導向水平旋噴施工的鑽頭及其施工方法

2023-10-04 08:20:54 4

專利名稱：導向水平旋噴施工的鑽頭及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種旋噴施工用的鑽頭及其旋噴施工方法。
背景技術：
水平旋噴是近年來出現的一種新型巖土加固技術，是由垂直旋噴發展而來，水平 旋噴就是在地層中水平鑽進成孔，或小角度的俯、仰和外斜鑽進，注漿管呈近水平狀，噴嘴 由裡向外進行旋噴、注漿。水平旋噴所形成的水平固結體，可以很好的加強構造物的剛度， 支護上方土體，並且具有一定的防滲隔水的性能，具有較廣闊的運用前景。但以往水平旋噴
在進行鑽孔施工時，需要先成孔然後再進行旋噴，且鑽孔深度只有十幾米，所以造成了生產 成本高、效率低的缺點。 此外，水平旋噴作為隧道前方土體改造或超前支護方法因工藝技術局限，樁徑相 對較小，樁長較短，一般樁長都在18米以內，在樁長較大時難以實現相鄰樁體的咬合。而且 因樁長較短，需要多個循環施工，造成了生產成本高、效率低的缺點，這在機械化程度較低 情況下，對水平旋噴的廣泛應用是個很大的限制。

發明內容
本發明的目的是提供一種導向水平旋噴施工的鑽頭及其施工方法，要解決傳統水 平旋噴施工生產成本高、生產效率低、監控導向難的技術問題；並解決鑽頭的導向鑽進、自 動糾偏和保證隧道或其它地下工程安全施工的問題。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案 —種導向水平旋噴施工的鑽頭，包括鑽頭主體和固定連接在鑽頭主體頭部的楔子 板，在鑽頭主體內、沿軸向布置有高壓水通道和高壓漿通道，高壓水通道側向開有噴水嘴， 高壓漿通道側向開有噴漿嘴，其特徵在於 所述鑽頭主體側壁上還開有一凹槽，凹槽內鑲固有探棒，該探棒帶有無線發射器， 並且該無線發射器發射的信號由無線數據採集儀採集，無線數據採集儀又通過高頻無線發 射模塊、天線與顯示器信號連接，無線數據採集儀也通過GPRS與INTERNET連接，實現施工 遠程監控。 —種應用上述導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方法，其特徵在於步驟如下
步驟一、鑽機就位、開孔並安裝孔口管，即用開孔鑽頭開孔，然後再安裝孔口管和 密封裝置，並加固； 步驟二、將導向水平旋噴施工的鑽頭與鑽杆連接，將鑽杆與水平定向鑽機動力頭 連接，將泥漿桶通過泥漿泵與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接，調整鑽機對好孔位；
步驟三、水平旋噴樁預導孔施工，即開啟泥漿泵，將在泥漿桶中的泥漿傳輸至導向 水平旋噴施工的鑽頭中的高壓漿通道和噴漿嘴並噴出，同時開始鑽進，同時探棒不斷向顯 示器傳輸鑽頭方向和姿態及孔內壓力，機手根據顯示器顯示的信息，不斷調整導向水平旋 噴施工的鑽頭方向，保證鑽進方向與設計軌跡吻合，直至鑽至設計深度；
步驟四、將泥漿桶與水平定向鑽機動力頭上的送水器斷開，將儲漿桶通過水泥漿 泵與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接，將清水桶通過高壓水泵與水平定向鑽機動力頭 上的送水器連接； 步驟五、開始後退鑽杆，同時雙重管旋噴，即開啟水泥漿泵和高壓水泵，將在儲漿 桶內的水泥漿液傳輸至導向水平旋噴施工的鑽頭中的高壓漿通道和噴漿嘴並噴出，將清水 桶中的水輸至導向水平旋噴施工的鑽頭的高壓水通道和噴水嘴並噴出，形成高壓水切割土 體並與切割後的土體混合形成旋噴樁； 步驟六、當噴水嘴距離掌子面0. 5 3米時，關閉高壓水泵，停止噴水，當噴漿嘴距
