专利名称：振冲式辐射井水平辐射管施工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一 种用于辐射井水平辐射管施工的设备，属 于土木工程施工设备。
背景技术：
辐射井是由一 口大直径的钢筋混凝土管竖井和自竖井 内的任 一 高程和水平方向含水层打进具有 一 定长度的多层 (或单层)、数根水平辐射管所组成。竖井是水平辐射管施 工、集水和安装抽水泵将水排至井外的场所，水平辐射管用 来汇集含水层地下水至竖井内。
目前国内外在卵砾石地层中水平成孔，通常采用泥浆护 壁钻进或潜孔锤，成孔通常为干孔或水头压力小的孔，另夕卜， 有些地方采用顶进法，就是采用液压千斤顶将钻杆或滤水管 顶入砂卵石地层中。由于辐射井主要用于取水或降水工程， 为了保证出水量，在钻进过程中 一 般不能使用泥浆，而采用 清水钻进，另外，为了取得最大出水量，水平辐射管 一 般设 在含水层底部，因而水头较高且水量较大，采用潜孔锤因端 部封孔困难而无法施工，故铺设水平辐射管不宜采用泥浆护 壁或潜孔锤钻进。若采用顶进法施工，由于钻杆或滤水管受 到地层的阻力大，顶进长度受到限制。
本申请人所有的发明专利"辐射井水平辐射管全液压施
工设备"(专利号ZL200410000062.9)是系列辐射井水平 辐射管施工设备之一。它的井下部分采用全液压系统，不仅 施工安全，而且钻进力量大，采用回转钻进，并不用泥浆护 壁，在粉土 、粉砂土和砂土含水层中钻孔长度可达60 100m，但该设备在卵砾石含水层中钻进长度受到限制， 一 般 不超过10m。 发明内容为了克服现有的辐射井辐射管施工设备在卵砾石含水层 中钻进长度受到限制的不足，本发明的目的在于提供 一 种 振冲式辐射井水平辐射管施工设备，该施工设备适合于在卵 砾石含水层中进行不采用泥浆护壁的清水钻进，可增加水平 辐射管在卵砾石地层中的铺设长度，且在遇到卡钻需要拔出 钻杆时，可以使钻杆轻松拔出。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下 一种振冲式辐射井水平辐射管施工设备，包括井上部分 和井下部分，井上部分包括电动机、液压油泵、高压水泵， 井下部分包括液压马达、变速箱、油缸、机架、主动钻杆及 钻杆接头，井下部分为全液压系统，井上部分与井下部分通 过高压油管和高压水管相连接；液压马达和油缸分别通过变 速箱与主动钻杆相连接，由液压马达带动主动钻杆旋转，由 油缸带动主动钻杆进给和后退。在变速箱上固定装有 一 液压 高频振冲器，该液压高频振冲器与井上的液压油泵通过管道 相连接。
由于采用上述技术方案，使本发明与现有技术相比，具有 如下的有益效果
1 、可提高在卵砾石地层中的钻进长度
由于本发明在变速箱上固定装有一液压高频振冲器，在 液压马达带动主动钻杆旋转时，可将钻杆冲击打入含水层 中，与现有的不采用振动的方法相比，本发明振动钻进可大 大减小地层的钻杆阻力，可使在卵砾石含水层中进行不采用 泥浆护壁的清水钻进长度为现有的只采用回转钻进钻机或 顶进法钻机的4~6倍。采用本发明振冲加回转来铺设水平辐 射管，可在卵砾石地层中铺设长度30~50米的水平辐射管， 增加了水平辐射管在卵砾石地层的铺设长度。
2、在对一般土层的钻进过程中，不会导致土 (砂)流失 在对 一 般土层的钻进过程中，现有的只有回转钻进的钻 机往往需要大流量的高压水帮助钻进，在有些情况下会导致 土 (砂)流失，造成塌孔，导致竖井周围地面下沉，影响竖 井周围的基础稳定。由于本发明采用高频振动加回转的钻进
4方法，使用小流量的高压水或不使用高压水钻进，通常不会 导致土 (砂)流失而影响竖井周围的基础稳定。
3、 实现轻松拔出钻杆
当遇到卡钻需要拔出钻杆时，本发明中的振冲器可将,打 击力传递到钻杆，使之能轻松拔出钻杆，这是通常的回转钻 进所难以做到的。
4、 对施工现场具有较强的适应性
由于本发明井上泵站和井下钻进设备为分体式设计，适 当调整后，如在本发明设备的底盘安装可以调节角度的油 缸，可用于隧道、涵洞等更狭小的空间任意角度的钻孔。
图1是本发明振冲式辐射井水平辐射管施工设备的井下 部分结构的主视示意图
图2是图1的俯视示意图
