CN217761009U - 水平高压旋喷施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水平高压旋喷施工装置，包括第一钻杆、钻头、第一外套管及多个第一连接件，所述第一钻杆的前端面通过所述第一连接件与所述钻头同轴地固定连接；所述第一钻杆内沿中心轴方向设有第一注浆孔，所述第一钻杆的前端侧面设有与所述第一注浆孔连通的注浆口；所述第一外套管可相对所述第一钻杆轴向滑动地套接于所述第一钻杆外侧，并在钻孔时阻挡于所述注浆口上或在所述钻杆注浆时滑动远离所述注浆口。本实用新型水平高压旋喷施工装置具有引孔、打设套管、注浆三种功能于一体，可减小涌水涌砂的几率、可缩短施工时间、以及降低设备的调运及施工成本。

Description

水平高压旋喷施工装置

技术领域

本实用新型涉及一种地基基础工程施工领域，尤其涉及一种水平高压旋喷施工装置。

背景技术

随着岩土施工领域的高压旋喷施工工艺的发展，水平MJS(Metro Jet System)施工方法在地铁隧道的应用越来越广泛。目前开发的MJS钻机没有引孔功能，并且基于珠三角地区的土层特点，水平MJS施工往往需要先使用引孔机进行引孔，待引孔至设计深度后，外套管拔除，钻杆回退，再使用MJS钻机进行水平注浆加固。然而，由于引孔后需要钻杆回退，引孔过程极容易造成涌水涌砂现象，从而会引起邻近地面的沉降；同时，由于引孔、注浆、外套管打设设备的不同，施工过程中设备的不停切换会严重影响施工进度和增加施工成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有引孔、打设套管、注浆三种功能于一体的水平高压旋喷施工装置，其减小涌水涌砂的几率、可缩短施工时间、以及降低设备的调运及施工成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供的水平高压旋喷施工装置包括第一钻杆、钻头、第一外套管及多个第一连接件，所述第一钻杆的前端面通过所述第一连接件与所述钻头同轴地固定连接；所述第一钻杆内沿中心轴方向设有第一注浆孔，所述第一钻杆的前端侧面设有与所述第一注浆孔连通的注浆口；所述第一外套管可相对所述第一钻杆轴向滑动地套接于所述第一钻杆外侧，并在钻孔时阻挡于所述注浆口上或在所述钻杆注浆时滑动远离所述注浆口。

与现有技术相比，由于本实用新型通过利用第一连接件将所述第一钻杆及所述钻头连接，从而可以驱动所述第一钻杆转动后带动所述钻头钻开岩层或土层，进而实现引孔的功能。另外，通过设置第一外套管，使第一外套管在所述第一钻杆引孔的过程中套于所述第一钻杆外侧，从而可以防止在钻孔的过程中发生塌孔。又通过在所述第一钻杆内沿中心轴方向设有第一注浆孔且的前端侧面设有注浆口，因此，可以在拔出所述第一外套管及所述第一钻杆回退时通过所述第一注浆孔及所述注浆口将浆料注入到施工处。整个过程引孔、打设套管及注浆连续进行，极大地降低涌水涌砂的几率，无需多次插拔，也无需更换不同的设备，有效缩短施工时间，降低设备的调运以及降低施工成本。

较佳地，所述第一钻杆的前端边缘周向地设有第一卡合部，所述钻头后端边缘周向设有与所述第一卡合部卡合的第一配合部。通过利用所述第一卡合部与所述第一配合部卡合，使所述第一钻杆的扭矩主要从所述第一卡合部与所述第一配合部之间传递，避免所述第一连接件承受过大的扭矩，减轻所述第一连接件受力，延长使用周期。

具体地，所述第一钻杆的前端外侧壁周向设有第一凹陷，所述第一凹陷内设有沿轴向贯穿所述第一钻杆的前端面的第一连接孔，所述钻头的后端面设有第二连接孔，所述第一连接件穿过所述第一连接孔及第二连接孔将所述第一钻杆及所述钻头连接。通过设置所述第一凹陷、第一连接孔及第二连接孔，可以使得所述第一连接件在连接于所述第一钻杆与所述钻头时能藏于所述第一钻杆及所述钻头的外部轮廓之内，从而既可以在两者转动时降低阻力，提高钻孔的效率，又可以保护所述第一连接件不受损坏，延长使用寿命。