離掌子面0. 5 3米時，關閉水泥漿泵，停止噴漿； 步驟七、鑽杆全部退出，然後立即封孔，單根旋噴樁施工結束。
優選的技術方案所述探棒外表面套有膠管，膠管通過管箍與探棒緊固連接。 所述探棒中排列有電池倉、探棒CPU、無線發射器、探測鑽頭溫度的溫度傳感器、探
測鑽頭旋轉位置的工具角傳感器，探測鑽頭傾角的傾角傳感器和探測鑽頭周邊壓力的壓力
傳感器，電池倉內的電池與探棒CPU的供電接口、工具角傳感器、溫度傳感器、傾角傳感器
和壓力傳感器連接，溫度傳感器、工具角傳感器、傾角傳感器和壓力傳感器的數據線分別與
探棒CPU的數據輸入端子連接，探棒CPU的數據輸出端子又與無線發射器連接，無線發射器
將探棒CPU處理過的信號發送給無線數據採集儀。 所述無線數據採集儀包括電池、無線接收模塊、高頻無線發射模塊、GPRS和中央處 理單元，其中無線接收模塊通過接收無線發射器發出的信號，並將信號傳給中央處理單元，
中央處理單元將信號處理後又傳給高頻無線發射模塊，高頻無線發射模塊通過天線將信號 發送給顯示器，中央處理單元將信號處理後打包也傳送給GPRS，通過INTERNET在任何地方 可監控施工現設工作情況。 所述無線數據採集儀還通過高頻無線發射或GPRS與操作臺信號連接，將中央處 理單元處理過的信號上傳至操作臺。 所述鑽杆可為雙重管鑽具，所述水平定向鑽機動力頭上的送水器可為高壓水龍 頭。 上述步驟五中，當水泥漿泵和高壓水泵的壓力表指示低於設計壓力前，導向水平 旋噴施工的鑽頭原地旋轉，待水泥漿泵和高壓水泵的壓力表指示達到設計壓力後，開始後 退鑽杆。 上述步驟五中，當水泥漿泵和高壓水泵的壓力表指示達到設計壓力後，鑽杆勻速 旋轉，並且勻速後退。 上述探棒可分為三段，一段內作為電池倉，其端部連接電池倉蓋，電池倉內的電池 通過電路與電池插線板連接，電池插線板用環氧樹脂固定在探棒中段內，探棒另一段內有 定位槽，並安置有傳感器，三段之間由螺紋絲扣實現咬合連接。
與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果 本發明涉及了導向水平旋噴施工用的一種鑽頭用具，主要用於導向水平旋噴施 工，施工工藝主要是解決在軟弱地層(特別是富水軟弱地層，如淤泥、土、沙、全風化、回 填、破碎帶、塌方堆積體等)支護施工中高精度水平旋噴成孔的問題，並解決保護隧道拱部 或周邊形成封閉的高質量水平固結體，支護上方土體，起到防滲透的拱殼保護作用。
本發明主要解決在軟弱地層(特別是富水軟弱地層，如淤泥、土、沙、全風化、回 填、破碎帶、塌方堆積體等)支護施工時，在隧道拱部或周邊形成封閉的環狀高強度帷幕 體，支護上方土體，起到防滲透、防變形、防流沙等作用，保證隧道或其它地下工程的安全施工。 本發明所採用的技術方案是在鑽頭內部安裝特製的導向定位傳感器用以確定鑽 頭的打設方向和噴嘴的具體位置，使能在必要時改變鑽進方向，高精度、長距離地施作水平 旋噴樁，並可以根據需要在特定方向加噴。 鑽頭內部由探棒、高壓水通道、噴水嘴、高壓(或低壓)水泥漿通道、高壓(或低 壓)水泥漿噴嘴、和楔子板六個部分組成，通過安裝在鑽頭內部的高壓水和高壓水泥漿通 道上的雙重噴嘴，利用高壓泥漿泵使水和水泥漿從噴嘴中高壓或低壓噴出，在土體中形成 柱狀固結體。而有效控制此種鑽頭打設的質量，就是在鑽頭部位安裝導向定位傳感器用以 確定鑽頭的打設方向和噴嘴的具體位置，使能在必要時改變鑽進方向，從而達到高精度、長 距離地施作水平旋噴樁。主要可以用於隧道、礦山井巷、人防工程、地基加固、巖土錨固等工 程的施工及特殊處理等方面。
本發明中的鑽頭還具有如下有益效果
