申请/专利权人：沈阳建筑大学

申请日：2018-04-11

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108487869B

主分类号：E21B17/18

分类号：E21B17/18;E02D15/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.09.28#实质审查的生效;2018.09.04#公开

摘要：本发明的一种多功能双套筒回转钻机钻杆，包括：内钻杆和外钻杆；内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔；外钻杆套在内钻杆外且外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔；内钻杆和外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔大小相同；内钻杆的顶部设有内法兰盘，底部为内刀盘；外钻杆的顶部设有外法兰盘，底部为外刀盘。本发明采用内外双套筒钻杆设计，实现钻孔的同时当内、外钻杆的两泄浆孔对准时可实现定向注浆，对于不需要全方位加固的土层可以避开注浆。此外，通过调整内外泄浆孔的重叠面积，可以调整浆液喷出压力，完成对不同条件土层的注浆加固。钻杆可留在地下，向钻杆内放入钢筋笼并浇筑混凝土即可成桩，成桩过程对周围建筑影响小，且桩体强度高。

主权项：1.一种多功能双套筒回转钻机钻杆的施工方法，其特征在于，所述多功能双套筒回转钻机钻杆，包括：内钻杆和外钻杆；所述内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔；所述外钻杆套在所述内钻杆外且外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔；内钻杆和外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同；两钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙；所述内钻杆的顶部设有内法兰盘，底部为内刀盘；所述外钻杆的顶部设有外法兰盘，底部为外刀盘；内钻杆及外钻杆的杆壁上沿圆周方向从下到上设置若干粗细不等的标识线，与内泄浆孔和外泄浆孔中心线对应位置的标识线为粗线，在孔宽度范围内的其他区域每隔1°设置一条细标识线，按照标识线的刻度旋转内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔间的重叠面积，以改变注浆压力；还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，附加内钻杆和附加外钻杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度；所述附加内钻杆的两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长；所述附加外钻杆的两端都设有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长；所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔；所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔；附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同；两附加钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙；所述内钻杆的杆壁上方开设有内定位孔，所述外钻杆的杆壁上方开设有外定位孔，钻孔时通过将定位栓插入外定位孔和内定位孔以确保内钻杆和外钻杆不发生错位旋转；所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度；钻孔时通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，以带动钻杆匀速下钻；所述施工方法包括以下步骤：步骤1：埋设孔口钢护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；步骤2：钻机就位，将外钻杆套在内钻杆外，两者之间用定位栓固定，不能产生相对转动；通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且内泄浆孔和外泄浆孔处于交错状态，根据钻孔深度需多次接长钻杆，其顺序是先卸下内、外钻杆上的定位栓，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘；步骤3：钻进过程中，不断采用泥浆循环进行清渣，从钻杆内注入泥浆，杆外导出土渣；步骤4：钻到所需深度后，卸下钻机钻头，根据所需注浆压力按照标识线转动内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔的重叠面积，当内钻杆和外钻杆杆壁上的粗标识线完全重合时，表示内钻杆和外钻杆的泄浆孔孔口完全对准；将钢棒插入最上端重叠的内泄浆孔和外泄浆孔，将内钻杆和外钻杆固定；步骤5：调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；步骤6：完成注浆后，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。

