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卵石层湿法钻进施工工艺及设备

1031   编辑:中冶有色技术网   来源:福建省地质工程勘察院  
2023-12-14 14:48:50
权利要求书: 1.一种卵石层湿法钻进施工设备,包括锚杆钻机(1)、钻杆(2)和钻具(3),所述锚杆钻机(1)包括钻孔机(11)和推送导轨(12),所述钻孔机(11)在推送导轨(12)上滑动,其特征在于:本设备还包括所述套管推送组件(4)和套管定心组件(5),所述钻杆(2)还包括分别用以安装套管推送组件(4)和套管定心组件(5)的第一附加杆(21)和第二附加杆(22),所述套管推送组件(4)包括固定套(41),所述固定套(41)固定安装在第一附加杆(21)上,所述固定套(41)上转动安装有若干个推送杆(42),所述推送杆(42)靠近钻具(3)的一端转动安装有推送卡座(43),所述推送卡座(43)上设置有与套管端口相互卡合的L形结构,所述推送杆(42)上固定连接有桨叶板(421),且所述套管推送组件(4)跟随钻杆(2)旋转推进时,所述推送杆(42)与桨叶板(421)受水泥浆的反向推动向外扩张;所述套管定心组件(5)包括滑套(51),所述滑套(51)滑动安装在第二附加杆(22)上,所述滑套(51)的外部设置有若干个形导向杆(52),所述形导向杆(52)靠近钻孔推进方向的一端与滑套(51)的外部转动连接,所述形导向杆(52)与滑套(51)之间以及推送杆(42)与第一附加杆(21)之间均设置有偏转同步器(6);所述偏转同步器(6)包括滑环(61),所述滑环(61)的外部转动套装有齿轮环(62),所述滑环(61)的外部固定连接有若干个滑动导套(63),所述滑动导套(63)中滑动安装有导向齿条杆(64),所述导向齿条杆(64)与齿轮环(62)啮合;所述套管推送组件(4)中滑环(61)与第一附加杆(21)滑动套接,所述导向齿条杆(64)分别与对应的推送卡座(43)固定连接;所述套管定心组件(5)中的滑环(61)滑动安装在滑套(51)的外部,所述导向齿条杆(64)与形导向杆(52)的中部转动连接;所述偏转同步器(6)还包括定位凸环(65),所述定位凸环(65)与滑环(61)之间设置有高压弹性件(66);所述套管推送组件(4)中,定位凸环(65)位于滑环(61)远离固定套(41)的一侧,且所述定位凸环(65)与第一附加杆(21)固定连接;所述套管定心组件(5)中,定位凸环(65)位于滑环(61)远离滑套(51)的一侧,且所述定位凸环(65)与滑套(51)固定连接;所述推送卡座(43)上的L形结构为径向转柱(431)和轴向转柱(432),所述径向转柱(431)和轴向转柱(432)均与推送卡座(43)转动连接,且所述径向转柱(431)与轴向转柱(432)垂直设置。

2.一种如权利要求1所述卵石层湿法钻进施工设备的施工工艺,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一、施工准备,测量放线,根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高进行测量放样定位,并做好标记;

步骤二、根据原地质勘察报告,进行成孔试验,根据岩土层中卵石层的分布规律及条件,在成孔过程中首先采用常规干法冲击钻孔施工,在遇到卵石层时,采用湿法成孔工艺,使用锚杆钻机(1),钻杆(2)和钻具(3)进行钻孔,若湿法成孔工艺能够成功穿越卵石层,直接采用湿法成孔工艺持续施工直至成孔完毕后,实施步骤五,若在成孔过程中出现塌孔、浆液漏浆、卡钻现象,则实施步骤三;

步骤三、钻孔机(11)、钻杆(2)和钻具(3)退出,重新在原孔所处区域加套管进行钻进,通过在钻杆(2)中加装套管推送组件(4),并使用套管推送组件(4)对套管进行跟进推送,若一层套管可成功穿越卵石层并成孔,则直接实施步骤五,若第一层套管出现卡钻或推进难度较大的现象时,实施步骤四;

步骤四、钻孔机(11)、钻杆(2)和钻具(3)退出,增加一层套管,该套管直径小于上一层套管直径,同时缩小钻具(3)的直径并进行更换,将增加的套管置于套管推送组件(4)和钻具(3)之间,套管随钻具(3)和钻杆(2)跟进,循环往复,在确保不减少设计钻孔直径的情况下,完成卵石层钻孔的施工;