较佳地，所述水平高压旋喷施工装置还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一钻杆与所述第一外套管之间。由于施工时所述第一外套管与所述第一钻杆之间有空隙，水和砂容易从空隙中流出，因此，通过设置所述第一密封圈可以防止水和砂流出，减少涌水涌砂的现象发生。

较佳地，所述水平高压旋喷施工装置还包括第二钻杆及多个第二连接件，所述第二钻杆设有贯通其两端的第二注浆孔，所述第二钻杆的一端通过所述第二连接件与所述第一钻杆同轴地固定连接；所述第二注浆孔与所述第一注浆孔同轴连通。通过设置于所述第二钻杆，利用所述第二连接件将所述第二钻杆及第一钻杆连接，可以使本实用新型钻头能到达更远的位置，从而增大施工深度，提高施工能力。

具体地，所述水平高压旋喷施工装置还包括第二外套管，所述第二外套管可相对所述第二钻杆轴向滑动地套接于所述第二钻杆外侧；所述第二外套管与所述第一外套管螺纹连接。通过设置第二外套管，使第二外套管在所述第二钻杆引孔的过程中套于所述第二钻杆外侧，从而可以防止在钻孔的过程中发生塌孔。

具体地，所述第二钻杆的前端边缘周向地设有第二卡合部，所述第一钻杆的后端边缘周向设有与所述第二卡合部卡合的第二配合部。通过利用所述第二卡合部与所述第二配合部卡合，使所述第二钻杆的扭矩主要从所述第二卡合部与所述第二配合部之间传递到第一钻杆，避免所述第二连接件承受过大的扭矩，减轻所述第二连接件受力，延长使用周期。

具体地，所述第二钻杆的前端外侧壁周向设有第三凹陷，所述第三凹陷内设有沿轴向贯穿所述第二钻杆的前端面的第三连接孔，所述第一钻杆的后端外侧壁周向设有第四凹陷，所述第四凹陷内设有沿轴向贯穿所述第一钻杆的后端面的第四连接孔，所述第二连接件穿过所述第三连接孔及第四连接孔将所述第二钻杆及所述第一钻杆连接。这样不但可以在转动时降低阻力，提高钻孔的效率，又可以保护所述第二连接件不受损坏，延长使用寿命。

具体地，所述水平高压旋喷施工装置还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述第二钻杆与所述第二外套管之间。通过设置所述第二密封圈可以防止水和砂流出，减少涌水涌砂的现象发生

较佳地，所述水平高压旋喷施工装置还包括一驱动主机，所述驱动主机既能驱动所述第一钻杆及钻头围绕自身的中心轴转动而引孔，又能驱动所述第一外套管沿自身的中心轴方向移动。这样可以使引孔、打设套管及注浆连续进行，无需多次插拔，也无需更换不同的设备，有效缩短施工时间，降低设备的调运成本。

