CN111827879A - 一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，开孔定位并钻进安装孔；在安装孔内安装孔口管，孔口管的法兰端与闸阀的出口端通过密封垫片连接，闸阀的进口端与孔口装置连接；外径300mm金刚石取芯钻头安装在孔口装置内，外径300mm金刚石取芯钻头后部依次连接钻杆和钻机，外径300mm金刚石取芯钻头依次经过闸阀和孔口管后钻穿地下连续墙；采用移动式单向阀取芯钻头装置进行土层钻进及管棚加尺；管棚钻到设计位置后，进行端部封孔；清理管棚内的泥渣，并对管棚进行填充。本申请中孔口闸阀，在出现涌水涌泥时，可以通过孔口闸阀注浆，从而防止突水涌泥，导致土层产生变形、地表沉降，对周围管线和构筑物带来不利的影响。
Description
技术领域
本发明涉及管棚超前支护法技术领域。具体地说是一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法。
背景技术
管棚超前支护法是一种在软弱围岩中进行隧道掘进的支护方式。近年来，我国城市规模不断迅速扩大，随着地铁工程、轨道交通工程以及城市隧道的逐步规划和建设，在地铁、高速公路、机场跑道、重要保护建筑以及重要保护管线等各种不同类型的重要地面和地下构筑物修建施工地下通道越来越多，管棚法作为一种重要的超前支护方式在市政工程被广泛采用。
对于埋深较潜、软弱、松散、富水地层中的大直径管棚水平钻进，采用普通的潜孔钻冲击成孔送管法施工时会出现涌水导致孔壁坍塌，甚至突水涌泥，导致土层产生变形、地表沉降，对周围管线和构筑物带来不利的影响。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种减少发生土层涌水涌泥安全风险的浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，该方法不会导致上方的地面沉降，减少发生连锁事故的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
待权利要求书定稿后再补充。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1、本申请中设有孔口闸阀，在出现涌水涌泥时，可以通过孔口闸阀注浆，从而防止突水涌泥，导致土层产生变形、地表沉降，对周围管线和构筑物带来不利的影响。
2、本申请中通过移动单向阀的反复使用，形成一定长度的棚管。
3、设置压紧装置可以防止突发的土层涌水情况的发生。
附图说明
图1本发明浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法的结构示意图；
图2本发明浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法的移动式单向阀取芯钻头装置结构示意图；
图3本发明浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法的钻进过程的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-孔口管；1-1-旁通口；1-2-孔口闸阀；1-3-膨胀螺丝；2-闸阀；3-孔口装置；3-1-盘根盒；3-2-压紧装置；3-3-盘根；4-外径300mm金刚石取芯钻头；5-钻杆；6-地下连续墙；7-土层；8-1-外径275mm金刚石取芯钻头；8-2-外径273mm低碳无缝钢管；8-3-移动单向阀；8-4-内丝扣。
具体实施方式
本实施例的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，包括如下步骤：
1、开孔定位并钻进安装孔；根据设计施工图确定测量控制轴线网，计算并复核中心点的放样资料，正确无误后进行实地测设放样，将孔位全部放样标注，并对孔位进行复核，开孔误差小于100mm；采用外径325mm的金刚石取芯钻头在确定的开孔位置钻进深度为300cm的安装孔，用钢楔楔断钢芯后取出金刚石取芯钻头。
2、如图1所示，在安装孔内安装孔口管1，所述孔口管1的法兰端与闸阀2的出口端通过密封垫片密封连接，所述闸阀2的进口端与孔口装置3连接；所述孔口管1为外径325mm，长度400mm的低碳钢无缝钢焊管，所述孔口管1的一端设有长度100mm的鱼鳞扣，鱼鳞扣上缠绕麻丝或棉丝后夯入所述安装孔内；所述孔口管1的另一端为法兰端，在距离所述孔口管1法兰端10cm处的所述孔口管1下壁面上设有旁通口1-1，所述旁通口1-1上安装有孔口闸阀1-2；在安装孔外周的地下连续墙6上以所述孔口管1为圆心均匀设置四个膨胀螺丝1-3，所述膨胀螺丝1-3焊接到所述孔口管1；四个所述膨胀螺丝1-3之间的夹角为90°。