步骤五、成孔完毕后,使用清水洗孔,使孔内泥浆排出,直到出现较稀泥浆为止;

步骤六、下放锚杆或锚索,洗孔完成后将对应的锚杆或锚索装入孔中;

步骤七、向孔中注入水泥浆,当水泥浆从孔口溢出时,即可停止注浆管,并拔出注浆管和气管;

步骤八、对锚杆或锚索进行张拉和锚固。

3.根据权利要求2所述的一种卵石层湿法钻进施工工艺,其特征在于,所述步骤二中的湿法成孔工艺包括以下步骤:

S1、将原有钻孔机(11)的轴换成防水的轴,确保送风送水时不会漏水;

S2、在锚杆钻机(1)上的接风口处设置一个三通接口,一根接风,一根接高压水或稀泥浆,通入钻杆(2)中;

S3、钻孔时先开启控制风管的阀门,紧接着开接水的阀门,同时钻进,利用高风压、水压将孔内泥浆吹出,钻进过程中若遇到卵石层,将土层钻具换成岩层钻具,重复以上步骤,直至钻至设计深度;

S4、钻孔过程中若遇到塌孔现象时全段采用水泥浆护壁,若无上述现象,则可用清水进行钻孔,水泥浆护壁施工中水泥用量为23?26kg/m,水泥浆的水泥与水的配比为1.5:1~

1.2:1。

4.根据权利要求2所述的一种卵石层湿法钻进施工工艺,其特征在于:所述步骤五中清水洗孔后采用高压空气洗孔,高压气管使用铁管并伸至孔内,气管低端封死,底部500mm范围内布置4 5个排出气孔,底部气管的直径大于10mm,洗孔时,缓慢来回移动气管,从孔底洗~起,在转动气管的同时缓慢拔出气管。

5.根据权利要求4所述的一种卵石层湿法钻进施工工艺,其特征在于:在高压空气洗孔的气管拔出孔的同时,通过注浆管从孔底注入水泥浆,水泥浆的比重为1.3 1.4之间,水泥~用量为48?52Kg/m,气管的拔出速度在1m/min之内,每根锚索洗孔时间大于等于10min。

6.根据权利要求4所述的一种卵石层湿法钻进施工工艺,其特征在于:所述步骤六和七中,注浆管随锚杆或锚索同步下放,若锚杆或锚索无法下放至设计深度时,拔出锚杆或锚索,重新扫孔,洗孔后继续下锚杆或锚索,且锚杆或锚索的预留外露长度大于1.5m。