附图说明

图1是本实用新型水平高压旋喷施工装置的结构图。

图2是本实用新型水平高压旋喷施工装置的第一、第二钻杆及钻头连接的结构图。

图3是本实用新型水平高压旋喷施工装置的轴向剖面图。

图4是本实用新型水平高压旋喷施工装置的第一钻杆与钻头的分解图。

图5是本实用新型水平高压旋喷施工装置的第一钻杆与钻头的轴向剖面图。

图6是本实用新型水平高压旋喷施工装置的第一钻杆与第二钻杆的分解图。

图7是本实用新型水平高压旋喷施工装置的第一钻杆与第二钻杆的轴向剖面图。

图8是本实用新型法兰盘安装于围护墙一侧的状态图。

图9是本实用新型水平高压旋喷施工装置引孔的状态图。

图10是本实用新型水平高压旋喷施工装置打设套管的状态图。

图11是本实用新型水平高压旋喷施工装置拔出套管的状态图。

图12是本实用新型水平高压旋喷施工装置注浆的状态图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1至图5所示，本实用新型的水平高压旋喷施工装置100包括第一钻杆1、钻头2、第一外套管3、多个第一连接件4及一驱动主机(图中未示)，所述第一钻杆1的前端面通过所述第一连接件4与所述钻头2同轴地固定连接；所述第一钻杆1为螺栓。所述第一钻杆1内沿中心轴方向设有第一注浆孔11，所述第一钻杆1的前端侧面设有与所述第一注浆孔11连通的注浆口12；所述第一外套管3可相对所述第一钻杆1轴向滑动地套接于所述第一钻杆1外侧，并在钻孔时阻挡于所述注浆口12上或在所述钻杆注浆时滑动远离所述注浆口12。所述驱动主机既能驱动所述第一钻杆1及钻头2围绕自身的中心轴转动而引孔，又能驱动所述第一外套管3沿自身的中心轴方向移动。这样可以使引孔、打设套管及注浆连续进行，无需多次插拔，也无需更换不同的设备，有效缩短施工时间，降低设备的调运成本。本实用新型的钻头既可以是用于钻钢筋混凝土围墙或者比较硬的岩层的金刚钻，又可以是用于土层的标准土钻。

请参阅图4及图5，所述第一钻杆1的前端边缘周向地设有多个第一卡合部13，所述钻头2后端边缘周向设有多个与所述第一卡合部13卡合的第一配合部21。具体地，所述第一卡合部13为在所述第一钻杆1的前端面边缘转角处向内凹的凹槽，所述第一配合部21为在所述钻头2后端面边缘轴向延伸的凸台，所述凸台卡合于所述凹槽内，使得所述第一钻杆1与所述钻头2呈周向定位，以传递扭矩。通过利用所述第一卡合部13与所述第一配合部21卡合，使所述第一钻杆1的扭矩主要从所述第一卡合部13与所述第一配合部21之间传递，避免所述第一连接件4承受过大的扭矩，减轻所述第一连接件4受力，延长使用周期。

再请参阅图4及图5，所述第一钻杆1的前端外侧壁周向设有第一凹陷14，所述第一凹陷14内设有沿轴向贯穿所述第一钻杆1的前端面的第一连接孔15，所述钻头2的后端面设有第二连接孔22，所述第一连接件4穿过所述第一连接孔15及第二连接孔22将所述第一钻杆1及所述钻头2连接。通过设置所述第一凹陷14、第一连接孔15及第二连接孔22，可以使得所述第一连接件4在连接于所述第一钻杆1与所述钻头2时能藏于所述第一钻杆1及所述钻头2的外部轮廓之内，从而既可以在两者转动时降低阻力，提高钻孔的效率，又可以保护所述第一连接件4不受损坏，延长使用寿命。

请参阅图2及图3，所述水平高压旋喷施工装置100还包括第一密封圈5，所述第一密封圈5设置于所述第一钻杆1与所述第一外套管3之间。由于施工时所述第一外套管3与所述第一钻杆1之间有空隙，水和砂容易从空隙中流出，因此，通过设置所述第一密封圈5可以防止水和砂流出，减少涌水涌砂的现象发生。

请参阅图1、图2、图6及图7，所述水平高压旋喷施工装置100还包括第二钻杆6、多个第二连接件7、第二外套管8及第二密封圈9，所述第二钻杆6设有贯通其两端的第二注浆孔61，所述第二钻杆6的一端通过所述第二连接件7与所述第一钻杆1同轴地固定连接；所述第二钻杆6为螺栓。所述第二注浆孔61与所述第一注浆孔11同轴连通。通过设置于所述第二钻杆6，利用所述第二连接件7将所述第二钻杆6及第一钻杆1连接，可以使本实用新型钻头2能到达更远的位置，从而增大施工深度，提高施工能力。本实用新型所述第二钻杆6的数量可以根据钻孔的深度而增加，当所述第二钻杆6的数量为两根或以上时，所述第二钻杆6相互同轴地通过所述第二连接件7连接。所述第二外套管8可相对所述第二钻杆6轴向滑动地套接于所述第二钻杆6外侧；所述第二外套管8与所述第一外套管3螺纹连接。通过设置第二外套管8，使第二外套管8在所述第二钻杆6引孔的过程中套于所述第二钻杆6外侧，从而可以防止在钻孔的过程中发生塌孔。所述第二密封圈9设置于所述第二钻杆6与所述第二外套管8之间。通过设置所述第二密封圈9可以防止水和砂流出，减少涌水涌砂的现象发生。

