与所述球阀(6)流体导通，且所述管路上均设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的浅覆土富水砂卵石地层长距离水平冻结钻孔泥浆保压钻进装置，其特征在于，所述密封组件(7)包括套管(701)、第一环形气囊(702)、第二环形气囊(703)和进气管(704)，所述套管(701)的内壁沿其周向开设有环形槽，所述第一环形气囊(702)和所述第二环形气囊(703)均设置在所述环形槽内，所述第一环形气囊(702)和所述第二环形气囊(703)的外壁与所述环形槽的槽壁搭接，所述钻杆(8)穿过所述套管(701)，且所述第一环形气囊(702)和所述第二环形气囊(703)的内壁与所述钻杆(8)的外壁密封配合，所述第一环形气囊(702)和所述第二环形气囊(703)的内壁设置有耐磨层，所述环形槽的中部流体导通有进气管(704)，所述进气管(704)位于所述第一环形气囊(702)和所述第二环形气囊(703)之间，所述套管(701)的端部与所述球阀(6)的端部固定连接。

Images