说明书: 一种卵石层湿法钻进施工工艺及设备技术领域[0001] 本发明涉及地下结构成孔施工技术领域,更具体地说,本发明涉及一种卵石层湿法钻进施工工艺及设备。背景技术[0002] 随着我国经济社会不断发展,各种铁路、公路等基础设施向山区纵向延伸,对各种边坡的锚固工程支护成为施工安全的重要保障。由于锚固工程常常采用锚杆或锚索进行支护,其钻进工艺成为施工中需关注的重要问题,然而对于卵石层含量比较厚的地层,对于小直径的钻孔,常常会出现卡钻、大规模塌孔的现象,成为亟待解决的施工难点问题。发明内容[0003] 本发明提供的一种卵石层湿法钻进施工工艺及设备,所要解决的问题是:现有的工艺中遇到卵石层时出现卡钻、大规模塌孔而无法继续施工的技术问题。[0004] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种卵石层湿法钻进施工工艺,包括以下步骤:[0005] 步骤一、施工准备,测量放线,根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高等进行测量放样定位,并做好标记,每根锚索测放后,应经技术部复核后方可施工;[0006] 步骤二、根据原地质勘察报告,进行成孔试验,根据岩土层中卵石层的分布规律及条件,在成孔过程中首先采用常规干法冲击钻孔施工,在遇到卵石层时,采用湿法成孔工艺,使用锚杆钻机,钻杆和钻具进行钻孔,若湿法成孔工艺能够成功穿越卵石层,直接采用该方法持续施工直至成孔完毕后,实施步骤五,若在成孔过程中出现塌孔、浆液漏浆、卡钻等现象,则实施步骤三;[0007] 步骤三、钻孔机、钻杆和钻具退出,重新在原孔所处区域加套管进行钻进,通过在钻杆中加装套管推送组件,并使用套管推送组件对套管进行跟进推送,若一层套管可成功穿越卵石层并成孔,则直接实施步骤五,若第一层套管出现卡钻或推进难度较大的现象时,实施步骤四;[0008] 步骤四、钻孔机、钻杆和钻具退出,增加一层套管,该套管直径小于上一层套管直径,同时缩小钻具的直径并进行更换,将增加的套管置于套管推送组件和钻具之间,套管随钻具和钻杆跟进,循环往复,在确保不减少设计钻孔直径的情况下,完成卵石层钻孔的施工;[0009] 步骤五、成孔完毕后,使用清水洗孔,必要时,可送入高压空气,以保证使孔内泥浆排出,直到出现较稀泥浆为止;[0010] 步骤六、下放锚杆或锚索,洗孔完成后将对应的锚杆或锚索装入孔中;[0011] 步骤七、向孔中注入水泥浆,当水泥浆从孔口溢出时,即可停止注浆管,并拔出注浆管和气管;[0012] 步骤八、对锚杆或锚索进行张拉和锚固。[0013] 在一个优选的实施方式中,步骤二中的湿法成孔工艺包括以下步骤:[0014] S1、将原有钻孔机的轴换成防水的轴,确保送风送水时不会漏水;[0015] S2、在锚杆钻机上的接风口处设置一个三通接口,一根接风,一根接高压水或稀泥浆,通入钻杆中;[0016] S3、钻孔时先开启控制风管的阀门,紧接着开接水的阀门,同时钻进,利用高风压、水压将孔内泥浆吹出,钻进过程中若遇到卵石层,将土层钻具换成岩层钻具,重复以上步骤,直至钻至设计深度(钻孔深度要大于设计深度2.0m)。[0017] S4、钻孔过程中若遇到塌孔现象时全段采用水泥浆护壁,若无上述现象,则可用清水进行钻孔,水泥浆护壁施工中水泥用量为23?26kg/m,优选25kg/m,水泥浆的水泥与水的配比为1.5:1~1.2:1。[0018] 在一个优选的实施方式中,步骤五中清水洗孔后应采用高压空气洗孔,高压气管使用铁管并伸至孔内,气管低端封死,底部500mm范围内布置4 5个排出气孔,底部气管的直~径大于10mm。洗孔时,缓慢来回移动气管,从孔底洗起,在转动气管的同时缓慢拔出气管。

[0019] 在一个优选的实施方式中,在高压空气洗孔的气管拔出孔的同时,通过注浆管从孔底注入水泥浆,水泥浆的比重为1.3 1.4之间,水泥用量为48?52Kg/m,优选50Kg/m,气管~的拔出速度在1m/min之内,每根锚索洗孔时间大于等于10min。

