钻进工具管50连接的旋喷工作管60最前侧一节钢管62前端的封闭，本实施例中采用丝堵100进行封闭，防止高压水泥浆向前溢出至钻进工具管50，进一步地，丝堵100与该钢管62前端处的接箍90焊接为一体，以保证丝堵100的封闭稳固性。
[0024]由于锚杆机30的行程有限，当旋喷工作管60的最后一节钢管62进入地层时，为使该钢管顺利进入地层，钻进工作管50的后端连接于一推进工具管110的前端，推进工具管110的后端连接于锚杆机动力头31，由推进工具管110将旋喷工作管60的最后一节钢管62推进入地层。
[0025]本实施例还提出了一种冲击钻进式超前旋喷管棚施工方法，包括如下步骤:
(1)锚杆机30就位，将钻进工具管50安装在锚杆机动力头31上，并将钻进工具管50的前端与安装有冲击钻头41的冲击器40连接，同时，锚杆机30通过风管100连接空气压缩机10 ;
(2)移动锚杆机30对孔位，使用水平角度尺测量并调整施工入射角度，使其比设计管棚角度大1° -2°，启动空气压缩机10，高压风通过风管100进入锚杆机动力头31、钻进工具管50、冲击器40、冲击钻头41冲击钻进，锚杆机动力头31提供推进力和旋转力，钻进杂填土 190，遇块石等障碍物时，冲击钻头冲击破碎，继续钻进，如图5所示；
(3)当冲击器40及冲击钻头41穿出地层对面切口140后，停止钻进，将钻进工具管50的后端拆离锚杆机动力头31，并在该钻进工具管50的后端连接旋喷工作管60，并将旋喷工作管60的后端连接在锚杆机动力头31上，启动锚杆机30，将旋喷工作管60向前旋转推进地层50-60cm，卸除空气压缩机10，并将高压注浆栗20连接在锚杆机动力头31上，如图6所示；
(4)对入射口130旋喷工作管60管壁四周的空隙进行封堵处理阻止高压注浆时水泥浆流出，并保证旋喷工作管60在锚杆机动力头31驱动下仍可以前后滑动不影响钻进；具体地，可利用细钎杆将布料等柔性封堵料推送填塞形成入射口封堵结构120，长度约0.5m，如图7所示；
(5)锚杆机动力头31推进旋喷工作管高压旋喷，待冲击器40完全露出地层对面切口140后，卸除冲击器40和冲击钻头41，并同样对地层对面切口 140处的钻进工具管50管壁四周进行封堵处理，形成对面切口封堵结构150，如图7所示；
(6)旋喷工作管60高压旋喷钻进的同时，对对面切口140处穿出的钻进工具管50进行相应卸除，如图8所示；
(7)当高压旋喷至地层对面切口140时，停止旋喷，进一步封堵入射口 130和对面切口140，避免流浆，卸除高压注浆栗20，卸除钻进工具管50，移机到下一位置施工旋喷管棚；
(8)全部旋喷管棚200施工完毕，撤离施工装置，管棚两端外露的钢管处浇筑钢筋混凝土圈梁160，拟开挖通道170两侧浇筑钢筋混凝土支撑柱180，然后进入暗挖工序，如图9所不O
[0026]进一步地，在步骤(2)中，当钻进工具管50包括前后方向上依次首尾连接的至少两节钢管51时，在钻进至前一节钢管深度后，在前一节钢管与锚杆机动力头31之间安装下一节钢管继续钻进直至穿透对面切口 140 ;相应地，在步骤(5)中，当旋喷工作管60包括前后方向上依次首尾连接的至少两节钢管62时，在旋喷钻进至前一节钢管深度后，在前一节钢管与锚杆机动力头31之间安装下一节钢管继续旋喷钻进直至旋喷至对面切口 140。
[0027]进一步地，经实践得知，高压注浆栗20所用水泥浆液的水灰质量比以0.8-1.0为宜，对底层胶粘作用较佳，注浆工作压力保持在15-25MPa，锚杆机30的推进速度以10-20cm/min为宜，进行水平方向旋喷，旋喷直径约400-500mm。
[0028]在步骤(2)中，当钻进工具管钻进2节钢管仍未穿出地层对面切口 140时，在安装下一节钢管前，自前一节钢管管口向管内推送测斜仪70至管底，测斜仪70连接读数仪80，用于监测钻进工具管倾斜角度并进行记录，每钻进1~2节钢管测量I次，当出现偏差超出要求时，应停止钻进采取纠偏措施或移位重新钻进，以保证实际管棚角度等于预先设计管棚角度。
[0029]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置，包括空气压缩机、高压注浆栗、锚杆机、钻杆和前端安装有冲击钻头的冲击器，其特征在于:所述钻杆包括钻进工具管和旋喷工作管，所述钻进工具管的前端连接于所述冲击器的后端，所述旋喷工作管上安装有与其管内空间连通的旋喷喷嘴；当所述施工装置进行钻进打孔时，所述锚杆机的动力头连接于所述空气压缩机，且所述钻进工具管的后端连接于所述锚杆机的动力头；当所述施工装置进行旋喷管棚时，所述锚杆机的动力头连接于所述高压注浆栗，且所述旋喷工作管的后端连接于所述锚杆机的动力头，所述旋喷工作管的前端封闭并连接于所述钻进工具管的后端。2.根据权利要求1所述的冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置，其特征在于:所述钻进工具管包括前后方向上依次首尾连接的至少两节钢管，相应地，所述旋喷工作管包括前后方向上依次首尾连接的至少两节钢管，所述旋喷喷嘴位于所述旋喷工作管的最前侧一节钢管上。3.根据权利要求2所述的冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置，其特征在于:当所述钻进工具管的钢管节数大于3节时，每间隔1-2节的钢管内置有测斜仪，所述测斜仪电连接有读数仪。4.