所述孔口装置(3)包括盘根盒3-1、位于盘根盒3-1底部的盘根3-3和压紧装置3-2；所述盘根盒3-1出口端与所述闸阀2的进口端密封连接；所述压紧装置3-2一端从所述盘根盒3-1的入口端插入所述盘根盒3-1内、并与所述盘根3-3接触；所述压紧装置3-2另一端通过螺栓与所述盘根盒3-1的入口端连接。
3、外径300mm金刚石取芯钻头4安装在孔口装置3内，外径300mm金刚石取芯钻头4后部依次连接钻杆5和钻机，外径300mm金刚石取芯钻头4依次经过闸阀2和孔口管1后钻穿地下连续墙6；外径300mm金刚石取芯钻头4钻穿地下连续墙6后，如遇土层7涌水涌泥量大，则通过孔口闸阀1-1向土层7注入水泥浆或双液浆止水。
4、采用移动式单向阀取芯钻头装置进行土层钻进及管棚加尺；
4-1、安装移动式单向阀取芯钻头装置：如图2所示，移动式单向阀取芯钻头装置包括外径275mm金刚石取芯钻头8-1、外径273mm低碳无缝钢管8-2和移动单向阀8-3；所述外径275mm金刚石取芯钻头8-1的尾端焊接外径273mm低碳无缝钢管8-2的第一端，所述移动单向阀8-3点焊在外径273mm低碳无缝钢管8-2内部，且距离所述外径273mm低碳无缝钢管8-2的第二端的端口的距离为100mm；所述外径273mm低碳无缝钢管8-2的内径为253mm、长度为2000mm，所述移动单向阀8-3的直径为250mm、长度为300mm；所述移动单向阀8-3尾端设有内丝扣8-4，所述内丝扣8-4的直径为76mm，长度为10mm；
4-2、安装钻机并钻进：如图3所示，将移动式单向阀取芯钻头装置的外径275mm金刚石取芯钻头8-1插入所述孔口装置3内，将移动式单向阀取芯钻头装置的外径273mm低碳无缝钢管8-2第二端通过丝扣连接钻杆5，然后进行钻进；
4-3、管棚加尺：钻杆5每前进2000mm，拆除钻杆5，切断所述移动单向阀8-3和所述外径273mm低碳无缝钢管8-2之间的焊点，并对切除的焊点处进行打磨；然后在所述外径273mm低碳无缝钢管8-2的切除焊点处，通过丝扣连接并焊接加尺的外径273mm低碳无缝钢管8-2的第一端，加尺的外径273mm低碳无缝钢管8-2的长度为2000mm的；
4-4、移动单向阀8-3移动：钻机连接直径76mm钻杆，直径76mm钻杆通过内丝扣8-4与所述移动单向阀8-3连接，连接后，钻机带动直径76mm钻杆后退，移动单向阀8-3跟随直径76mm钻杆后退至距离加尺的外径273mm低碳无缝钢管8-2的第二端端口10mm的位置，通过点焊固定移动单向阀8-3，退出直径76mm钻杆；
4-5、土层7钻孔：钻杆5与加尺的所述外径273mm低碳无缝钢管8-2丝扣连接，钻机继续正常钻进；
4-6、重复步骤4-3至步骤4-5，直至钻到设计位置，所述外径273mm低碳无缝钢管8-2与多个加尺的所述外径273mm低碳无缝钢管8-2组合即为管棚。
5、管棚钻到设计位置后，进行端部封孔；管棚钻到设计位置后，通过所述孔口闸阀1-2向地层7内注浆，注浆的过程中钻机连接管棚，管棚转动的过程中，水泥浆液跟随外径273mm低碳无缝钢管8-2的外壁输送至管棚端部，达到封堵端部的目的。
6、清理管棚内的泥渣，并对管棚进行填充。管棚端部封堵完成后，拆除所述移动单向阀8-3，钻机连接直径200mm牙轮钻头，对管棚内的泥渣进行清理；管棚内清理完成后，通过砂浆泵输送砂浆，对管棚进行充填。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)开孔定位并钻进安装孔；
(2)在安装孔内安装孔口管(1)，所述孔口管(1)的法兰端与闸阀(2)的出口端通过密封垫片密封连接，所述闸阀(2)的进口端与孔口装置(3)连接；
(3)外径300mm金刚石取芯钻头(4)安装在孔口装置(3)内，外径300mm金刚石取芯钻头(4)后部依次连接钻杆(5)和钻机，外径300mm金刚石取芯钻头(4)依次经过闸阀(2)和孔口管(1)后钻穿地下连续墙(6)；
(4)采用移动式单向阀取芯钻头装置进行土层钻进及管棚加尺；
(5)管棚钻到设计位置后，进行端部封孔；
(6)清理管棚内的泥渣，并对管棚进行填充。
2.根据权利要求1所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(1)中，根据设计施工图确定测量控制轴线网，计算并复核中心点的放样资料，正确无误后进行实地测设放样，将孔位全部放样标注，并对孔位进行复核，开孔误差小于100mm；采用外径325mm的金刚石取芯钻头在确定的开孔位置钻进深度为300cm的安装孔，用钢楔楔断钢芯后取出金刚石取芯钻头。
3.根据权利要求1所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述孔口管(1)为外径325mm，长度400mm的低碳钢无缝钢焊管，所述孔口管(1)的一端设有长度100mm的鱼鳞扣，鱼鳞扣上缠绕麻丝或棉丝后夯入所述安装孔内；所述孔口管(1)的另一端为法兰端，在距离所述孔口管(1)法兰端10cm处的所述孔口管(1)下壁面上设有旁通口(1-1)，所述旁通口(1-1)上安装有孔口闸阀(1-2)，所述孔口管(1)通过所述旁通口(1-1)与所述孔口闸阀(1-2)流体导通；在安装孔外周的地下连续墙(6)上以所述孔口管(1)为圆心均匀设置四个膨胀螺丝(1-3)，所述膨胀螺丝(1-3)焊接到所述孔口管(1)；四个所述膨胀螺丝(1-3)之间的夹角为90°。