图中，l.液压高频振冲器 2.变速箱 3.油缸 4.液压 马达5.机架 6.主动钻杆7.钻杆接头 8.定位器
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进 一 步说明。 图1所示为本发明振冲式辐射井水平辐射管施工设备的 一个实施例，该施工设备包括井上部分和井下部分，井上部 分(图中未标出)包括电动机、高压水泵、液压油泵。图1 和图2所示的井下部分包括液压马达4、变速箱2、油缸3、 机架5、主动钻杆6和钻杆接头7，为全液压系统。井上部 分与井下部分用高压油泵和高压水管相连，本发明中的高压 油管和高压水管的压力分别为30 50MPa和5 10MPa 。本 实施例中液压马达4为双马达，油缸3为双油缸。液压马达 4和油缸3分别由置于井上的两台油泵带动，并均通过进油 管和回油管与油泵相连。双液压马达4和双油缸3分别通过 变速箱2与主动钻杆6相连接，主动钻杆6通过钻杆接头7 与钻头相连，钻杆直径为40 300mm。由液压马达4通过变 速箱中的主动齿轮带动主动钻杆和钻头旋转。在井下还设有 油缸换向阀、马达换向阀、马达节流阀和振动器换向阀，分别用油管与所控制的元件和井上的油泵相连。由油缸换向阀 控制油缸3变速前进或后退，使主动钻杆获得推力和拉力。 由马达换向阀和马达节流阀控制流量实现主动钻杆正反回 转和无级调速转动功能。在变速箱2上用高强度螺栓固定装
有 一 液压高频振冲器1 ，该液压高频振冲器的频率为
300 600次/min，该液压高频振冲器1的锤头打击主动钻杆 6的后部，使主动钻杆6获得高频冲击力，通过振动器换向 阀可启动和关闭振动器，通过调节井上的液压油泵的排量， 可以控制打击频率的大小。本发明中的液压马达也可为单液
压马达7油缸3也可为单油缸
在地层钻进需要高压水时，将井上的高压水泵用高压水
管与井下钻机上的主动钻杆6相连，并开启水泵。在装置钻
机的机架5的四个角配有定位器7 ，使钻机牢固地固定在井
壁之间本设备结构紧凑，适用于内径大于3m的竖井之内
的狭小空间进行水平钻孔施工。
本发明适用于粘土、粉土、粉砂土、砂土、卵砾石和岩 石层中的辐射井取水或降水工程，特别适用于卵砾石的清水 钻进，亦可用于大口径集水井、回灌井中水平钻孔或其它水 平钻孔的施工。
权利要求
1、一种振冲式辐射井水平辐射管施工设备，包括井上部分和井下部分，井上部分包括电动机、液压油泵、高压水泵，井下部分包括液压马达、变速箱、油缸、机架、主动钻杆及钻杆接头，井下部分为全液压系统，井上部分与井下部分通过高压油管和高压水管相连接；液压马达和油缸分别通过变速箱与主动钻杆相连接，由液压马达带动主动钻杆旋转，由油缸带动主动钻杆进给和后退，其特征在于在变速箱上固定装有一液压高频振冲器，该液压高频振冲器与井上的液压油泵通过管道相连接。
2、根据权利要求1所述的振冲式辐射井水平辐射管施工设备，其特征在于所述的井上的高压水泵通过高压水管与井下钻机上的主动钻杆相连接。
3、根据权利要求1所述的振冲式4石 年田射井水平辐射管施工 與设备，其特征在于在机架的四个角各固定装有一个定位奋
4、根据权利要求1所述的振冲式车虽射井水平辐射管施工设备，其特征在于所述的高压油管和高压水管的压力分别为30 50MPa禾卩5 10MPa;所述的液压高频振冲器的频率为300 600次/min。
全文摘要
一种振冲式辐射井水平辐射管施工设备，包括井上部分和井下部分，井上泵站和井下钻进设备通过高压油管和高压水管相连接。在井下部分的变速箱上固定装有一液压高频振冲器，该液压高频振冲器与井上的液压油泵通过管道相连接。本发明特别适合于在卵砾石地层中进行不采用泥浆护壁的清水钻进，可增加水平辐射管在卵砾石地层中的铺设长度，且在遇到卡钻需要拔出钻杆时，可以使钻杆轻松拔出。本发明适用于粘土、粉土、粉砂土、砂土、卵砾石和岩石层中的辐射井取水或降水工程，特别适用于卵砾石的清水钻进，亦可用于大口径集水井、回灌井中水平钻孔或其它水平钻孔的施工。
文档编号E21B7/04GK101476444SQ20091007782
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者张治晖, 杨继富, 田忠禄, 华 赵, 高占义 申请人:中国水利水电科学研究院