[發(fā)明專利]超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)系統(tǒng)及其施工方法

有效

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• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113530445B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊平;陳馳;吳永哲;劉紅偉;劉欣;張婷;黃日生;牛文;唐宇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué);中交隧道工程局有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/10;E21B17/02;E21B47/02;E21B10/00;E21B21/00
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本發(fā)明公開了超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)系統(tǒng)及其施工方法，所述系統(tǒng)包括孔口裝置、鉆機、鉆桿、鴨嘴楔型鉆頭、測斜儀和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，孔口裝置為鉆桿導(dǎo)向并密封孔口；鉆桿兼作凍結(jié)管，通過梯形絲扣內(nèi)管箍并在鉆桿連接處采用對接焊頭連接；在鴨嘴楔型鉆頭后設(shè)置有線測斜探棒，連接測斜儀實時顯示偏斜并利用鴨嘴楔型鉆頭定向糾偏；泥漿循環(huán)系統(tǒng)與鉆機連接，鉆進(jìn)時循環(huán)沖洗液，鉆進(jìn)至設(shè)計深度后充填注漿。本發(fā)明所述系統(tǒng)及其施工方法對地層擾動小，通過預(yù)補償、優(yōu)選鉆具和鉆進(jìn)中實時糾偏保證超長水平凍結(jié)孔的偏斜滿足設(shè)計要求，根據(jù)地層條件配置不同配比的沖洗液護(hù)壁防止超長鉆孔坍塌，確保超長距離水平凍結(jié)施工安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人工凍結(jié)法施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)系統(tǒng)及其施工方法。

背景技術(shù)

人工凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù)將地層中的水凍結(jié)成冰，形成高強度凍結(jié)壁并隔絕地下水，進(jìn)行地下工程施工的地基加固方法。凍結(jié)法作為一種臨時地基加固方法，因其安全可靠、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，目前已被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)與接收端頭加固、聯(lián)絡(luò)通道加固施工、盾尾刷更換密封止水等城市地下工程施工中。

隨著城市地下工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，地下既有建筑物、構(gòu)筑物不斷增多，凍結(jié)法施工不斷涌現(xiàn)出新的難題，尤其是水平凍結(jié)的距離不斷加長，對凍結(jié)孔偏斜控制的難度也不斷增大，凍結(jié)孔的偏斜控制是凍結(jié)施工能否成功的關(guān)鍵。水平鉆進(jìn)過程中，鉆具前端受鉆具自重影響的下垂、鉆具順時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的右旋力以及鉆屑在鉆具底部的沉積等，都會造成鉆孔偏斜。若某鉆孔發(fā)生偏斜，與設(shè)計角度差異過大，就會嚴(yán)重降低凍結(jié)帷幕厚度，成為整個凍結(jié)帷幕的弱點，甚至工程失敗。且超長距離水平凍結(jié)多采用雙向鉆孔布設(shè)凍結(jié)管，在中間位置搭接，一旦發(fā)生偏斜，相互搭接不到位，可能會導(dǎo)致凍結(jié)帷幕無法閉合，無法承載封水，引發(fā)工程事故。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在打設(shè)超長水平凍結(jié)孔時，控制凍結(jié)孔偏斜在設(shè)計范圍內(nèi)，保證凍結(jié)壁的規(guī)整密閉，凍結(jié)施工安全可靠，本發(fā)明提供了超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)系統(tǒng)及其施工方法。

技術(shù)方案：

超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括孔口裝置、鉆機、鉆桿、鴨嘴楔型鉆頭、測斜儀和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，孔口裝置為鉆桿導(dǎo)向并密封孔口；鉆桿兼作凍結(jié)管，通過梯形絲扣內(nèi)管箍并在鉆桿連接處采用對接焊頭連接；在鴨嘴楔型鉆頭后設(shè)置有線測斜探棒，連接測斜儀實時顯示鉆頭偏斜；鉆機與鉆桿利用異徑接頭連接；泥漿循環(huán)系統(tǒng)與鉆機連接。

優(yōu)選的，孔口裝置包括孔口管、小閘閥、球閥和密封盒?？卓诠転殇摴?，定位后用不少于3根膨脹螺絲固定在管片上，用螺栓連接球閥和密封盒。

優(yōu)選的，鉆機為MX-120型，架設(shè)在可自由移動、升降的鉆機平臺上。

優(yōu)選的，采用跟管法鉆進(jìn)，鉆桿兼作凍結(jié)管，為低碳鋼管。鉆桿通過梯形絲扣內(nèi)管箍并在鉆桿連接處采用對接焊頭連接，是將內(nèi)管箍加工為梯形外螺紋，鉆桿加工為梯形內(nèi)螺紋，做坡口處理，涂抹螺紋膠旋轉(zhuǎn)安裝緊密后在鉆桿坡口處滿焊。

優(yōu)選的，鴨嘴楔型鉆頭直徑為115mm～120mm，后部200mm處設(shè)置有線測斜探棒，信號線連接SE-1型測斜儀。

優(yōu)選的，泥漿循環(huán)系統(tǒng)采用自制立式旋流攪拌機，泥漿泵采用BW-250(150)型，根據(jù)出漿量泵壓控制在0.6～1.0MPa，泵量不大于30L/min。

超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)施工方法，該方法采用以上任一項所述超長水平凍結(jié)孔防偏斜鉆進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行施工，包括以下步驟：

a.測放管位管片開孔，采用全站儀測放凍結(jié)管位，控制誤差在30mm以內(nèi)，避開管片縫和受力主筋，禁止向內(nèi)移，管片上開孔并預(yù)留6cm不打透，孔徑

b.埋設(shè)孔口裝置二次開孔，根據(jù)管位埋設(shè)孔口裝置，用金剛鉆打穿管片，如出現(xiàn)滲漏，立即關(guān)閉閘閥并注漿加固孔口。