4.根据权利要求3所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述孔口装置(3)包括盘根盒(3-1)、位于盘根盒(3-1)底部的盘根(3-3)和压紧装置(3-2)；所述盘根盒(3-1)出口端与所述闸阀(2)的进口端密封连接；所述压紧装置(3-2)一端从所述盘根盒(3-1)的入口端插入所述盘根盒(3-1)内、并与所述盘根(3-3)接触；所述压紧装置(3-2)另一端通过螺栓与所述盘根盒(3-1)的入口端连接。
5.根据权利要求4所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(3)中，外径300mm金刚石取芯钻头(4)钻穿地下连续墙(6)后，如遇土层(7)涌水涌泥量大，则通过孔口闸阀(1-1)向土层(7)注入水泥浆或双液浆止水。
6.根据权利要求5所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(4)中：
(4-1)安装移动式单向阀取芯钻头装置：移动式单向阀取芯钻头装置包括外径275mm金刚石取芯钻头(8-1)、外径273mm低碳无缝钢管(8-2)和移动单向阀(8-3)；所述外径275mm金刚石取芯钻头(8-1)的尾端焊接外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的第一端，所述移动单向阀(8-3)点焊在外径273mm低碳无缝钢管(8-2)内部，且距离所述外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的第二端的端口的距离为100mm；所述外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的内径为253mm、长度为2000mm，所述移动单向阀(8-3)的直径为250mm、长度为300mm；所述移动单向阀(8-3)尾端设有内丝扣(8-4)，所述内丝扣(8-4)的直径为76mm，长度为10mm；
(4-2)安装钻机并钻进：将移动式单向阀取芯钻头装置的外径275mm金刚石取芯钻头(8-1)插入所述孔口装置(3)内，将移动式单向阀取芯钻头装置的外径273mm低碳无缝钢管(8-2)第二端通过丝扣连接钻杆(5)，然后进行钻进；
(4-3)管棚加尺：钻杆(5)每前进2000mm，拆除钻杆(5)，切断所述移动单向阀(8-3)和所述外径273mm低碳无缝钢管(8-2)之间的焊点，并对切除的焊点处进行打磨；然后在所述外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的切除焊点处，通过丝扣连接并焊接加尺的外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的第一端，加尺的外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的长度为2000mm的；
(4-4)移动单向阀(8-3)移动：钻机连接直径76mm钻杆，直径76mm钻杆通过内丝扣(8-4)与所述移动单向阀(8-3)连接，连接后，钻机带动直径76mm钻杆后退，移动单向阀(8-3)跟随直径76mm钻杆后退至距离加尺的外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的第二端端口10mm的位置，通过点焊固定移动单向阀(8-3)，退出直径76mm钻杆；
(4-5)土层(7)钻孔：钻杆(5)与加尺的外径273mm低碳无缝钢管(8-2)丝扣连接，钻机继续正常钻进；
(4-6)重复步骤(4-3)至步骤(4-5)，直至钻到设计位置，所述外径273mm低碳无缝钢管(8-2)与多个加尺的外径273mm低碳无缝钢管(8-2)组合即为管棚。
7.根据权利要求6所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(5)中，管棚钻到设计位置后，通过所述闸阀(2)向地层(7)内注浆，注浆的过程中钻机连接管棚，管棚转动的过程中，水泥浆液跟随外径273mm低碳无缝钢管(8-2)的外壁输送至管棚端部，达到封堵端部的目的。
8.根据权利要求7所述的一种浅覆土软弱地层大直径管棚水平钻进施工方法，其特征在于，在步骤(6)中，管棚端部封堵完成后，拆除所述移动单向阀(8-3)，钻机连接直径200mm牙轮钻头，对管棚内的泥渣进行清理；
管棚内清理完成后，通过砂浆泵输送砂浆，对管棚进行充填。
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