(1)鑽頭採用組裝結構，便於更換及清洗。 (2)鑽具的噴頭與鑽頭之間安裝有傳感器，可以檢測鑽頭方位角，傾角及工具角等 多項參數。
(3)鑽具連接強度高，密封性能好。真正達到了鑽噴一體。
(5)噴頭與鑽頭，鑽頭與無線式傳感器之間有效結合，信號傳輸可靠，傳送距離長。
(5)施工的鑽進精度高、距離長。
(6)成本低、生產效率高。 本發明中的施工方法還具有如下有益效果 (1)實現高精度、長距離施作水平旋噴樁； (2)快速成拱、防滲透、土體改良，達到止水效果和預支護功能； (3)可以根據地層情況，對特定部位進行加噴、定噴等局部圍巖加固及土體改良； (4)成本低、效率高、效果好、安全可靠。
(5)確保相鄰樁體的咬合，在富水地層中達到止水效果。


下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。 圖1是導向水平旋噴施工的鑽頭的結構示意圖。 圖2是導向水平旋噴施工的鑽頭與高壓水龍頭連接的示意圖。 圖3是提供泥漿的導向水平旋噴施工裝置的示意圖。 圖4是提供水泥漿的導向水平旋噴施工裝置的示意圖。 圖5是提供清水的導向水平旋噴施工裝置的示意圖。 圖6是探棒的原理示意圖。 圖7是探棒、無線數據採集儀、顯示器、水平定向鑽機之間連接關係的示意圖。 圖8是探棒與鑽頭主體連接的示意圖。
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圖9是探棒實施例的結構示意圖。 附圖標記1-探棒、2_高壓水通道、3-噴水嘴、4_高壓漿通道、5-噴漿嘴、6_楔子 板、7_高壓水龍頭、8_雙重管鑽具； 9-泥漿輸出管、10-輸泥漿管、ll-泥漿桶、12-泥漿泵； 13-吸漿管、14-輸漿泵、15-過濾篩網、16-儲漿桶、17-輸漿管、18-攪漿筒、19-水
泥漿泵、20-水泥漿輸出管、21-三通、22_閥門； 23-清水桶、24_高壓水泵、25-高壓水輸出管、26-吸水管； 27-管箍、28-膠管、29-鑽頭主體、30-凹槽、31-電池倉蓋、32-電池倉、33-環氧樹 脂、34-電池插線板、35-壓力傳感器、36-溫度傳感器、37-定位槽。
具體實施例方式
實施例參見圖1、圖2所示，這種導向水平旋噴施工的鑽頭，包括鑽頭主體29和固 定連接在鑽頭主體頭部的楔子板6，在鑽頭主體內、沿軸向布置有高壓水通道2和高壓漿通 道4，高壓水通道2側向開有噴水嘴3，高壓漿通道4側向開有噴漿嘴5，所述鑽頭主體側壁 上還開有一凹槽30，凹槽內鑲固有探棒1，參見圖8，探棒1外表面套有膠管28，膠管通過管 箍27與探棒緊固連接。如圖l所示，鑽頭採用同心圓結構，由6個部分組成。楔子板6通 過焊接與鑽頭成為一體，在高壓水通道2的管壁上和外管壁上開出約①8 12mm水眼，用 一根膨脹螺栓將2個孔連接成為噴水嘴3 ;在鑽頭的中間部位開出安裝探棒1的凹槽；高壓 槳通道4的後端和鑽頭的後端開出約①8 12mm水眼，用一根膨脹螺栓將2個孔連接(可 垂直也可有角度連接)成為噴漿嘴5噴漿。 參見圖6、圖7，探棒1帶有無線發射器，並且該無線發射器發射的信號由無線數據 採集儀採集，無線數據採集儀又通過高頻無線發射模塊、天線與顯示器信號連接，無線數據 採集儀也通過GPRS與INTERNET連接，實現施工遠程監控。 參見圖6，所述探棒1中排列有電池倉、探棒CPU、無線發射器、探測鑽頭溫度的溫 度傳感器、探測鑽頭旋轉位置的工具角傳感器，探測鑽頭的傾角傳感器和探測鑽頭周邊壓 力的壓力傳感器，電池倉內的電池與探棒CPU的供電接口、工具角傳感器、、溫度傳感器、傾 角傳感器和壓力傳感器連接，溫度傳感器、工具角傳感器、傾角傳感器和壓力傳感器的數據 線分別與探棒CPU的數據輸入端子連接，探棒CPU的數據輸出端子又與無線發射器連接，無 線發射器將探棒CPU處理過的信號發送給無線數據採集儀。 