[0020] 在一个优选的实施方式中,步骤六和七中,注浆管随锚杆或锚索同步下放,下索时避免对中支架(架线环)、承载体等移位。若锚杆或锚索无法下放至设计深度时,拔出锚杆或锚索,重新扫孔,洗孔后继续下锚杆或锚索,且锚杆或锚索的预留外露长度大于1.5m,以确保锚索张拉有足够的长度。[0021] 一种卵石层湿法钻进施工设备,包括锚杆钻机、钻杆和钻具,锚杆钻机、钻杆和钻具为常规用的锚杆钻孔设备,锚杆钻机包括钻孔机和推送导轨,钻孔机在推送导轨上滑动,推送导轨设立所需钻孔的外部,本设备还包括套管推送组件和套管定心组件,钻杆还包括分别用以安装套管推送组件和套管定心组件的第一附加杆和第二附加杆,套管推送组件包括固定套,固定套固定安装在第一附加杆上,固定套上转动安装有若干个推送杆,推送杆的具体数量大于等于三个,推送杆靠近钻具的一端,即靠近钻孔推进方向的一端转动安装有推送卡座,推送卡座上设置有与套管端口相互卡合的L形结构,推送杆上固定连接有桨叶板,由于施工工艺为湿法成孔施工,孔内有水和泥浆,且套管推送组件跟随钻杆旋转推进时,推送杆与桨叶板受水泥浆的反向推动向外扩张,因此,受水泥浆的反向挤压,可以自主的推动推送杆以及推送卡座向外扩张,并与套管端口卡合,从而在钻孔推进时利用钻杆的前进推套管进行同步推送,提高套管施工的便捷性和稳定性,且由于推送杆可进行适应性转动变化,因此可以适应不同管径的套管,并进行跟进推送。[0022] 在一个优选的实施方式中,套管定心组件包括滑套,滑套滑动安装在第二附加杆上,第二附加杆的两端设置有对滑套进行限位的限位结构,滑套的外部设置有若干个形导向杆,形导向杆的弯折部位朝着远离滑套的方向设置,形导向杆靠近钻孔推进方向的一端与滑套的外部转动连接,形导向杆与滑套之间以及推送杆与第一附加杆之间均设置有偏转同步器,偏转同步器用于控制所有的推送杆或者所有的形导向杆同步且同量转动,确保推送卡座和形导向杆变化时,仍旧能够支撑套管与钻杆同轴。[0023] 在一个优选的实施方式中,偏转同步器包括滑环,滑环的外部转动套装有齿轮环,滑环的外部固定连接有若干个滑动导套,滑动导套中滑动安装有导向齿条杆,即导向齿条杆在滑动导套的导向下,始终沿切向与齿轮环啮合;在套管推送组件中滑环与第一附加杆滑动套接,导向齿条杆分别与对应的推送卡座固定连接,从而确保推送杆开张变化时,各个推送卡座能够同步扩张,对套管进行挤压;套管定心组件中的滑环滑动安装在滑套的外部,导向齿条杆与形导向杆的中部转动连接,进而在形导向杆发生转动变化时,也可以做到同步同量。[0024] 在一个优选的实施方式中,偏转同步器还包括定位凸环,定位凸环与滑环之间设置有高压弹性件,高压弹性件可选用高压弹簧;套管推送组件中,定位凸环位于滑环远离固定套的一侧,且定位凸环与第一附加杆固定连接;套管定心组件中,定位凸环位于滑环远离滑套的一侧,且定位凸环与滑套固定连接,两组偏转同步器的安装方式,目的均是为推送杆或者形导向杆提供一个向外扩张的弹力,从而使推送卡座可以自主的与管套端口卡合,形导向杆也可以自主的与两层套管贴合导向。[0025] 在一个优选的实施方式中,推送卡座上的L形结构为径向转柱和轴向转柱,径向转柱和轴向转柱均与推送卡座转动连接,且径向转柱与轴向转柱垂直设置,使用时,径向转柱紧贴管口,轴向转柱紧贴套管内壁,对套管进行稳定的卡合与推送。[0026] 本发明的技术效果和优点:[0027] 1、本发明通过根据现场条件,采用多层套管进行施工,当第一层套管卡钻或推进难度较大时,缩小套管的直径,进行第二层套管的跟管钻进,同时缩小钻头直径,循环往复,在确保不减少设计钻孔直径的情况下,完成卵石层钻孔的施工,且本工艺施工方便,施工工艺简单,施工作业时间短,有利于节约施工工期,且在漏浆严重区域,采用多套管施工工艺,技术方案全面,安全可控,不影响锚固作用力,局部锚固效果较好,可穿越卵石层,技术上安全可靠;[0028] 2、本发明通过在钻杆上加装套管推送组件,使推送卡座上的L形结构与套管端口接触卡合,并通过钻杆的转动推进,使套管推送组件将套管向内推送,且推送杆与桨叶板受水泥浆的反向推动向外扩张,因此,受水泥浆的反向挤压,可以自主的推动推送杆以及推送卡座向外扩张,并与套管端口卡合,从而在钻孔推进时利用钻杆的前进推套管进行同步推送,并适应不同管径的套管,需要使用多层套管时,均可进行自适应的推送,无需更换对套管的推送结构,减少设备的使用量;[0029] 3、本发明通过加装套管定心组件同时,将套管置于套管推送组件和套管定心组件之间,借助推送卡座的卡合与推送,使套管的另一端套在形导向杆的左半部的外侧,靠近与其配合的上一层套管时,借助多个形导向杆的右半部的导向以及受挤压时的同步变化,使套管与钻杆同轴跟进,并顺利进入上一层套管中,不会发生干涉和卡死现象,从而提高了套管安装和推动的精准性和稳定性。附图说明[0030] 图1为本发明的施工流程图;[0031] 图2为本发明多层套管施工工艺原理图;[0032] 图3为本发明的施工设备图;[0033] 图4为本发明套管推送组件的结构示意图;[0034] 图5为本发明套管推送组件在孔内前行时推送杆与水泥浆之间的运动分析图;[0035] 图6为本发明套管推送组件的工作状态图;[0036] 图7为本发明采用四个推送杆时图6中套管推送组件的右视图;[0037] 图8为本发明采用三个推送杆时图6中套管推送组件的右视图;[0038] 图9为本发明在套管定心组件的支撑下内层套管靠近其相互配合的外层套管时的结构示意图。[0039] 图10为本发明在套管定心组件的支撑下内层套管即将进入其相互配合的外层套管时的结构示意图[0040] 附图标记为:1、锚杆钻机;11、钻孔机;12、推送导轨;2、钻杆;21、第一附加杆;22、第二附加杆;3、钻具;4、套管推送组件;41、固定套;42、推送杆;421、桨叶板;43、推送卡座;431、径向转柱;432、轴向转柱;5、套管定心组件;51、滑套;52、形导向杆;6、偏转同步器;

