一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管的制作方法

阅读：评论：0

1.本实用新型属于冷冻套管技术领域，涉及一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管。

背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.基坑支护工程是地下结构施工过程中必然涉及到的大体量工程之一，基坑支护结构具有多种型式能适用于不同特点的工程。当基坑支护结构中存在土钉或锚索等加固地层土体的构件时，一般需要在基坑内侧壁向外钻孔并插打套管，进行锚索或土钉的安装工作。在粘性土或含水量较低的地层中水平钻孔施工过程会较为顺利。当地层土体偏砂性或地层含水量较高时，水平钻孔施工过程中经常会出现涌砂、涌水或塌孔等现象，采用跟管钻进的方式也不能够一次性顺利地完成钻孔，极大地阻碍了锚索等构件的安装。
4.现有技术中，已经存在基坑水平钻孔防喷涌方法的研究。公开号为cn 112878909 a的中国专利文献提供了一种用于基坑水平冻结孔钻孔的防喷涌方法。通过在地连墙上开孔并钻进一定深度后安装膨胀螺丝，在孔口管的鱼鳞扣上缠绕密封物并涂抹水泥浆后将孔口管砸入，采用膨胀螺丝及钢筋固定孔口管后安装铸钢球阀并打开，采用开孔器从球阀内开孔并贯穿连续墙，关闭球阀阀门并安装密封套装置，插入钻杆初紧盘根卡紧膨胀螺丝后开始钻孔，结束后拔除钻头立即关闭球阀并使钻杆离开盘根套。该装置虽然能够防止水平钻孔喷涌，但操作步骤繁琐且涉及到多个组件的安装，不利于现场施工。

技术实现要素：

5.本实用新型为了解决上述问题，提出了一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管。本实用新型通过设计全新的结构，实现了富水砂质地层中水平钻孔的一次成孔施工。
6.根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，包括超前管、冷冻端头管、标准中段管和循环管，其中：
8.所述超前管位于该冷冻套管的最前端，所述超前管的前端圆滑开口，后端与所述冷冻端头管的一端连接；
9.所述冷冻端头管的另一端与标准中段管的前端连接；
10.所述冷冻端头管的内侧壁上设置有若干导向槽，通过导向槽与环路管活动连接，所述标准中段管的内侧壁上也设置有若干导向槽；
11.所述循环管分别通过一导向槽插入所述标准中段管和冷冻端头管内，并还具有一附加长度。
12.作为可选择的实施方式，所述冷冻端头管通过丝扣接于所述超前管的后面，所述冷冻端头管前端内侧壁设置有环路管，所述环路管后方设置有导向槽，对插入的循环管进
行方向引导并精准对接于所述环路管的端口。
13.作为可选择的实施方式，所述冷冻端头管尾端设有插接卡扣，与所述标准中段管前端进行插接。
14.作为可选择的实施方式，所述标准中段管前端和后端均设有插接卡扣，能与冷冻端头管尾端稳定插接。
15.作为进一步的限定，所述标准中段管为多个，依次插接连接。
16.作为进一步的限定，所述标准中段管内侧壁设有与所述冷冻端头管内相同的导向槽，通过插接卡扣形成插接，以保证前后导向槽对准。
17.作为可选择的实施方式，所述循环管为钢制管路，可套进导向槽内自由滑动。
18.作为可选择的实施方式，所述循环管为多组，每组对应位置的循环管依次插接连接。
19.作为可选择的实施方式，所述循环管的个数与所述导向槽的个数相同。
20.作为可选择的实施方式，所述循环管中的若干个为输入管，其他为输出管，所述循环管用于和循环装置连接。
21.作为可选择的实施方式，所述环路管共设有多个环路管卡嘴，其中心分别对准各个导向槽的中心。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
23.(1)使用时，仅需要按照常规套管使用方式随钻头的不断深入接长即可，连接冷冻液循环泵并保证循环过程中不漏液即可，方便操作，易于被现场施工人员所接受，对复杂的现场施工环境具有较高的适用性。
24.(2)本装置能够对富水砂质地层起到较为明显的冻结稳定作用，减少钻孔后地层土体的损失，进而降低对地层土体的扰动。
25.(3)本装置能提高在富水砂质地层中水平钻孔的一次成孔几率，明显提高施工效率。
附图说明
26.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
27.图1为本装置的整体结构示意图；
28.图2为本装置的超前管和冷冻端头管的配合示意图；
29.图3为本装置的冷冻端头管的剖面示意图；
30.图4为本装置的环路管与循环管的配合示意图；
31.图5为本装置的循环管、标准中段管与冷冻端头管的配合剖面示意图；
32.其中：
33.1-1、超前管，1-2、冷冻端头管，1-3、标准中段管，1-4、循环管；
34.2-1、导向槽，2-2、环路管内腔；
35.4-1、环路管卡嘴，4-2、环路管。
具体实施方式
36.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
37.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
38.一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其结构如图1-图5所示，包括超前管1-1，超前管的尾端加工成丝扣型式，可与冷冻端头管1-2的前端进行牢固连接。
39.冷冻端头管1-2内侧壁设有导向槽2-1和环路管4-2，环路管共设有4个环路管卡嘴4-1，其中心分别对准4个导向槽2-1的中心。
40.标准中段管1-3的前端口、尾端口及冷冻端头管1-2的尾端口设有插接卡扣，标准中段管内侧壁同样设有4个导向槽2-1，能实现与冷冻端头管1-2内壁的导向槽2-1准确对中。标准中段管1-3与冷冻端头管1-2插接在一起，且可根据实际需求不断接长标准中段管1-3。
41.循环管1-4通过导向槽插入并对准环路管4-2的卡嘴4-1，循环管后续管节继续随标准中段管1-3的接长进行接长。循环管1-4分节设置，每节长度略大于冷冻端头管1-2及标准中段管1-3的长度，避免循环管1-4的相互插接处在外套管连接处受力进而造成冷冻液渗漏现象。
42.选取液氨为所述冷冻循环液。循环管1-4在接长后立即接入液氨循环装置中，4根循环管1-4中任意挑选方向相对的两根为输入管，其余为输出管。液氨通过循环管1-4进入环路管内腔2-2中，并通过循环管1-4中的两根输出管循环回去。
43.本装置的使用过程如下：
44.(1)在基坑侧壁需打孔位置处精准定位并用钻头水平钻进至一定深度。
45.(2)停止继续钻进并从钻杆后方向孔内套入超前管1-1。
46.(3)继续钻进至超前管1-1大部分进入地层中后停止钻进，从钻杆后方套入冷冻端头管1-2并锁紧其与超前管1-1尾端的丝扣，继续开钻并不断推进钻杆。
47.(4)待钻进至冷冻端头管1-2一半长度时，向导向槽2-1内插入循环管1-4并完全对紧环路管4-2的环路管卡嘴4-1。
48.(5)在钻进不停止的同时，按照要求将循环管1-4接入液氨循环泵中并开动循环泵，检查巡回管路的密闭性。
49.(6)如果随钻进产生涌水涌砂现象时，提高循环速度以进一步降低套管周围的温度使套管周围的地层冻结。
50.(7)当冷冻端头管1-2顶进至尾端时，暂时断开循环管1-4与液氨循环泵的连接，从钻杆后方接入标准中段管1-3并将其与冷冻端头管1-2卡紧。沿导向槽2-1对循环管进行接长并接入液氨循环泵中，开动机器继续钻进并向前顶进套管。
51.(8)当钻进至设计深度后，将套管及钻头按顺序分段拆除并拔出，在短时间内插入锚索或土钉并进行注浆封孔，完成该孔的施工。
52.本装置的工作原理为：
53.在液氨的循环作用下，套管周边的温度场会降至零下，此时富水砂质地层中的地下水会在低温作用下在套管周围一定范围内冷冻并固化砂质地层，使其形成一稳定整体，
防止涌砂涌水甚至塌孔现象的发生，在套管和钻头一同拔出后的一段时间内，固态水转变形态需要一定时间，该段时间安装锚索或土钉并完成注浆较为充裕。
54.采用了上述结构后，本装置能够实现富水砂质地层水平钻孔的高效率成孔，且该新型套管的实际操作过程与现有套管相同，易于被施工人员接受。
55.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

