CN105178858B - 一种用于双管高压旋喷工艺的钻具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于双管高压旋喷工艺的钻具，它包括进浆总成、钻杆、钻头，所述进浆总成包括进浆通道、第一高压进浆芯管、进气通道、第一气管，在钻杆内设置有第二进浆芯管、第二气管，在钻杆的下端设有钻套，在钻套内设置有三通接头，三通接头的下端两出口处均设置高压喷浆嘴，在钻套的下端设有出气孔。本发明通过设置进浆通道和进气通道，用二管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体，随着钻具的旋转、摆动与提升，在高压浆液和在其外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，将浆液与土粒强制搅拌混合，凝固后形成一个圆柱状固结体，以达到加固地基或止水防渗的目的，有效提高了施工效率和成桩的质量。

Description

一种用于双管高压旋喷工艺的钻具

技术领域

本发明涉及一种用于双管高压旋喷工艺的钻具。

背景技术

当前在软基处理施工领域，常见的地基加固的方法是水泥注浆法，是将水泥浆液注入到地基中，以加强地基的承载力。在水泥注浆过程中，常采用单通道钻具进行施工，采用干喷或湿喷搅拌工艺，但采用上述单通道钻具设备施工则存在功能单一，适应性差的缺点，在有暗流或湿度较大的软土地质环境下（如沿海、沿江等地区）施工时，注入浆液易随暗流流走，成桩效果差。且现有钻具的钻杆由多段钻杆通过接头相连接而成，在施工时需要重复拆装钻杆，费时费力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种成桩效果好，且在施工中不需要重复拆装钻杆的用于双管高压旋喷工艺的钻具。

本发明所采用的技术方案为：一种用于双管高压旋喷工艺的钻具，它包括进浆总成、与进浆总成相连的钻杆和与钻杆下端相连接的钻头，其特征在于所述进浆总成包括进浆通道、与进浆通道密封连接的第一进浆芯管、进气通道、与进气通道密封连接的第一气管，所述第一气管套装在第一进浆芯管外，在钻杆内设置有第二进浆芯管与第一进浆芯管连通，在钻杆与第二进浆芯管之间设置有与第一气管相连通的第二气管，在钻杆的下端连接有钻套，在钻套内设置有三通接头，所述三通接头的上端内孔与第二进浆芯管密封连接，三通接头的下端两出口处均设置高压喷浆嘴，在钻套与三通接头之间设置有与第二气管相连通的气室，在钻套的下端设置有与气室相连通空气出气孔。

按上述技术方案，在所述钻套通过锥螺杆与钻杆相连接。

按上述技术方案，在钻套的下端设置有喷套，所述出气孔设置在喷套上。

按上述技术方案，所述气室包括上气室和下气室，在第二气管与三通接头之间设置有一定的轴向间距，构成上气室，在喷套与高压喷浆嘴之间设置有径向间距，构成下气室，三通接头上设置有轴向偏心孔，该轴向偏心孔连通上气室与下气室。

按上述技术方案，所述钻头为锥形钻头。

按上述技术方案，在钻杆内依次连接有多根第二进浆芯管，相邻第二进浆芯管通过过渡接头密封连接，在所述过渡接头的中心设置过流孔。

按上述技术方案，在钻杆内设置有多个第二气管，各个第二气管依次相连，相邻第二气管通过死接头相连，所述死接头与钻杆卡瓦焊接固定。

按上述技术方案，所述进浆总成通过钻杆法兰与钻杆相连接。

按上述技术方案，所述钻杆由套管与钻杆卡瓦依次交替焊接而成。

本发明所取得的有益效果为：1、本发明通过设置高压进浆通道和低压进气双通道，当钻头钻进土层的预定位置后，同时将高压水泥浆和低压空气两种介质横向喷射出，其中，高压进浆通道内的浆液的压力高达20～40MPa，其形成射流作用，用于冲切、扰动、破坏土体，随着钻具的旋转、摆动与提升，在高压浆液和在其外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的，有效提高了施工效率和成桩的质量。2、本发明利用射流作用切割掺搅地层，在钻头外部不需要再设置搅拌叶片，进一步简化了钻头的结构；3、本发明的钻杆由套管与钻杆卡瓦依次交替焊接而成，使钻杆的高度整体固定，其在施工过程中通过动力***驱动，在施工中不需要重复拆装钻杆，省时省力；4、本发明受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间影响小，可广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、（亚粘土）、粉土（亚砂土）、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层，可作为既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作为基础防渗之用；可作为施工中的临时措施（如深基坑侧壁挡土或挡水、防水帷幕等），也可作为永久建筑物的地基加固、防渗处理。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明中进浆总成的结构图。

图3为本发明中钻杆上端的结构图。

图4为本发明中钻头的结构图。

图5为本发明中钻头的外形图。

图6为本发明中三通接头的主剖视图。

图7为本发明中三通接头的俯视图。

图中，1、进浆弯头，2、密封体，3、进气弯头，4、芯管，5、双法兰，6、密封组件，7、大缸套，8、第一进浆芯管，9、第一气管，10、钻杆上法兰，11、钻杆下法兰，12、第二进浆芯管，13、第二气管，14、钻杆，15、死接头，16、过渡接头，17、固定套，18、钻杆卡瓦，19、锥螺杆，20、方套，21、钻头柄，22、钻套，23、三通接头，24、高压喷浆嘴，25、喷套，26、喷套座，27钻头，28、上气室，29、下气室，30、出气孔，31、轴向偏心孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2、3所示，本实施例提供了一种用于双管高压旋喷工艺的钻具，它包括进浆总成、与进浆总成通过钻杆上、下法兰10、11相连接的钻杆14和与钻杆下端相连接的锥形钻头27。