參見圖7，所述無線數據採集儀包括電池、無線接收模塊、高頻無線發射模塊、GPRS 和中央處理單元，其中無線接收模塊通過接收無線發射器發出的信號，並將信號傳給中央 處理單元，中央處理單元將信號處理後又傳給高頻無線發射模塊，高頻無線發射模塊通過 天線將信號發送給顯示器，中央處理單元將信號處理後打包也傳送給GPRS，通過INTERNET 在任何地方可監控施工現設工作情況。所述無線數據採集儀還通過高頻無線發射或GPRS 與操作臺信號連接，將中央處理單元處理過的信號上傳至操作臺。 參見圖9，探棒可以分為三段，一段內作為電池倉32，其端部連接電池倉蓋31，電 池倉32內的電池通過電路與電池插線板34連接，電池插線板34用環氧樹脂33固定在探 棒中段內，探棒另一段內有定位槽37，並安置有壓力傳感器35和溫度傳感器36，三段之間 由螺紋絲扣實現咬合連接。
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水平旋噴樁施工設備主要由兩部分組成，即前臺和後臺。前臺主要由油泵、配電
櫃、鑽機架子、鑽機、鑽杆和導向水平旋噴鑽頭組成。後臺可參見圖3-5。 參見圖3，泥漿桶11通過閥門22與輸泥漿管10連接，輸泥漿管10又與泥漿泵12
的入口連通，泥漿泵12的出口可以通過泥漿輸出管9與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接。 參見圖4，在攪漿筒18中配製好水泥漿液，將攪漿筒18通過閥門與吸漿管13連 接，吸漿管13又與輸漿泵14的入口連通，輸漿泵14的出口又通過輸漿管17和過濾篩網15 與儲漿桶16連通，儲漿桶16又通過三通21和閥門與另一根吸漿管連接，另一根吸漿管又 與水泥漿泵19的入口連通，水泥漿泵19的出口可以通過水泥漿輸出管20與水平定向鑽機 動力頭上的送水器連接。 參見圖5，清水桶23通過閥門與吸水管26連接，吸水管26又與高壓水泵24的入 口連通，高壓水泵24的出口可以通過高壓水輸出管25與水平定向鑽機動力頭上的送水器 連接。 這種導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方法，其步驟如下 步驟一、鑽機就位、開孔並安裝孔口管，即用開孔鑽頭開孔，然後再安裝孔口管和 密封裝置，並加固；孔口管和密封狀置是為了防止施工過程中出現突水突泥突沙，並可以調 節廢槳的流出。 步驟二、將導向水平旋噴施工的鑽頭與鑽杆連接，將鑽杆與水平定向鑽機動力頭 連接，將泥漿桶11通過泥漿泵12與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接，調整鑽機對好孔 位；所述鑽杆為雙重管鑽具8，所述水平定向鑽機動力頭上的送水器為高壓水龍頭7。
步驟三、水平旋噴樁預導孔施工，即開啟泥漿泵12，將在泥漿桶11中的泥漿傳輸 至導向水平旋噴施工的鑽頭中的高壓漿通道4和噴漿嘴5並噴出，同時開始鑽進，同時探棒 l不斷向顯示器傳輸鑽頭方向和姿態及孔內壓力，機手根據顯示器顯示的信息，不斷調整導 向水平旋噴施工的鑽頭方向，保證鑽進方向與設計軌跡吻合，直至鑽至設計深度。
