一种适用于顶锤冲击式钻机的双液注浆钻杆的制作方法

本发明涉及钻孔注浆施工技术领域，具体涉及一种适用于顶锤冲击式钻机的双液注浆钻杆。

背景技术：

地下工程施工过程中经常遇到松软的、破碎等复杂不稳定地层，施工前通常采用双液注浆工艺对这类地层进行加固改良处理。

双液注浆工艺，分为单层钻杆(或注浆管)孔外混合和双层钻杆孔底混合两种。单层钻杆孔外混合方式，对浆液凝结时间的控制要求较高，钻杆拆接迅速无延误，否则会发生浆液在钻杆内凝集堵杆，导致注浆失败，操作难度较大。双层钻杆注浆采用的是孔底混合工艺，注浆效果较好且易控制，在实际施工中，被广泛应用。

由于目前用于双液注浆的双层钻杆，中空薄壁，特别是螺纹连接处，比较薄弱，钻孔深度受限，不能用于带有顶锤冲击的钻机施工，对于卵石地层、破碎岩层等复杂地质，现有的双层钻杆很容易卡钻断杆，无法完成钻孔和后续的注浆施工。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于卵石地层、破碎岩层等复杂地质的钻孔及双液注浆施工、安装于顶锤冲击式钻机驱动设备上、适合水平打孔、斜向上打孔、垂直向下打孔及注浆作业的双液注浆钻杆。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种适用于顶锤冲击式钻机的双液注浆钻杆，从前至后包括依次相连的钻头、单向阀杆、转接套、凿岩钻杆和钎尾，转接套内腔设有a液导管，a液导管与转接套之间为b液通路，a液导管与单向阀杆之间为双液混合区，单向阀杆内设有第一单向阀，a液导管设有第二单向阀。

进一步地，所述第一单向阀为单向阀杆内腔后侧设有的大弹簧和被大弹簧顶于单向阀杆末端孔口的大钢球，大钢球与转接套的开孔形成密封。

进一步地，所述第二单向阀为a液导管开口端设置的中空堵头和中空堵头后侧连接的小弹簧、小钢球，小钢球被小弹簧顶于a液导管内壁槽口上形成密封。

进一步地，所述a液导管开口端外侧设置三脚支撑片，三脚支撑片支撑于转接套内壁。

进一步地，所述凿岩钻杆、钎尾分别内设同轴内管作为a液输送通道，凿岩钻杆与其内管之间通路、钎尾与其内管之间通路为b液输送通道，所述钎尾分别通过两个旋转接头向a液输送通道、b液输送通道注入a液、b液。

进一步地，所述凿岩钻杆的内管和a液导管的插接处与凿岩钻杆外管和转接套的插接处错开分布；所述钎尾的内管和凿岩钻杆的内管的插接处与钎尾外管和凿岩钻杆外管的插接处错开分布。

进一步地，所述钻头采用球齿合金材料制成，所述单向阀杆、转接套、凿岩钻杆、钎尾采用钎杆材料制成。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明一种适用于顶锤冲击式钻机的双液注浆钻杆，适用于卵石地层、破碎岩层等复杂地质的钻孔及双液注浆施工，安装于顶锤冲击式钻机驱动设备上，适合水平打孔、斜向上打孔、垂直向下打孔及注浆作业。本发明的双液注浆钻杆，在a液导管内加设单向阀，用来防止b液倒灌进a液导管内造成液体混合凝结，堵塞a液导管腔体；在混合液主通道内（单向阀杆内）设置单向阀，用来防止混合液倒灌进b液通路内造成液体凝固堵塞b液通路。

附图说明

图1是本发明双液注浆钻杆在顶锤冲击钻机上的安装示意图。

图2是本发明双液注浆钻杆的剖面结构示意图。

图3是本发明中单向阀杆和转接套总成的剖面结构示意图。

图4是本发明中转接套总成的横截面结构示意图。

图5是本发明中钎尾的剖面结构示意图。

图6是本发明中钎尾与旋转接头装配的剖面结构示意图。

图7是本发明中钎尾与凿岩钻杆连接的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。

如图1、2所示，一种适用于顶锤冲击式钻机的双液注浆钻杆，从前至后依次包括钻头1、单向阀杆2、转接套3、凿岩钻杆4和钎尾5；钻头1采用球齿合金材料制成，单向阀杆2、转接套3、凿岩钻杆4和钎尾5采用钎杆材料制成，单向阀杆2可承受顶锤冲击式钻机产生的冲击及旋转，转接套3呈中空厚壁结构，可承受顶锤冲击式钻机的冲击和旋转。