所述进浆总成包括由进浆弯头1、进气弯头3、密封体2、双法兰5、芯管4、大缸套7、第一气管9及密封组件6、轴承组成。双法兰5通过螺栓将密封管2、大缸套7联接在一起，在密封管2的侧面上安装进气弯头3、顶部安装进浆弯头1，第一进浆芯管8与密封管2 之间采用UN型密封圈密封。在大缸套7的内部设置芯管4，芯管4套装在第一进浆芯管8外，其上端与密封体2内的进气通道相连通，既作为进气通道也起到保护第一进浆芯管8的作用，芯管4的下端与第一气管9相连。在大缸套7与第一气管9之间装有滚动轴承，使第一气管9相对于大缸套5可以转动。第一进浆芯管8采用整体焊接形式，保证高压浆液的密封效果。

所述钻杆14由套管与钻杆卡瓦18依次交替焊接而成，使钻杆的高度整体固定，其在施工过程中通过动力***驱动，在施工中不需要重复拆装钻杆，省时省力。在钻杆14内设置有第二进浆芯管12与第一进浆芯管8连通，各个芯管12依次连接，相邻第二进浆芯管通过过渡接头16密封连接，在所述过渡接头16的中心设置过流孔，用于连通相邻的第二进浆芯管的中心孔；在钻杆14与第二进浆芯管12之间设置有与第一气管相连通的第二气管13，各个第二气管13依次相连，相邻第二气管通过死接头15相连，所述死接头15与钻杆卡瓦18焊接固定。钻杆14的下端通过锥螺杆19依次连接有钻头柄21、钻套22，在锥螺杆19和钻头柄21外设置有方套20，在钻套22内设置有三通接头23，所述三通接头23的上端内孔与第二进浆芯管密封连接，三通接头的下端两出口处均密封连接有高压喷浆嘴24，在钻套20与三通接头23之间设置有与第二气管相连通的高压气室，在钻套22的下端设置有喷套座26、在喷嘴座26内设置有喷套25，其中，喷套25与高压喷浆嘴24相对应，在喷套25上设置有空气出气孔30与气室相连通。所述气室包括上气室28和下气室29，在第二气管与三通接头之间设置有一定的轴向间距，构成上气室28，在喷套25与高压喷浆嘴24之间设置有径向间距，构成下气室29，三通接头23上设置有轴向偏心孔31，该轴向偏心孔31连通上气室与下气室。

本发明通过在钻具内设置高压进浆通道及低压进气通道，当钻头钻进土层的预定位置后，同时将高压水泥浆和低压空气两种介质分别从高压喷浆嘴24和空气出气孔30内横向喷射出，其中，高压进浆通道内的浆液的压力高达20～40MPa，其形成射流作用，用于冲切、扰动、破坏土体，低压空气起到混合搅拌作用，随着钻具的旋转、摆动与提升，在高压浆液和在其外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的。

Claims (6)

1.一种用于双管高压旋喷工艺的钻具，它包括进浆总成、与进浆总成相连的钻杆和与钻杆下端相连接的钻头，其特征在于所述进浆总成包括进浆通道、与进浆通道密封连接的第一进浆芯管、进气通道、与进气通道密封连接的第一气管，所述第一气管套装在第一进浆芯管外，在钻杆内设置有第二进浆芯管与第一进浆芯管连通，在钻杆与第二进浆芯管之间设置有与第一气管相连通的第二气管，在钻杆的下端连接有钻套，在钻套内设置有三通接头，所述三通接头的上端内孔与第二进浆芯管密封连接，三通接头的下端两出口处均设置高压喷浆嘴，在钻套与三通接头之间设置有与第二气管相连通的气室，在钻套的下端设置有与气室相连通出气孔，所述气室包括上气室和下气室，在第二气管与三通接头之间设置有一定的轴向间距，构成上气室，在喷套与高压喷浆嘴之间设置有径向间距，构成下气室，三通接头上设置有轴向通气孔，该轴向通气孔连通上气室与下气室, 在钻杆内依次连接有多根第二进浆芯管，相邻第二进浆芯管通过过渡接头密封连接，在所述过渡接头的中心设置过流孔，在钻杆内设置有多个第二气管，各个第二气管依次相连，相邻第二气管通过死接头相连，所述死接头与钻杆卡瓦焊接固定。

2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述钻套通过锥螺杆与钻杆相连接。

3.根据权利要求1或2所述的钻具，其特征在于，在钻套的下端设置有喷套，所述出气孔设置在喷套上。

4.根据权利要求1或2所述的钻具，其特征在于，所述钻头为锥形钻头。

5.根据权利要求1或2所述的钻具，其特征在于，所述进浆总成通过钻杆法兰与钻杆相连接。

6.根据权利要求1或2所述的钻具，其特征在于，所述钻杆由套管与钻杆卡瓦依次交替焊接而成。