全文数据：一种多功能双套筒回转钻机钻杆及其施工方法技术领域[0001]本发明属于工程机械技术领域，尤其涉及一种多功能双套筒回转钻机钻杆及其施工方法。背景技术[0002]近年来，我国城市发展快速，地面交通拥堵严重，人们也越来越重视地下空间资源的利用，为缓解地面交通压力，建设地铁和相关配套设施已成我国各大中城市发展的趋势。在既有地铁隧道周围施工新建结构物的桩基础时，将会对地铁结构产生不利影响。因此，应事先对邻近地铁隧道一定深度范围内的土地采取注浆加固措施，以减小新建筑桩基础施工过程中可能引起的地铁隧道结构偏移、沉降及过度变形。[0003]现有的回转钻机，仅具有钻孔的单一功能，无法完成钻孔成桩前对土体的注浆加固施工作业。并且，米用现有回转钻机钻孔时，钻杆外与土体直接接触，进行钻进，施工过程对周围土体扰动很大。成桩时还要先拔出钻杆，在放入钢筋笼后，重新插入混凝土导管，且需要一边灌注混凝土一边上提导管，施工操作繁琐。发明内容[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种多功能双套筒回转钻机钻杆及其施工方法，可实现一定范围内的单向注浆同时可成粧，结构简单、使用性强。通过旋转内钻杆调整内泄浆孔和外泄浆孔重叠的面积以改变注浆压力，在钻孔完成后，可以先对不同的土层进行定向注浆加固。钻杆可留在地下，防止孔壁坍塌，整个钻进及成桩过程中对周围土体扰动小。[0005]本发明提供一种多功能双套筒回转钻机钻杆，包括：内钻杆和外钻杆;所述内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔;所述外钻杆套在所述内钻杆外且外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔；内钻杆和外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同；两钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙;所述内钻杆的顶部设有内法兰盘，底部为内刀盘；所述外钻杆的顶部设有外法兰盘，底部为外刀盘。[0006]在本发明的多功能双套筒回转钻机钻杆中，所述内钻杆的杆壁上方开设有内定位孔，所述外钻杆的杆壁上方开设有外定位孔，钻孔时通过将定位栓插入外定位孔和内定位孔以确保内钻杆和外钻杆不发生错位旋转。[0007]在本发明的多功能双套筒回转钻机钻杆中，所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度。[0008]在本发明的多功能双套筒回转钻机钻杆中，钻孔时通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，以带动钻杆匀速下钻。[0009]在本发明的多功能双套筒回转钻机钻杆中，内钻杆及外钻杆的杆壁上沿圆周方向从下到上设置若干粗细不等的标识线，与内泄浆孔和外泄浆孔中心线对应位置的标识线为粗线，在孔宽度范围内的其他区域每隔1°设置一条细标识线，按照标识线的刻度旋转内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔间的重叠面积，以改变注浆压力。[0010]在本发明的多功能双套筒回转钻机钻杆中，还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，附加内钻杆和附•力P夕卜I占杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度;所述附加内钻两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长;所述附加外钻杆的两端者M交有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长；[0011]所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔;所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔;附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同；两附加钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙。[0012]本发明还提供一种多功能双套筒回转钻机钻杆的施工方法，包括以下步骤：[0013]步骤1:埋设孔口钢护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；[00M]步骤2:钻机就位，将外钻杆套在内钻杆外，两者之间用定位栓固定，不能产生相对转动;通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且内泄浆孔和外泄浆孔处于交错状态，根据钻孔深度需多次接长钻杆，其顺序是先卸下内、外钻杆上的定位栓，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘；[0015]步骤3:钻进过程中，不断采用泥楽循环进行清渔，从钻杆内注入泥衆，杆外导出土渣；[0016]步骤4:钻到所需深度后，卸下钻机钻头，根据所需注浆压力按照标识线转动内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔的重叠面积，当内钻杆和外钻杆杆壁上的粗标识线完全重合时，表示内钻杆和外钻杆的泄浆孔孔口完全对准;将钢棒插入最上端重叠的内泄浆孔和外泄楽孔，将内钻杆和外钻杆固定；[0017]步骤5:调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；[0018]步骤6:完成注浆后，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。[0019]本发明的一种多功能双套筒回转钻机钻杆及其施工方法，其采用内外双套筒钻杆设计，当内外钻杆的两泄浆孔对准时可以实现定向注浆，对于不需要全方位加固的土层可以避开注浆。此外，通过调整内外相应泄浆孔重叠面积的大小，可以调整浆液的喷出压力，完成对不同地质条件土层的注浆加固。注浆完成后，还可直接放入钢筋笼、浇筑混凝土成桩，钻杆可留在地下无需提出，一方面能有效防止孔壁坍塌，另一方面减小施工过程对周围土体的扰动。[0020]本发明结构简单，操作方便，节约材料，实用性强，减小对地质环境的不必要污染。