鑽進前，首先在後臺製備好泥漿。再將泥漿泵12與泥漿桶11連接，泥漿輸出管9 與鑽機動力頭上的送水器連接。鑽進過程中，探棒1不斷向機臺上的顯示器傳輸鑽頭方向 和姿態及孔內壓力等信息，實現了隨時跟蹤監測鑽頭方向、姿態變化以及孔內壓力情況。一 旦發現鑽頭鑽進方向偏離水平旋噴樁設計方向，就必須進行糾偏。將鑽頭鑽進方向調整到 設計軌跡後繼續鑽進，直至鑽至設計深度。監測孔內壓力變化，有利於控制地表沉降變化情 況，確保地表構築物的安全。 步驟四、將泥漿桶11與水平定向鑽機動力頭上的送水器斷開，將儲漿桶16通過水 泥漿泵19與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接，將清水桶23通過高壓水泵24與水平定 向鑽機動力頭上的送水器連接。 步驟五、開始後退鑽杆，同時雙重管旋噴，即開啟水泥漿泵19和高壓水泵24，將在 儲漿桶16內的水泥漿液傳輸至導向水平旋噴施工的鑽頭中的高壓漿通道4和噴漿嘴5並 噴出，將清水桶23中的水輸至導向水平旋噴施工的鑽頭的高壓水通道2和噴水嘴3並噴 出，形成高壓水切割土體並與切割後的土體混合形成旋噴樁； 當水泥漿泵19和高壓水泵24的壓力表指示低於設計壓力前，導向水平旋噴施工 的鑽頭原地旋轉，待水泥漿泵19和高壓水泵24的壓力表指示達到設計壓力後，開始後退鑽杆。當水泥漿泵19和高壓水泵24的壓力表指示達到設計壓力後，鑽杆勻速旋轉，並且勻速 後退。 步驟六、當噴水嘴3接近掌子面時( 一般0. 5-3米)，關閉高壓水泵24，停止噴水， 當噴漿嘴5接近掌子面時( 一般0. 5-3米)，關閉水泥漿泵19，停止噴漿；退出鑽杆並用高 壓水清洗鑽杆。 步驟七、鑽杆全部退出，然後立即封孔，單根旋噴樁施工結束。將鑽機移至下一根 樁位進行施工。 上述高壓泵(底部噴嘴)可以用普通泥漿泵代替，注入水泥漿補註已切削的範圍， 此時為普通雙管水平旋噴。 前述為雙管雙高壓水平旋噴，本發明也可以是鑽頭內部只用單個通道施作水平旋 噴樁。 上述情況的特例是在回撤旋噴時，只用單個高壓泵而將前述施作預導孔的泵停止 使用，此時便變成單管水平旋噴。及鑽預導孔和旋噴採用不同的通道。另外雙管如簡化成 單管也是一種特例。 所有不同的方法出於不同的施工要求及地層情況，也可能導致不同的旋噴樁的直 徑及其他特性。本發明的核心是在不同的方式基礎上增加了導向功能。
本發明的工作原理 利用工程鑽機，將帶有噴嘴的鑽頭鑽進至土層設計位置後，用高壓設備使漿液的 噴射流從噴嘴中噴射出來，衝擊破壞土體，形成預定形狀的空間，從土體剝落下來的土粒一 部分陪著噴射流冒出地面，其餘部分在噴射流的衝擊力、離心力和重力等作用下與注入的 漿液攪拌混合，並按一定的漿土比例和質量大小有規律地重新排列，凝固後便在土中形成 一個具有一定強度的固結體。 由於採用導向跟管鑽進旋噴，鑽頭採用與鑽杆等徑的楔型鑽頭，一般楔子板旋轉 直徑①《127mm，楔型面與鑽具交角《25。。在鑽進成孔時，鑽頭部位安裝的帶有特製導 向定位傳感器的探棒(當鑽頭正常迴轉鑽進時鑽管沿直線前進。當鑽頭由於某種原因偏離 預定軌跡偏向某一方向時，就需要糾偏了。方法是把鑽頭楔面調至已經偏斜的方向，鑽機停 止迴轉加力頂進，鑽頭由於斜面的作用就會向相反的方向偏斜，以此調整鑽進的方向。面向 角的朝向和鑽頭的偏斜方位都是由裝在鑽頭後部的導向探頭監測)確定鑽頭的打設方向 和噴嘴的具體位置，在必要時改變鑽進方向，確保施工的高精度。高壓水通道的水受到壓力 達額定壓力和流量時通過安裝在鑽頭前端的噴水嘴以巨大能量的噴射流將一定範圍內的 土體進行切削、摧毀，高壓漿通道與高壓漿通道環隙的漿液受到壓力達到額定壓力和流量 時通過安裝在鑽頭後端的噴漿嘴噴出漿液，強制土顆粒與漿液充分混合，然後形成大致水 平的柱狀水泥土固結體，從而達到導向水平旋噴時施工高精度的目的。 在鑽頭前端安裝調整鑽進方向的楔形板，在鑽頭內部安裝特製的探棒。利用探棒 發出的鑽頭的位置及姿態信息，顯示器接收顯示鑽頭傾角、方位角、工具角。(楔形板朝上即 為12點，如同鐘面)。打設角度如果偏下，可以把鑽頭調到12點，即楔形板朝上，直接頂進， 此時由於楔形板底板斜面面積大，受到一個向上的力，鑽頭軌跡就會朝上運動。同理在6點 糾偏可以使鑽頭軌跡朝下，9點、3點分別是為左、右糾偏方向。如果角度合適，鑽機會勻速 旋轉鑽進，此時鑽杆軌跡一般是平直的。所以鑽頭是上下糾偏的關鍵。預導孔鑽進過程中，