技术特征：

1.一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，包括超前管、冷冻端头管、标准中段管和循环管，其中：所述超前管位于该冷冻套管的最前端，所述超前管的前端圆滑开口，后端与所述冷冻端头管的一端连接；所述冷冻端头管的另一端与标准中段管的前端连接；所述冷冻端头管的内侧壁上设置有若干导向槽，通过导向槽与环路管活动连接，所述标准中段管的内侧壁上也设置有若干导向槽；所述循环管分别通过一导向槽插入所述标准中段管和冷冻端头管内，并还具有一附加长度。2.如权利要求1所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述冷冻端头管通过丝扣接于所述超前管的后面，所述冷冻端头管前端内侧壁设置有环路管，所述环路管后方设置有导向槽，对插入的循环管进行方向引导并精准对接于所述环路管的端口。3.如权利要求1所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述冷冻端头管尾端设有插接卡扣，与所述标准中段管前端进行插接。4.如权利要求1或3所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述标准中段管前端和后端均设有插接卡扣，能与冷冻端头管尾端稳定插接。5.如权利要求1所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述标准中段管为多个，依次插接连接；或，所述循环管为多组，每组对应位置的循环管依次插接连接。6.如权利要求1或5所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述标准中段管内侧壁设有与所述冷冻端头管内相同的导向槽，通过插接卡扣形成插接，以保证前后导向槽对准。7.如权利要求1或5所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述循环管为钢制管路，可套进导向槽内自由滑动。8.如权利要求1或5所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述循环管的个数与所述导向槽的个数相同。9.如权利要求1或5或所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述循环管中的若干个为输入管，其他为输出管，所述循环管用于和循环装置连接。10.如权利要求1所述的一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，其特征是，所述环路管共设有多个环路管卡嘴，其中心分别对准各个导向槽的中心。

技术总结

本实用新型提供了一种适用于富水砂质地层水平钻孔的冷冻套管，包括超前管、冷冻端头管、标准中段管和循环管，所述超前管位于该冷冻套管的最前端，所述超前管的前端圆滑开口，后端与所述冷冻端头管的一端连接；所述冷冻端头管的另一端与标准中段管的前端连接；所述冷冻端头管的内侧壁上设置有若干导向槽，通过导向槽与环路管活动连接，所述标准中段管的内侧壁上也设置有若干导向槽；所述循环管分别通过一导向槽插入所述标准中段管和冷冻端头管内，并还具有一附加长度。本实用新型通过设计全新的结构，实现了富水砂质地层中水平钻孔的一次成孔施工。成孔施工。成孔施工。