CN218716611U - 用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具；包括钻杆和管路接头总成，钻杆n层套管结构，管路接头总成包括n个管接头、密封保持架和外管，密封保持架设置在外管中，密封保持架包括n个接口并分别与n管接头连接，密封保持架设置n道叠嵌密封从而与钻杆内部的n层套管结构相匹配。本钻头能够实现孔底内部定向返浆的作用，实现降低对周边环境的扰动的目的。并且，本钻头能够同时实现360°的连续回转以及顺时针、逆时针交替切换的摆喷动作。

Description

用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具

技术领域

本实用新型涉及桩孔施工技术领域，具体是一种用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具。

背景技术

随着我国工业化和城市化的飞速发展，城市建设不断扩大，基础建设对富水地区土壤改良增加强度，提高工程施工质量，并提高工程施工的安全性方面的工作量逐年增加，而狭小空间、非开挖加固，超深加固对高粘度地质结构土壤改良起到非常重要的作用，在狭小空间高效、快速、高质量的土壤加固，土壤中止水，对当前的施工钻具提出更高效、高能的要求，正日渐成为市政施工的一种趋势。

当前，地基加固主要采用喷浆法，而喷浆法需要采用到一种类似于CN201921235984所公开的钻具；然而，对于此类钻具通常存在一些缺陷，例如：

1、钻具沿其轴线的开孔太多，导致钻具强度下降且无法适用于超高压大流量喷射工况（例如60MPa压力及以上工况）；

2、在CN201921235984中所公开的钻具，其在轴向的连接采用螺栓连接的方式实现，然而，钻具在工作中是旋转的，在多个轴向孔的前提下，又采用螺栓连接的形式，是使得该钻具的连接螺栓经常要承受较大的扭矩，因此，螺栓经常会在钻具长期工作后而发生断裂，采用螺栓连接，使整个钻具的抗弯能力降低，无法实现钻具本身自引孔施工，在有地下硬物的地质状态下，无法进行强制施工，如此，不利于钻具的使用，同时对正在制作的桩孔也造成隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提出一种改变连接方式、内部结构和中转接头的适用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的：

一种用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，包括钻杆和设置在钻杆顶部的管路接头总成，钻杆内部为n，n=2、3、4…层套管结构，管路接头总成包括n，n=2、3、4…管接头、密封保持架和外管，所述密封保持架设置在外管中，密封保持架包括n，n=2、3、4…个接口并分别与n，n=2、3、4…个管接头连接，所述密封保持架设置n，n=2、3、4…，三道叠嵌密封从而与钻杆内部的三层套管结构相匹配。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，钻杆是续接式的，包括杆身和钻头，其中，杆身有多根并相互之间通过键和键槽结构相互续接。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，在钻杆的底部设置多个喷嘴。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，喷嘴分别包括出水喷嘴、出气喷嘴和返浆口和其它介质出口。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，喷嘴根据不同地质而设置多个。

本钻头采用上述设计，其与现有的钻具相比，具有以下优势：

1、采用轴向叠套的套管结构并配合泵举装置，从而能够实现孔底内部定向返浆的作用，同时，还通过在钻具侧部设置了返浆口，该返浆口在返浆的同时，还能够可控地卸除孔底的压力，实现平衡孔底的压力、降低对周边环境的扰动的目的。

2、本钻具的钻杆采用花键和键槽的连接结构，从而能够同时实现360°的连续回转以及顺时针、逆时针交替切换的摆喷动作，而传统通过螺栓或螺纹连接的钻具则只能实现摆喷或旋转二选一的功能。进一步，采用花键和键槽的连接结构能够承受更高的扭矩并能够做的更长，适用于更深的钻孔作业。

3、本钻具的管路接头总成采用钨钢制作，在高流速的冲击下不易于磨损。

附图说明

图1为本钻具的结构示意图。

图2为本钻具的钻杆部分结构示意图。

图3为本钻具的管路接头总成的结构示意图。

图4a为本钻具的喷嘴结构示意图一。

图4b为本钻具的喷嘴结构示意图二。

图4c为本钻具的喷嘴结构示意图三。

图4d为本钻具的喷嘴结构示意图四。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。

如图1~图3所示，一种用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，包括钻杆1和设置在钻杆1顶部的管路接头总成2，钻杆内部为三层套管结构，管路接头总成2包括三个管接头3、密封保持架4和外管，所述密封保持架4设置在外管中，密封保持架4包括三个接口并分别与三个管接头3连接，所述密封保持架4设置三道叠嵌密封从而与钻杆内部的三层套管结构相匹配。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，钻杆1是续接式的，包括杆身和钻头，其中，杆身有多根并相互之间通过键和键槽结构相互续接。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，在钻杆1的底部设置多个喷嘴5。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，喷嘴分别包括出水喷嘴、出气喷嘴和吸浆口。