61、滑环;62、齿轮环;63、滑动导套;64、导向齿条杆;65、定位凸环;66、高压弹性件。

具体实施方式[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0042] 实施例1[0043] 参照说明书附图1,本实施例提供一种卵石层湿法钻进施工工艺,包括以下步骤:[0044] 步骤一、施工准备,测量放线,根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高等进行测量放样定位,并做好标记,每根锚索测放后,应经技术部复核后方可施工。[0045] 步骤二、成孔试验,根据原地质勘察报告,进行成孔试验,根据岩土层中卵石层的分布规律及条件,在成孔过程中首先采用常规干法冲击钻孔施工,在遇到卵石层时,采用湿法成孔工艺,湿法成孔工艺步骤如下:[0046] S1、使用锚杆钻机1,钻杆2和钻具3进行钻孔,将原有钻孔机11的轴换成防水的轴,确保送风送水时不会漏水;[0047] S2、在锚杆钻机1上的接风口处设置一个三通接口,一根接风,一根接高压水或稀泥浆,通入钻杆2中;[0048] S3、钻孔时先开启控制风管的阀门,紧接着开接水的阀门,同时钻进,利用高风压、水压将孔内泥浆吹出,钻进过程中若遇到卵石层,将土层钻具换成岩层钻具,重复以上步骤,直至钻至设计深度(钻孔深度要大于设计深度2.0m)。[0049] S4、钻孔过程中若遇到塌孔现象时全段采用水泥浆护壁,若无上述现象,则可用清水进行钻孔,水泥浆护壁施工中水泥用量为23?26kg/m,优选25kg/m,水泥浆的水泥与水的配比为1.5:1~1.2:1,具体根据土层、土层含水量及成孔等情况适当调整;[0050] 若湿法成孔工艺能够成功穿越卵石层,直接采用该方法持续施工直至成孔完毕后,实施步骤五,若在成孔过程中出现塌孔、浆液漏浆、卡钻等现象,则实施步骤三;[0051] 步骤三、钻孔机11、钻杆2和钻具3退出,重新在原孔所处区域加套管进行钻进,通过在钻杆2中加装套管推送组件4,并使用套管推送组件4对套管进行跟进推送,若一层套管可成功穿越卵石层并成孔,则直接实施步骤五,若第一层套管出现卡钻或推进难度较大的现象时,实施步骤四;[0052] 步骤四、钻孔机11、钻杆2和钻具3退出,增加一层套管,该套管直径小于上一层套管直径,同时缩小钻具3的直径并进行更换,将增加的套管置于套管推送组件4和钻具3之间,套管随钻具3和钻杆2跟进,循环往复,在确保不减少设计钻孔直径的情况下,完成卵石层钻孔的施工;[0053] 步骤五、成孔完成后,应立即进行洗孔,洗孔时应先用清水洗孔,必要时,可送入高压空气,以保证孔内泥浆排出,直到出现较稀泥浆为止;[0054] 步骤六、下放锚杆或锚索,洗孔完成后将对应的锚杆或锚索装入孔中,为了保证孔内泥浆较彻底洗净,且破坏孔壁上的浓度,在清水洗孔后应采用高压空气洗孔,高压气管应用铁管伸至孔内,气管低端封死,底部500mm范围内布置4 5个排出气孔,底部气管的直径应~在10mm以上。洗孔时,应慢慢来回移动气管,从孔底洗起转动的同时并缓慢拔出气管,水泥浆的比重为1.3 1.4之间,水泥用量为48?52Kg/m,优选50Kg/m,气管的拔出速度在1m/min之~