如图1、2所示，所述钻头1与单向阀杆2连接，所述单向阀杆2与转接套3连接。所述转接套3与一根或多根凿岩钻杆4连接，所述凿岩钻杆4与钎尾5连接，所述钎尾5安装于顶锤冲击式钻机液压凿岩机前部，并传递钻机输出的冲击功和旋转扭矩。所述凿岩钻杆4内设有内管一41，内管一41与凿岩钻杆4同轴，内管一41通过三脚支撑片支撑于凿岩钻杆4内壁，避免内管一41在凿岩钻杆4内轴向窜动，保证凿岩钻杆4连接和拆解过程中凿岩钻杆4外管和内管一41同时连接和脱开；内管一41也可采用其它方式，如螺纹、卡簧或挡圈等方式实现与凿岩钻杆4轴向定位的安装。所述钎尾5内设有内管二51，内管二51与钎尾5同轴，内管二51通过三脚支撑片支撑于钎尾5内壁，使内管二51与钎尾5保持同轴；内管二51也可采用其它方式，如螺纹、卡簧或挡圈等方式实现与钎尾5轴向定位的安装。所述内管一41的一端密封插接于转接套3的a液导管31，另一端密封插接于内管二51，内管一41两端的插接位置均设有密封件，内管一41和内管二51均为a液输送通道，内管一41与凿岩钻杆4外管之间、内管二51与钎尾5外管之间均为b液输送通道。如图5、6所示，钎尾5与液压凿岩机安装的尾端设置两个旋转接头6，两个旋转接头6分别向钎尾5的内管二51和钎尾5外管注入a液和b液。

进一步地，如图1、7所示，所述钎尾5的内管二51前端突出钎尾5外管一定长度，内管二51插入连接到凿岩钻杆4的内管一41，内管二51前端突出钎尾5外管前端的长度使得内管二51与内管一41的插接处外径较大的一段避开钎尾5外管与凿岩钻杆4外管的连接处内径较小的一段，因此在不增大钎尾5外管和凿岩钻杆4外管的直径的情况下，确保b液输送通道具有足够的过流截面。同样地，凿岩钻杆4的内管一41前端突出凿岩钻杆4外管一定长度，内管一41插入连接到转接套3内的a液导管31，内管一41前端突出凿岩钻杆4外管前端的长度使得内管一41与a液导管31的插接处外径较大的一段避开凿岩钻杆4外管与转接套3的连接处内径较小的一段，因此在不增大凿岩钻杆4外管直径的情况下，确保b液输送通道具有足够的过流截面。

如图3、4所示，转接套3内腔设有a液导管31，a液导管31与转接套3之间为b液通路，a液导管31与单向阀杆2之间为双液混合区，单向阀杆2内设有第一单向阀，a液导管31设有第二单向阀。所述第一单向阀为单向阀杆2内腔后侧设有的大弹簧21和被大弹簧21顶于单向阀杆2末端孔口的大钢球22，大钢球22与转接套3的开孔形成密封。所述第二单向阀为a液导管31开口端设置的中空堵头32和中空堵头32后侧连接的小弹簧33、小钢球34，小钢球34被小弹簧33顶于a液导管31内壁槽口上形成密封，保证a液从后向前流动并阻止b液倒流进a液导管31内。所述a液导管31开口端外侧设置三脚支撑片，三脚支撑片支撑于转接套3内壁，三脚支撑片可在转接套3内壁旋转或左右移动，以调整a液导管31所处位置。

本发明一种适用于顶锤冲击式钻机的双液注浆钻杆的施工方法如下：这种施工方法适用于硬岩破碎带、卵石等地层的全角度钻孔和孔底混合的双液注浆，钻、注一体，一次完成。球齿合金钻头、孔底混合器（单向阀杆2、转接套3及第一单向阀，a液导管31及第二单向阀）、凿岩钻杆4、钎尾5均允许采用凿岩机冲击旋转钻孔，钻、注共用同一钻具。完成钻孔后，通过转动两个旋转接头6的a液、b液注入口，分别注入注浆的a液和b液于a液输送通道和b液输送通道，a液顶开小钢球34的第二单向阀，通过a液导管31径向孔道进入转接套3中的b液环形通道，a液、b液两种浆液开始接触并混合，混合浆液在注浆压力的作用下继续向前顶开大钢球22的第一单向阀，进入单向阀杆2内部通道，两种浆液进一步充分混合，并通过钻头1内孔注入地层。根据注浆施工工艺要求，可进行分段后退同步双液注浆，或分段步进式同步双液注浆，若地质条件和施工工况特殊，也可以采用分序分步交叉双液钻注施工。

注浆中断（拆解钻杆并重新恢复注浆）时间应短于浆液凝结时间，避免钻杆内双液混合区内发生凝结堵塞。如果按施工工艺要求，浆液调配初凝时间较短，很难确保在该时间内顺利完成拆接钻杆，可在中断注浆拆接钻杆之前注入少量膨润土等非凝结介质，将钻杆内存留的浆液排出钻杆，完成拆接杆后，恢复双液注浆作业。或者在中断注浆拆接钻杆之前，关闭a液注入口，保持b液继续注入五秒之后关闭b液注入口，这样可利用b液将转接套3和单向阀杆2内的混合液冲洗出去，避免混合液在钻杆内凝结阻塞。

注浆过程中或完成注浆作业后，拆下来的注浆钻杆（包括单向阀杆2、转接套3、凿岩钻杆4、钎尾5及所有内管）均应冲洗干净，避免残存浆液凝结。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。