上述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，管接头3包括浆接头31、输水接头32、高压输气管接头33

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，喷嘴根据不同地质而设置多个。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，在钻杆的底部自上而下依次设置返浆口、高压出水口和喷浆口，其中，在钻杆的圆周方向设置多个上述返浆口、高压出水口和喷浆口。

所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，密封保持架与返浆接头、输水接头之间通过回转轴承实现转动连接并通过环形密封而实现密封结构，密封保持架与高压输气管固定连接并且密封保持架与外管固定连接。

如图4a~图4d所示，所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，高压出水口包括喷嘴，所述喷嘴出口端的直径包括小于2.0mm的、2.0mm-3.0mm、3.0mm-4.0mm和4.0mm-5.0mm的，其中，当喷嘴出口端直径小于2.0mm时，其入口端直径为6.0mm且通过一段锥度为35°的过渡段而与出口端衔接，当喷嘴出口端直径为2.0mm-3.0mm时，其入口端直径为6.0mm且通过一段锥度为16.5°的过渡段而与出口端衔接，当喷嘴出口端直径为3.0mm-4.0mm时，其入口端直径为11.0mm且通过一段锥度为17.35°的过渡段而与出口端衔接，当喷嘴出口端直径为4.0mm-5.0mm时，其入口端直径为11.0mm且通过一段锥度为17.73°的过渡段而与出口端衔接。

本钻头采用上述设计，其与现有的钻具相比，具有以下优势：

1、采用轴向叠套的套管结构，从而能够增加钻具内的通流能力并能进一步提高输浆压力。

2、本钻具的钻杆采用键和键槽的结构连接，从而能够实现360°的回转，而传统螺栓连接的钻具只能实现150°或120°的旋转，进一步，采用键和键槽的连接结构能够承受更高的扭矩并能够做的更长，适用于更深的钻孔作业。

3、本钻具的管路接头总成采用钨钢制作，在高流速的冲击下不易于磨损。

Claims (5)

1.一种用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，包括钻杆和设置在钻杆顶部的管路接头总成，其特征是：钻杆内部为n层套管结构，其中，n=2、3、4…，管路接头总成包括返浆接头、输水接头、高压输气管接头、密封保持架和外管，所述密封保持架设置在外管中，密封保持架包括n个接口并分别与n个管接头连接，所述密封保持架设置n道叠嵌密封从而与钻杆内部的n层套管结构相匹配。

2.根据权利要求1所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，其特征是：钻杆是续接式的，包括杆身和钻头，其中，杆身有多根并相互之间通过花键和键槽结构相互续接。

3.根据权利要求1或2所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，其特征是：在钻杆的底部自上而下依次设置返浆口、高压出水口和喷浆口，其中，在钻杆的圆周方向设置多个上述返浆口、高压出水口和喷浆口。

4.根据权利要求1所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，其特征是：密封保持架与返浆接头、输水接头之间通过回转轴承实现转动连接并通过环形密封而实现密封结构，从而达到连续旋转并密封各不同介质。

5.根据权利要求3所述的用于土壤置换工艺、土壤改良作业的高压钻具，其特征是：高压出水口包括喷嘴，所述喷嘴出口端的直径包括小于2.0mm的、2.0mm-3.0mm、3.0mm-4.0mm和4.0mm-5.0mm的，其中，当喷嘴出口端直径小于2.0mm时，其入口端直径为6.0mm且通过一段锥度为35°的过渡段而与出口端衔接，当喷嘴出口端直径为2.0mm-3.0mm时，其入口端直径为6.0mm且通过一段锥度为16.5°的过渡段而与出口端衔接，当喷嘴出口端直径为3.0mm-4.0mm时，其入口端直径为11.0mm且通过一段锥度为17.35°的过渡段而与出口端衔接，当喷嘴出口端直径为4.0mm-5.0mm时，其入口端直径为11.0mm且通过一段锥度为17.73°的过渡段而与出口端衔接。

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