9發現鑽孔偏差過大應及時糾偏。
具體糾偏方法如下把楔形板的楔面調至已經偏斜的方向，鑽機停止迴轉加力頂
進，鑽頭由於斜面的作用就會向相反的方向偏斜，以此調整鑽進的方向。面向角的朝向和鑽
頭的偏斜方位都是由裝在鑽頭後部的探棒監測的，通過探棒將鑽頭傾角、方位角和工具角
等信息傳輸到鑽機操作臺的顯示器上，機手就可以方便的調整鑽進方向了。 鑽至設計深度後回撤鑽杆並進行高壓旋噴，從而實現高精度、長距離的水平旋噴
樁施作。
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權利要求
一種導向水平旋噴施工的鑽頭，包括鑽頭主體(29)和固定連接在鑽頭主體頭部的楔子板(6)，在鑽頭主體內、沿軸向布置有高壓水通道(2)和高壓漿通道(4)，高壓水通道(2)側向開有噴水嘴(3)，高壓漿通道(4)側向開有噴漿嘴(5)，其特徵在於所述鑽頭主體側壁上還開有一凹槽(30)，凹槽內鑲固有探棒(1)，該探棒(1)帶有無線發射器，並且該無線發射器發射的信號由無線數據採集儀採集，無線數據採集儀又通過高頻無線發射模塊、天線與顯示器信號連接，無線數據採集儀也通過GPRS與INTERNET連接，實現施工遠程監控。
2. 根據權利要求1所述的導向水平旋噴施工的鑽頭，其特徵在於所述探棒(1)外表 面套有膠管(28)，膠管通過管箍(27)與探棒緊固連接。
3. 根據權利要求1或2所述的導向水平旋噴施工的鑽頭，其特徵在於所述探棒(1)中 排列有電池倉、探棒CPU、無線發射器、探測鑽頭溫度的溫度傳感器、探測鑽頭旋轉位置的工 具角傳感器，探測鑽頭傾角的傾角傳感器和探測鑽頭周邊壓力的壓力傳感器，電池倉內的 電池與探棒CPU的供電接口、工具角傳感器、、溫度傳感器、傾角傳感器和壓力傳感器連接， 溫度傳感器、工具角傳感器、傾角傳感器和壓力傳感器的數據線分別與探棒CPU的數據輸 入端子連接，探棒CPU的數據輸出端子又與無線發射器連接，無線發射器將探棒CPU處理過 的信號發送給無線數據採集儀。
4. 根據權利要求3所述的導向水平旋噴施工的鑽頭，其特徵在於所述無線數據採集 儀包括電池、無線接收模塊、高頻無線發射模塊、GPRS和中央處理單元，其中無線接收模塊 通過接收無線發射器發出的信號，並將信號傳給中央處理單元，中央處理單元將信號處理 後又傳給高頻無線發射模塊，高頻無線發射模塊通過天線將信號發送給顯示器，中央處理 單元將信號處理後打包也傳送給GPRS，通過INTERNET在任何地方可監控施工現設工作情 況。
5. 根據權利要求4所述的導向水平旋噴施工的鑽頭，其特徵在於所述無線數據採集 儀還通過高頻無線發射或GPRS與操作臺信號連接，將中央處理單元處理過的信號上傳至 操作臺。
6. —種應用上述權利要求1-5中任意一項所述的導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方 法，其特徵在於步驟如下步驟一、鑽機就位、開孔並安裝孔口管，即用開孔鑽頭開孔，然後再安裝孔口管和密封 裝置，並加固；步驟二、將導向水平旋噴施工的鑽頭與鑽杆連接，將鑽杆與水平定向鑽機動力頭連接， 將泥漿桶(11)通過泥漿泵(12)與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接，調整鑽機對好孔 