内,每根锚索洗孔时间大于等于10min(可根据现场实际情况进行调整);水泥浆置换完成之后,应立即下锚索。下锚索之前,应重新检查锚索质量,确保满足要求后方可下放;下锚索时,应防止锚索扭压弯曲、注浆管开裂等;同时注浆管应随索下放,下索时应避免对中支架(架线环)、承载体等移位。当锚索无法下放至设计深度时,应拔出锚索,重新扫孔,洗孔后方可下锚索,不得挤压锚。下锚索时应特别注意锚索的预留长度,锚索的预留外露长度不得小于1.5m,以确保锚索张拉有足够的长度;

[0055] 步骤七、向孔中注入水泥浆,气管拔出的同时应通过注浆管从孔底注入水泥浆,当水泥浆从孔口溢出时,即可停止注浆管,并拔出注浆管和气管;[0056] 步骤八、对锚杆或锚索进行张拉和锚固。[0057] 基于上述施工工艺,施工过程中的应急措施有:钻孔过程中遇强风化岩破碎带而卡钻时,应立即停止钻进,拔出钻具3,进行固浆护壁,固浆护壁工艺具体水泥用量根据现场实际情况由业主、监理、施工单位另行确定。[0058] 若湿法成孔过程仍旧出现漏浆、卡钻、塌孔等现象,则将钻机钻具退出,重新在原孔所处区域进行加套管进行钻进,套管尺寸如下:[0059] 139mm(105mm),168mm(144mm),177mm(150mm),193mm(168mm),[0060] 219mm(190mm),244mm(206mm),273mm(242mm),298mm(273mm),[0061] 339mm(313mm),406mm(381mm),473mm(451mm),508mm(475mm)[0062] 其中,括号外为外径,括号内为内径,也可考虑其它套管及不同壁厚和内径的情况。[0063] 以岩土工程中常见的边坡支护钻孔尺寸为例,多层套管工艺考虑如下:[0064] 常见钻孔尺寸 第一层套管尺寸 第二层套管尺寸 第三层套管尺寸 第四层套管尺寸130mm 168mm(144mm) 219mm(190mm) 273mm(242mm) 298mm(273mm)

150mm 193mm(168mm) 244mm(206mm) 298mm(273mm) 339mm(313mm)

170mm 219mm(190mm) 273mm(242mm) 339mm(313mm) 406mm(381mm)

180mm 219mm(190mm) 273mm(242mm) 339mm(313mm) 406mm(381mm)

200mm 244mm(206mm) 298mm(273mm) 339mm(313mm) 406mm(381mm)

[0065] 由于套管长度为8~12m,一般通过1~4节(层)套管,长度约8~48m即可穿越卵石层,继续采用常规的冲击钻进工艺即可达到目标锚固地层。[0066] 在本实施例中,对于易塌孔的卵石地层,采用泥浆护壁进行湿法施工,然后根据现场条件,采用多层套管进行施工,当第一层套管卡钻或推进难度较大时,缩小套管的直径,进行第二层套管的跟管钻进,同时缩小钻头直径,循环往复,在确保不减少设计钻孔直径的情况下,完成卵石层钻孔的施工,且本工艺施工方便,施工工艺简单,利用常规钻进,先增加钻进尺寸,在遇到卵石层时采用湿法(泥浆护壁)、多套管等方式进行保护,所需施工机械设备较少,可形成钻孔结构,本工艺形成的钻孔,在卵石层采用清理泥皮厚不影响锚固效果,可快速钻进,不影响钻孔施工工期,施工作业时间短,有利于节约施工工期,且在漏浆严重区域,采用多套管施工工艺,技术方案全面,安全可控,不影响锚固作用力,局部锚固效果较好,可穿越卵石层,技术上安全可靠。同时,对比传统钻进工艺,不产生污染,进而使本工艺可以有效缩短工期,节约成本,减少施工机械及材料的投入。[0067] 实施例2[0068] 参照说明书附图3,一种卵石层湿法钻进施工工艺及设备,一种卵石层湿法钻进施工设备,包括锚杆钻机1、钻杆2和钻具3,锚杆钻机1、钻杆2和钻具3为常规用的锚杆钻孔设备,具体结构不再过多描述,锚杆钻机1包括钻孔机11和推送导轨12,钻孔机11在推送导轨12上滑动,推送导轨12设立所需钻孔的外部,并根据实际场所以及钻孔角度进行安装和固定,钻杆2有多个单元杆组成,正常使用时,在靠近锚杆钻机1的一端逐渐加装单元杆,并反复控制钻孔机11移动推进进行钻孔,此操作中,单元杆的相互可拆卸连接、单元杆的加装,以及钻孔机11的控制均采用锚杆钻机设备中通用的结构方法,因此,本实施例中也不再进行描述,对于步骤三至四中所需的套管添加,本设备还包括套管推送组件4和套管定心组件