附图说明[0021]图1为本发明的一种多功能双套筒回转钻机钻杆的立体图；[0022]图2为旋转内钻杆时多功能双套筒回转钻机钻杆的状态图；[0023]图3为本发明的一种多功能双套筒回转钻机钻杆进行拼接的剖视图；[0024]图4为本发明的内钻杆的立体图；[0025]图5为本发明的外钻杆的立体图。具体实施方式[0026]如图1至图5所示，本发明的一种多功能双套筒回转钻机钻杆，包括：内钻杆丨和外钻杆2。所述内钻杆1一侧由下至上布置若干个内泄浆孔51;所述外钻杆2套在所述内钻杆丄外且外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔52。内钻杆1和外钻杆2对应位置的内泄浆孔51和外泄浆孔52的大小相同。两钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙。所述内钻杆丄的顶部设有内法兰盘41，底部为内刀盘61;所述外钻杆2的顶部设有外法兰盘42,底部为外刀盘62。[0027]所述内钻杆丨上方吊有钻头，钻孔时通过内法兰盘41连接钻头和内钻杆丨，以带动钻杆匀速下钻。通过钻头带动钻杆旋转，内钻杆1和外钻杆2底部的内刀盘61和外刀盘62匀速下钻，实现钻孔。内钻杆1的杆壁上方开设有内定位孔31，所述外钻杆2的杆壁上方开设有外定位孔32。在下钻前，通过将定位栓9插入外定位孔32和内定位孔31以确保内钻杆1和外钻杆2不发生错位旋转。[0028]所述内钻杆1的长度大于外钻杆2的长度。内钻杆1和外钻杆2的杆壁上沿圆周方向从下到上设置若干粗细不等的标识线，与内泄浆孔51和外泄浆孔52中心线对应位置的标识线为粗线，在孔宽度范围内的其他区域每隔1°设置一条细标识线。[0029]具体实施时，内钻杆1外壁设有第一粗标识线71及若干第一细标识线72,所述外钻杆2外壁设有第二粗标识线81及若千第二细标识线82。按照标识线的刻度旋转内钻杆丨，调整内泄浆孔51和外泄浆孔52间的重叠面积，以改变注浆压力。[0030]如图1所示，内泄浆孔51的口径其中心都在一条坚直直线上，外泄浆孔52的口径其中心都在一条竖直直线上，地面施工人员旋转内钻杆1使第一粗标识线71和第二粗标识线81处于对准状态时，内泄浆孔51和外泄浆孔52对准，重叠面积最大。此时，在最上方泄浆孔处插入钢棒将内钻杆1和外钻杆2固定。同时便可保证地下部分的内泄浆孔51和外泄浆孔52对准，从而实现定向注浆加固。[0031]如图2所示，图中为旋转内钻杆1过程中一种状态图。浆液从两泄浆孔重合部分涌出，其重合部分口径可调节，其主要目的是实现注浆压力可调，针对不同地质条件下的土层，可以采用不同的压力喷射浆液，进行加固，具体情况根据施工时的实际情况选择。内泄浆孔51和外泄浆孔52重叠面积的大小由内、外钻杆的杆壁上的标识线确定，具体操作方法为:通过旋转内钻杆1观察内钻杆1和外钻杆2杆壁上刻度线重叠的状态，进而确定两泄浆孔重叠面积。当内钻杆1杆壁上的第一粗标识线71和外钻杆2壁上的第二粗标识线81重合时，表示内泄浆孔和外泄浆孔完全重合，注浆口径最大、注浆压力最小。此外，内钻杆沿着外钻杆每转过一条细标识线，表示其绕外管转动1°，即内外泄浆孔重叠面积减小，注浆口径减小，注浆压力增加。具体施工中可根据要求调整，进行不同压力下的定向注浆。调整好重叠面积后，根据重費面积大小在最上立而的泄楽孔内插入粗细不等的钢棒，将内钻杆1和外钻杆2固定。[0032]如图3所示，本发明的多功能双套筒回转钻机钻杆还包括:若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，附加内钻杆和附加外钻杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度;所述附加内钻杆的两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长;所述附加外钻杆的两端都设有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长;所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔;所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔;附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同;两附加钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙。[0033]当钻孔深度较深时，需通过内法兰盘41和外法兰盘42多次接长内钻杆1和外钻杆2。其施工顺序依次是先卸下定位栓9,再用螺栓连接内钻杆1和附加内钻杆的内法兰盘41，延长内钻杆1的长度，最后用螺栓连接外钻杆2和附加外钻杆的外法兰盘42,延长外钻杆2的长度，以实现延长钻杆长度，丨两足钻孔深度的需求。[0034]本发明还提供一种多功能双套筒回转钻机钻杆的施工方法，包括以下步骤：[0035]步骤1:埋设孔口钢护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；[0036]步骤2:钻机就位，将外钻杆套在内钻杆外，两者之间用定位栓固定，不能产生相对转动;通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且内泄浆孔和外泄浆孔处于交错状态，根据钻孔深度需多次接长钻杆，其顺序是先卸下内、外钻杆上的定位栓，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘；[0037]步骤3:钻进过程中，不断采用泥浆循环进行清渣，从钻杆内注入泥浆，杆外导出土渣；[0038]步骤4:钻到所需深度后，卸下钻机钻头，根据所需注浆压力按照标识线转动内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔的重叠面积，当内钻杆和外钻杆杆壁上的粗标识线完全重合时，表示内钻杆和外钻杆的泄浆孔孔口完全对准;将钢棒插入最上端重叠的内泄浆孔和外泄浆孔，将内钻杆和外钻杆固定；[0039]步骤5:调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；[0040]步骤6:完成注浆后，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成桩。[0041]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，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。

