[發明專利]一種穿越碎石地層的鉆進工具

在審

• 申請號: 202110068764.4
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112878900A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 劉芳
• 申請（專利權）人: 天津市華普生產力促進有限公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B12/00;E21B15/00;E21B3/02;E21B33/13;E21B10/43
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 龍濤

1.一種穿越碎石地層的鉆進方法，包括如下施工步驟：S1，在地基加固區域內，采用常規鉆頭連接鉆桿，自地面向碎石地層施工多個鉆孔；

S2,當鉆進至上部碎石地層時，提鉆，注漿，注入的漿體為粉煤灰漿體；在孔口安裝井口裝置，井口裝置采用一個四通結構，上路連接壓力表，下路連接鉆孔，水平兩路中一路連接注漿管路，一路連接注水管路；先注水沖刷管路以及上部碎石地層中碎石間的間隙，再注漿，之后交替泵注漿體和清水；

S3,注漿結束后，采用穿碎石鉆進工具沿著原鉆孔進行鉆進，該穿碎石鉆進工具包括動力段和護壁段，兩者同軸設置，動力段包括自上而下的鉆桿連接段、喇叭形過渡段、上連接段，護壁段包括自上而下的下連接部、護壁筒、多個鉆進部，上連接段通過其下端的上連接部與下連接部可插拔連接；將鉆桿連接段上部與鉆桿連接，鉆進部切割上部碎石地層內碎石與充填體，直至鉆進至上部碎石地層的底板一定深度處，此時護壁段頂端位于上部碎石地層完整頂板內一定范圍；

與此同時，內部鉆進系統也工作，該內部鉆進系統具體為在過渡段內部水平設置支撐架，支撐架上固定驅動電機，驅動電機輸出軸上連接內鉆桿，內鉆桿上部設置有多層羽翼狀刀片，每層均勻設置2個以上，內鉆桿底部連接有階梯鉆頭；啟動驅動電機以驅動內鉆桿旋轉，帶動階梯鉆頭、羽翼狀刀片切割鉆進工具內部的碎石；

S4，提鉆，動力段隨著鉆桿一起提升至地面，下部的護壁段留在上部碎石地層中，將上部碎石地層與鉆孔內部空間隔絕；

S5，采用常規鉆頭連接鉆桿，繼續沿著原鉆孔鉆進，此時鉆頭在護壁段的保護下從其內部穿過上部碎石層；

S6，繼續鉆進，當鉆進至下部碎石地層時，提鉆，之后注漿，注漿方法同步驟S2；

S7，注漿結束后，采用水泥漿封孔至距地表一定距離，然后放入鋼筋籠，繼續灌注水泥漿形成鋼筋水泥樁用以加固淺層地基。

2.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，步驟S1中，鉆孔孔徑小于護壁筒的外徑。

3.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，步驟S2中，采用常壓注漿高壓注水的注入方案。

4.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，步驟S3中，整個鉆進過程自鉆桿內部泵入泥漿沖洗液。

5.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，上連接段的直徑大于鉆桿連接段的直徑，各鉆進部沿著護壁筒周向間隔、均勻設置，階梯鉆頭底端高于護壁段底端。

6.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，在上連接段內部設置有固定內鉆桿的裝置，該裝置包括同軸固定在內鉆桿上的軸承，固定在上連接段內壁的固定塊，水平設置的支撐桿一端與軸承外圈固定連接一端與固定塊固定連接。

7.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，階梯鉆頭由多個結構相同，自上而下可拆卸連接的分鉆頭組成，各分鉆頭均包括頭部和連接桿，頭部包括基部、刀翼、第一鉆齒，連接桿一端為連接公頭，另一端與基部固定連接，基部為圓柱狀，刀翼沿圓周方向均勻、間隔設于基部的邊沿位置，并形成多個碎屑槽，多個第一鉆齒分別設于各個刀翼的邊沿位置，在基部正中心設置有可與相鄰分鉆頭的連接公頭可拆卸連接的連接母頭，各分鉆頭頭部的直徑自上而下逐漸減小成階梯狀。

8.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，下連接部包括與護壁筒頂端連接的連接臺，連接臺外圈與護壁筒連接，連接臺內圈與連接筒底端連接，連接筒外壁軸向間隔設置有凸出板；上連接部的管壁上均勻、間隔切割有與凸出板匹配的連接槽，所述連接槽能夠卡住凸出板，連接筒可以插入中空的上連接部內。

9.根據權利要求1所述的一種穿越碎石地層的鉆進方法，其特征在于，每個鉆進部包括設置于護壁筒外周的刀翼塊和設置于護壁筒內周的刀翼塊；每個刀翼塊外側面沿軸向設置有兩排第二鉆齒，每個弧形刀翼塊下端面沿其弧形中心線設置有多個第二鉆齒，所有鉆進部下端面的第二鉆齒所在的圓與護壁筒是同心圓。