再如图6及图7所示，具体地，所述第二钻杆6的前端边缘周向地设有第二卡合部62，所述第一钻杆1的后端边缘周向设有与所述第二卡合部62卡合的第二配合部16。具体地，所述第二卡合部62为在所述第二钻杆6的前端面边缘转角处向内凹的凹槽，所述第二配合部16为在所述第一钻杆1后端面边缘轴向延伸的凸台，所述凸台卡合于所述凹槽内，使得所述第二钻杆6与所述第一钻杆1呈周向定位，以传递扭矩。通过利用所述第二卡合部62与所述第二配合部16卡合，使所述第二钻杆6的扭矩主要从所述第二卡合部62与所述第二配合部16之间传递到第一钻杆1，避免所述第二连接件7承受过大的扭矩，减轻所述第二连接件7受力，延长使用周期。

再请参阅图6及图7，所述第二钻杆6的前端外侧壁周向设有第三凹陷63，所述第三凹陷63内设有沿轴向贯穿所述第二钻杆6的前端面的第三连接孔64，所述第一钻杆1的后端外侧壁周向设有第四凹陷17，所述第四凹陷17内设有沿轴向贯穿所述第一钻杆1的后端面的第四连接孔18，所述第二连接件7穿过所述第三连接孔64及第四连接孔18将所述第二钻杆6及所述第一钻杆1连接。这样不但可以在转动时降低阻力，提高钻孔的效率，又可以保护所述第二连接件7不受损坏，延长使用寿命。

如图2及图3所示，所述水平高压旋喷施工装置100还包括土压传感器10，所述土压传感器10通过螺丝可拆卸地设置于第一钻杆1的外侧壁且靠近所述钻头2的一端。为了最大程度保护所述土压传感器10，而且不影响施工进度，所述土压传感器10的表面使用高强度铝合金材料，并且其与所述第一钻杆1通过螺栓连接，就算被破坏后也能灵活快速地更换。另外，所述第一钻杆1的外侧壁且靠近所述钻头2的一端还设有排泥阀110。

综合上述并结合图8至图12，下面对本实用新型水平高压旋喷施工装置100的施工步骤进行详细描述，如下：

步骤1，施工前将所述驱动主机连接电源及数据线，根据不同的土层选择合适的钻头2，管线连接确保密封，使管内没有空气。

步骤2，请参阅图8，将一法兰盘200安装于围护墙400的外侧，在所述法兰盘200上安装止水阀300。

步骤3，将第一钻杆1套于法兰盘200上。启动所述驱动主机，所述驱动主机的输出端带动所述第一钻杆1及钻头2转动，钻头2在高速旋转下穿过围护墙400进入土层。

步骤4，请参阅图9，在第一钻杆1进入土层500后停止施工，将所述第一外套管3套于所述第一钻杆1上，然后利用所述驱动主机施加动力把所述第一外套管3打进土层。本步骤中所述第一钻杆1和第一外套管3使用同一动力设备，故施工时需单独进行。

步骤5，请参阅图10，当施工深度大于所述第一钻杆1及第一外套管3的长度时，在施工过程中需对所述第一外套管3和第一钻杆1进行接长。具体是，停止施工，将所述第二外套管8套于所述第二钻杆6外且第二外套管8与所述第一外套管3螺纹连接，利用所述驱动主机的动力继续将所述第二外套管8打入土层500。又将所述第二钻杆6连接于第一钻杆1的后端，再利用所述驱动主机带动第二钻杆6转动，从而驱动所述钻头2继续引孔。

步骤6，请参阅图11及图12，当钻头2到达设计深度后，所述驱动主机开始施加动力拔出所述第二外套管8及所述第一外套管3，在拔出的过程中所述第二钻杆6、第一钻杆1及钻头2(多孔管)回退，同时浆液通过所述第二注浆孔61、第一注浆孔11及注浆口12向引孔内注浆600。在此步骤中，由于外套管和钻杆使用同一动力设备，故外套管拔出过程与钻杆回退喷浆的过程单独进行。