权利要求：1.一种多功能双套筒回转钻机钻杆，其特征在于，包括：内钻杆和外钻杆;所述内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔;所述外钻杆套在所述内钻杆外且外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔；内钻杆和外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同；两钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙;所述内钻杆的顶部设有内法兰盘，底部为内刀盘；所述外钻杆的顶部设有外法兰盘，底部为外刀盘。2.如权利要求1所述的多功能双套筒回转钻机钻杆，其特征在于，所述内钻杆的杆壁上方开设有内定位孔，所述外钻杆的杆壁上方开设有外定位孔，钻孔时通过将定位栓插入外定位孔和内定位孔以确保内钻杆和外钻杆不发生错位旋转。3.如权利要求1所述的多功能双套筒回转钻机钻杆，其特征在于，所述内钻杆的长度大于外钻杆的长度。4.如权利要求1所述的多功能双套筒回转钻机钻杆，其特征在于，钻孔时通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，以带动钻杆匀速下钻。5.如权利要求1所述的多功能双套筒回转钻机钻杆，其特征在于，内钻杆及外钻杆的杆壁上沿圆周方向从下到上设置若干粗细不等的标识线，与内泄浆孔和外泄浆孔中心线对应位置的标识线为粗线，在孔宽度范围内的其他区域每隔1°设置一条细标识线，按照标识线的刻度旋转内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔间的重叠面积，以改变注浆压力。6.如权利要求1所述的多功能双套筒回转钻机钻杆，其特征在于，还包括若干节用于加长所述内钻杆长度的附加内钻杆和若干节用于加长所述外钻杆长度的附加外钻杆，附加内钻杆和附加外钻杆的节数相同，且附加内钻杆的单节长度大于附加外钻杆的单节长度;所述附加内钻杆的两端都设有内法兰盘，通过连接内法兰盘实现内钻杆的加长;所述附加外钻杆的两端都设有外法兰盘，通过连接外法兰盘实现外钻杆的加长；所述附加内钻杆一侧由下至上布置若干个内泄浆孔;所述附加外钻杆套在所述附加内钻杆外且附加外钻杆一侧由下至上布置若干个外泄浆孔;附加内钻杆和附加外钻杆对应位置的内泄浆孔和外泄浆孔的大小相同;两附加钻杆为空心管状且中间留有一定间距缝隙。7.—种多功能双套筒回转钻机钻杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1:埋设孔口钢护筒，保证定位准确避免孔口坍塌；步骤2:钻机就位，将外钻杆套在内钻杆外，两者之间用定位栓固定，不能产生相对转动;通过内法兰盘连接钻头和内钻杆，钻头带动钻杆旋转且保持匀速下钻，在此过程中保证钻杆垂直且内泄浆孔和外泄浆孔处于交错状态，根据钻孔深度需多次接长钻杆，其顺序是先卸下内、外钻杆上的定位栓，再通过内法兰盘接附加内钻杆，最后通过外法兰盘接附加外钻杆，并用螺栓分别接好两个内法兰盘和两个外法兰盘；步骤3:钻进过程中，不断采用泥浆循环进行清渣，从钻杆内注入泥浆，杆外导出土渣；步骤4:钻到所需深度后，卸下钻机钻头，根据所需注浆压力按照标识线转动内钻杆，调整内泄浆孔和外泄浆孔的重叠面积，当内钻杆和外钻杆杆壁上的粗标识线完全重合时，表示内钻杆和外钻杆的泄浆孔孔口完全对准;将钢棒插入最上端重叠的内泄浆孔和外泄浆孔，将内钻杆和外钻杆固定；步骤5:调整完毕后，在所述内钻杆中放入带双塞的注浆芯管进行注浆，以完成对不同地质条件土层的定向注浆作业；步骤6:完成注浆后，在钻杆内放入钢筋笼，再浇筑混凝土，最终可实现成粧。

百度查询： 沈阳建筑大学 一种多功能双套筒回转钻机钻杆及其施工方法

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