根据权利要求2所述的冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置，其特征在于:所述钻进工具管的各钢管两端及所述旋喷工作管的各钢管两端均成型有内方形丝扣，所述钻进工具管的相邻钢管之间由具有外方形丝扣的接箍连接，所述旋喷工作管的相邻钢管之间由具有外方形丝扣的接箍连接，所述旋喷工作管的最前侧一节钢管的前端与所述钻进工具管的最后侧一节钢管的后端由具有外方形丝扣的接箍连接。5.根据权利要求4所述的冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置，其特征在于:所述旋喷工作管的最前侧一节钢管的前端由丝堵封闭，且所述丝堵与该钢管前端处的所述接箍焊接为一体。6.根据权利要求2至5中任一项所述的冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置，其特征在于:所述钻进工作管的后端连接于一推进工具管的前端，所述推进工具管的后端连接于所述锚杆机的动力头。7.—种基于权利要求1至6中任一项所述冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置的超前旋喷管棚施工方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)锚杆机就位，将钻进工具管安装在锚杆机的动力头上，并将钻进工具管的前端与安装有冲击钻头的冲击器连接，同时，锚杆机的动力头通过风管连接空气压缩机； (2)移动锚杆机对孔位，测量并调整施工入射角度，使其比设计管棚角度大1°-2°，启动空气压缩机，高压风通过风管进入锚杆机的动力头，并依次进入钻进工具管、冲击器、冲击钻头，冲击钻进，锚杆机的动力头提供推进力和旋转力，钻进杂填土，若遇块石等障碍物时，冲击钻头对其进行冲击破碎，继续钻进； (3)当冲击器及冲击钻头穿出地层对面切口后，停止钻进，将钻进工具管的后端拆离锚杆机的动力头，并在该钻进工具管的后端连接旋喷工作管，并将旋喷工作管的后端连接在锚杆机的动力头上，启动锚杆机，将旋喷工作管向前旋转推进地层50-60cm后，卸除空气压缩机，并将高压注浆栗连接在锚杆机的动力头上； (4)对入射口旋喷工作管壁四周的空隙进行封堵处理阻止高压注浆时水泥浆流出，并保证旋喷工作管在锚杆机的动力头驱动下仍可以前后滑动不影响钻进； (5)锚杆机的动力头推进旋喷工作管进行高压旋喷，待冲击器完全露出地层对面切口后，卸除冲击器和冲击钻头，并同样对地层对面切口管壁四周进行封堵处理； (6)旋喷工作管高压旋喷钻进的同时，相应卸除对面切口处穿出的钻进工具管； (7)高压旋喷至地层对面切口时，停止旋喷，进一步封堵入射口和对面切口，避免流浆，卸除高压注浆栗，移机到下一位置施工旋喷管棚； (8)全部旋喷管棚施工完毕，撤离施工装置，管棚两端外露的部分浇筑钢筋混凝土圈梁，拟开挖通道两侧浇筑钢筋混凝土支撑柱，然后进入暗挖工序。8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于:在步骤(2)中，当钻进工具管包括前后方向上依次首尾连接的至少两节钢管时，在钻进至前一节钢管深度后，在前一节钢管与锚杆机的动力头之间安装下一节钢管继续钻进直至穿透对面切口 ；相应地，在步骤(5)中，当旋喷工作管包括前后方向上依次首尾连接的至少两节钢管时，在旋喷钻进至前一节钢管深度后，在前一节钢管与锚杆机的动力头之间安装下一节钢管继续旋喷钻进直至旋喷至对面切口。9.根据权利要求7或8所述的施工方法，其特征在于:所述高压注浆栗所用水泥浆液的水灰质量比0.8-1.0，注浆工作压力保持在15-25MPa，所述锚杆机的推进速度为10-20cm/min,进行水平方向旋喷，旋喷直径约400-500mm。10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于:在步骤(2)中，当所述钻进工具管钻进2节钢管仍未穿出地层对面切口时，在安装下一节钢管前，自前一节钢管管口向管内推送测斜仪至管底，测斜仪连接读数仪，监测钻进工具管倾斜角度并进行记录，每钻进1~2节钢管测量I次，当出现偏差超出要求时，应停止钻进采取纠偏措施或移位重新钻进。
【专利摘要】本发明提出一种冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置及施工方法，所述施工装置包括空气压缩机、高压注浆泵、锚杆机、钻杆和冲击器，钻杆包括钻进工具管和旋喷工作管，钻进工具管前端连接于冲击器后端，旋喷工作管上安装有旋喷喷嘴；当施工装置进行旋喷管棚时，锚杆机动力头连接于高压注浆泵，旋喷工作管后端连接于锚杆机动力头，旋喷工作管的前端封闭并连接于钻进工具管的后端。采用本发明对管棚进行旋喷施工，冲击器及冲击钻头能够破碎掉大块石等障碍物，解决了杂填土无水安全钻进的难题，同时将钻进、注浆、扩孔组合为一体化施工工艺，减少了施工设备，简化了施工工艺，提高了施工效率，节约了工程成本，无泥浆污染，实现了节能环保的施工要求。
【IPC分类】E21D20/02, E21D11/10, E21D11/00, E21B1/12
【公开号】CN105019917
【申请号】CN201510493901
【发明人】张启军, 杨铭竹, 刘欢, 蒋毅
【申请人】青岛业高建设工程有限公司, 张启军
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月13日