5,钻杆2还包括分别用以安装套管推送组件4和套管定心组件5的第一附加杆21和第二附加杆22,且第一附加杆21与第二附加杆22与单元杆的连接方式相同,可相互组装,也可以在二者之间加装单元杆以适应实际使用长度,且只需安装两层套管时,可以不使用套管定心组件5,套管推送组件4包括固定套41,固定套41固定安装在第一附加杆21上,固定套41上转动安装有若干个推送杆42,推送杆42的具体数量大于等于三个,推送杆42靠近钻具3的一端,即靠近钻孔推进方向的一端转动安装有推送卡座43,推送卡座43上设置有与套管端口相互卡合的L形结构,推送杆42上固定连接有桨叶板421,使用时,在步骤三和四中,将钻杆2和钻具3推出更换的同时,即可对套管进行放置,即在钻杆2未重新与钻孔机11连接前,在套管放置在孔附近时,可以将钻杆2的底端,即钻具3穿过该套管,并使套管推送组件4到达套管的端部,当施工深度较深时,也可在钻杆2与钻孔机11连接处断开,从钻杆2的顶部将套管沿钻杆2放下,由于推送杆42可以向内翻转收缩,因此套管可以顺利通过套管推送组件4,在套管通过套管推送组件4后,推送杆42通过向外转动张开,使推送卡座43上的L形结构与套管端口接触卡合,并通过钻孔加工时钻杆2的转动推进,使套管推送组件4将套管向内推送,且此时施工转为湿法成孔施工,孔内有水和泥浆,且套管推送组件4跟随钻杆2旋转推进时,推送杆42与桨叶板421受水泥浆的反向推动向外扩张,因此,受水泥浆的反向挤压,可以自主的推动推送杆42以及推送卡座43向外扩张,并与套管端口卡合,从而在钻孔推进时利用钻杆2的前进推套管进行同步推送,提高套管施工的便捷性和稳定性,且由于推送杆42可进行适应性转动变化,因此可以适应不同管径的套管,并进行跟进推送,尤其是在本实施例中,需要使用多层套管时,均可进行自适应的推送,无需更换对套管的推送结构,减少设备的使用量。

[0069] 在步骤四中,如果套管只需要两层时,内层套管均可直接插进外层套管中,顺着外层套管推进,但当套管层数大于两层时,后投入的内层套管,在推进过程中,其端口容易与其他已经安置的套管端壁发生触碰或抵压卡死,导致最内层的套管不易推进,因此需要加装套管定心组件5对套管进行导向,本实施例提供以下技术方案:[0070] 套管定心组件5包括滑套51,滑套51滑动安装在第二附加杆22上,第二附加杆22的两端设置有对滑套51进行限位的限位结构,滑套51的外部设置有若干个形导向杆52,形导向杆52的弯折部位朝着远离滑套51的方向设置,形导向杆52靠近钻孔推进方向的一端与滑套51的外部转动连接,形导向杆52与滑套51之间以及推送杆42与第一附加杆21之间均设置有偏转同步器6,偏转同步器6用于控制所有的推送杆42或者所有的形导向杆52同步且同量转动,确保推送卡座43和形导向杆52变化时,仍旧能够支撑套管与钻杆2同轴。[0071] 基于上述技术方案,偏转同步器6包括滑环61,滑环61的外部转动套装有齿轮环62,滑环61的外部固定连接有若干个滑动导套63,滑动导套63中滑动安装有导向齿条杆64,即导向齿条杆64在滑动导套63的导向下,始终沿切向与齿轮环62啮合;如图6所示,在套管推送组件4中滑环61与第一附加杆21滑动套接,导向齿条杆64分别与对应的推送卡座43固定连接,从而确保推送杆42开张变化时,各个推送卡座43能够同步扩张,对套管进行挤压;