位；步驟三、水平旋噴樁預導孔施工，即開啟泥漿泵(12)，將在泥漿桶(11)中的泥漿傳輸 至導向水平旋噴施工的鑽頭中的高壓漿通道(4)和噴漿嘴(5)並噴出，同時開始鑽進，同 時探棒(1)不斷向顯示器傳輸鑽頭方向和姿態及孔內壓力，機手根據顯示器顯示的信息， 不斷調整導向水平旋噴施工的鑽頭方向，保證鑽進方向與設計軌跡吻合，直至鑽至設計深 度；步驟四、將泥漿桶(11)與水平定向鑽機動力頭上的送水器斷開，將儲漿桶(16)通過水 泥漿泵(19)與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接，將清水桶(23)通過高壓水泵(24)與水平定向鑽機動力頭上的送水器連接；步驟五、開始後退鑽杆，同時雙重管旋噴，即開啟水泥漿泵(19)和高壓水泵(24)，將在 儲漿桶(16)內的水泥漿液傳輸至導向水平旋噴施工的鑽頭中的高壓漿通道(4)和噴漿嘴 (5)並噴出，將清水桶(23)中的水輸至導向水平旋噴施工的鑽頭的高壓水通道(2)和噴水 嘴(3)並噴出，形成高壓水切割土體並與切割後的土體混合形成旋噴樁；步驟六、當噴水嘴(3)距離掌子面0.5 3米時，關閉高壓水泵(24)，停止噴水，當噴漿 嘴(5)距離掌子面0. 5 3米時，關閉水泥漿泵(19)，停止噴漿；步驟七、鑽杆全部退出，然後立即封孔，單根旋噴樁施工結束。
7. 根據權利要求6所述的導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方法，其特徵在於所述鑽 杆為雙重管鑽具(8)，所述水平定向鑽機動力頭上的送水器為高壓水龍頭(7)。
8. 根據權利要求6所述的導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方法，其特徵在於上述步 驟五中，水泥漿泵(19)和高壓水泵(24)的壓力表指示低於設計壓力前，導向水平旋噴施工 的鑽頭原地旋轉，待水泥漿泵(19)和高壓水泵(24)的壓力表指示達到設計壓力後，開始後 退鑽杆。
9. 根據權利要求6所述的導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方法，其特徵在於上述步 驟五中，水泥漿泵(19)和高壓水泵(24)的壓力表指示達到設計壓力後，鑽杆勻速旋轉，並 且勻速後退。
10. 根據權利要求6所述的導向水平旋噴施工的鑽頭的施工方法，其特徵在於探棒分 為三段，一段內作為電池倉(32)，其端部連接電池倉蓋(31)，電池倉(32)內的電池通過電 路與電池插線板(34)連接，電池插線板(34)用環氧樹脂(33)固定在探棒中段內，探棒另 一段內有定位槽(37)，並安置有傳感器，三段之間由螺紋絲扣實現咬合連接。
全文摘要
一種導向水平旋噴施工的鑽頭及其施工方法，包括鑽頭主體和固定連接在鑽頭主體頭部的楔子板，鑽頭主體側壁上還開有一凹槽，凹槽內鑲固有探棒，該探棒帶有無線發射器，並且該無線發射器發射的信號由無線數據採集儀採集，無線數據採集儀又通過高頻無線發射模塊、天線與顯示器信號連接，無線數據採集儀也通過GPRS與INTERNET連接。本發明可確定鑽頭的打設方向和噴嘴的具體位置，使能在必要時改變鑽進方向、自動糾偏、高精度、長距離地施作水平旋噴樁，並可以根據需要在特定方向加噴，保證隧道或其它地下工程的安全施工。
文檔編號E21B10/00GK101737012SQ20091031145
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者張春森, 楊積凱, 聶政熊 申請人:北京首爾工程技術有限公司