与现有技术相比，由于本实用新型通过利用第一连接件4将第二钻杆6、所述第一钻杆1及所述钻头2连接，从而可以驱动所述第二钻杆6及第一钻杆1转动后带动所述钻头2钻开岩层或土层，进而实现引孔的功能。另外，通过设置第一外套管3及第二外套管8，使第一外套管3在所述第一钻杆1引孔的过程中套于所述第一钻杆1外侧，第二外套管8套于所述第二钻杆6的外侧，从而可以防止在钻孔的过程中发生塌孔。又通过在所述第一钻杆1、第二钻杆6内沿中心轴方向设有第一注浆孔11、第二注浆孔61且在所述第一钻杆1的前端侧面设有注浆口12，因此，可以在拔出所述第一外套管3和第二外套管8以及在第二钻杆6所述第一钻杆1回退时通过所述第一注浆孔11、第二注浆孔61及所述注浆口12将浆料注入到施工处。整个过程引孔、打设套管及注浆连续进行，极大地降低涌水涌砂的几率，无需多次插拔，也无需更换不同的设备，有效缩短施工时间，降低设备的调运以及降低施工成本。

本实用新型水平高压旋喷施工装置100所涉及到的驱动主机的结构均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种水平高压旋喷施工装置，其特征在于：包括第一钻杆、钻头、第一外套管及多个第一连接件，所述第一钻杆的前端面通过所述第一连接件与所述钻头同轴地固定连接；所述第一钻杆内沿中心轴方向设有第一注浆孔，所述第一钻杆的前端侧面设有与所述第一注浆孔连通的注浆口；所述第一外套管可相对所述第一钻杆轴向滑动地套接于所述第一钻杆外侧，并在钻孔时阻挡于所述注浆口上或在所述钻杆注浆时滑动远离所述注浆口。

2.如权利要求1所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述第一钻杆的前端边缘周向地设有第一卡合部，所述钻头后端边缘周向设有与所述第一卡合部卡合的第一配合部。

3.如权利要求2所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述第一钻杆的前端外侧壁周向设有第一凹陷，所述第一凹陷内设有沿轴向贯穿所述第一钻杆的前端面的第一连接孔，所述钻头的后端面设有第二连接孔，所述第一连接件穿过所述第一连接孔及第二连接孔将所述第一钻杆及所述钻头连接。

4.如权利要求1所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述水平高压旋喷施工装置还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一钻杆与所述第一外套管之间。

5.如权利要求1所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述水平高压旋喷施工装置还包括第二钻杆及多个第二连接件，所述第二钻杆设有贯通其两端的第二注浆孔，所述第二钻杆的一端通过所述第二连接件与所述第一钻杆同轴地固定连接；所述第二注浆孔与所述第一注浆孔同轴连通。

6.如权利要求5所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述水平高压旋喷施工装置还包括第二外套管，所述第二外套管可相对所述第二钻杆轴向滑动地套接于所述第二钻杆外侧；所述第二外套管与所述第一外套管螺纹连接。

7.如权利要求5所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述第二钻杆的前端边缘周向地设有第二卡合部，所述第一钻杆的后端边缘周向设有与所述第二卡合部卡合的第二配合部。

8.如权利要求7所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述第二钻杆的前端外侧壁周向设有第三凹陷，所述第三凹陷内设有沿轴向贯穿所述第二钻杆的前端面的第三连接孔，所述第一钻杆的后端外侧壁周向设有第四凹陷，所述第四凹陷内设有沿轴向贯穿所述第一钻杆的后端面的第四连接孔，所述第二连接件穿过所述第三连接孔及第四连接孔将所述第二钻杆及所述第一钻杆连接。

9.如权利要求6所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述水平高压旋喷施工装置还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述第二钻杆与所述第二外套管之间。

10.如权利要求1所述的水平高压旋喷施工装置，其特征在于：所述水平高压旋喷施工装置还包括一驱动主机，所述驱动主机既能驱动所述第一钻杆及钻头围绕自身的中心轴转动而引孔，又能驱动所述第一外套管沿自身的中心轴方向移动。

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