如图9所示,套管定心组件5中的滑环61滑动安装在滑套51的外部,导向齿条杆64与形导向杆52的中部转动连接,进而在形导向杆52发生转动变化时,也可以做到同步同量。

[0072] 基于上述技术方案,偏转同步器6还包括定位凸环65,定位凸环65与滑环61之间设置有高压弹性件66,高压弹性件66可选用高压弹簧;如图6所示,套管推送组件4中,定位凸环65位于滑环61远离固定套41的一侧,且定位凸环65与第一附加杆21固定连接;如图9所示,套管定心组件5中,定位凸环65位于滑环61远离滑套51的一侧,且定位凸环65与滑套51固定连接,两组偏转同步器6的安装方式,目的均是为推送杆42或者形导向杆52提供一个向外扩张的弹力,从而使推送卡座43可以自主的与管套端口卡合,形导向杆52也可以自主的与两层套管贴合导向,在钻杆2和钻具3取出更换时,将套管置于套管推送组件4和套管定心组件5之间,借助推送卡座43的卡合与推送,使套管的另一端套在形导向杆52的左半部的外侧,并利用高压弹性件66的弹力推送,使形导向杆52主动扩张对套管进行定心支撑,在内层套管的推进,并靠近与其配合的上一层套管时,借助多个形导向杆52的右半部的导向,使形导向杆52的一部分先进入上一层套管中,且由于多个形导向杆52同步变化,所以仍旧可以使套管与钻杆2同轴跟进,并在形导向杆52受到上一层套管阻力难以前行时,推送杆42的继续推送以及滑套51与第二附加杆22的适应性滑动,使得内层套管挤压形导向杆52的左半部,如图10所示,即可使形导向杆52完全进入上一层套管中,不会发生干涉和卡死现象,而当需要取出钻杆2和钻具3时,套管定心组件5的反向运动,使形导向杆52被收缩挤压,即可反向拉出套管,从而提高了套管安装和推动的精准性和稳定性。[0073] 进一步的,在上述技术方案中,推送卡座43上的L形结构为径向转柱431和轴向转柱432,径向转柱431和轴向转柱432均与推送卡座43转动连接,且径向转柱431与轴向转柱432垂直设置,使用时,径向转柱431紧贴管口,轴向转柱432紧贴套管内壁,对套管进行稳定的卡合与推送。

[0074] 在本实施例中,实施场景具体为:使用时,将套管置于套管推送组件4和套管定心组件5之间,使推送卡座43上的L形结构与套管端口接触卡合,并通过钻杆2的转动推进,使套管推送组件4将套管向内推送,且此时施工转为湿法成孔施工,孔内有水和泥浆,且套管推送组件4跟随钻杆2旋转推进时,推送杆42与桨叶板421受水泥浆的反向推动向外扩张,因此,受水泥浆的反向挤压,可以自主的推动推送杆42以及推送卡座43向外扩张,并与套管端口卡合,从而在钻孔推进时利用钻杆2的前进推套管进行同步推送,同时,由于高压弹性件66提供了弹力,也促使推送卡座43可以自主的与管套端口卡合,并适应不同管径的套管,需要使用多层套管时,均可进行自适应的推送,无需更换对套管的推送结构,减少设备的使用量,当套管层数大于两层时,利用装套管定心组件5对套管进行导向,并配合套管推送组件4对套管进行定心定位,在钻杆2和钻具3取出更换时,将套管置于套管推送组件4和套管定心组件5之间,借助推送卡座43的卡合与推送,使套管的另一端套在形导向杆52的左半部的外侧,并利用高压弹性件66的弹力推送,使形导向杆52主动扩张对套管进行定心支撑,在内层套管的推进,并靠近与其配合的上一层套管时,借助多个形导向杆52的右半部的导向,使形导向杆52的一部分先进入上一层套管中,且由于多个形导向杆52同步变化,所以仍旧可以使套管与钻杆2同轴跟进,并在形导向杆52受到上一层套管阻力难以前行时,推送杆42的继续推送以及滑套51与第二附加杆22的适应性滑动,使得内层套管挤压形导向杆52的左半部,如图10所示,即可使形导向杆52完全进入上一层套管中,不会发生干涉和卡死现象,而当需要取出钻杆2和钻具3时,套管定心组件5的反向运动,使形导向杆52被收缩挤压,即可反向拉出套管,从而提高了套管安装和推动的精准性和稳定性。

[0075] 最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。



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“卵石层湿法钻进施工工艺及设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
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