技术特征：
1.一种富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具，其特征在于，包括导阻式冻结管(2)及套在其外部的主动破岩式孔口管(3)，所述导阻式冻结管(2)的前端装有小坡度破岩钻头(1)；所述小坡度破岩钻头(1)基于传统三翼钻头进行改良，提升中部钻齿的高度，整体形成3～5
°
的钻孔坡脚。2.根据权利要求1所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具，其特征在于，所述主动破岩式孔口管(3)采用φ121
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5mm低碳无缝钢管制作，长度450～550mm，前段200mm的外壁设有鱼鳞扣，尾部一侧安装孔口管旁通(9)，所述孔口管旁通(9)包括装有小型液压结构的电动破岩切割机(10)的旁通和破碎后出渣的旁通；所述电动破岩切割机(10)通过供电电缆(11)与外侧电源连接，电动破岩切割机(10)从旁通(9)上拆除后，旁通(9)连接注浆系统。3.根据权利要求2所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具，其特征在于，所述主动破岩式孔口管(3)安装在隧道管片上，所述主动破岩式孔口管(3)在隧道管片上的固定方式为：在隧道管片安装三个m16膨胀螺栓将所述主动破岩式孔口管(3)固定，并利用φ16mm钢筋将膨胀螺栓与所述导阻式冻结管(2)连接，进行整体固定；所述主动破岩式孔口管(3)前段的鱼鳞扣外侧缠绕麻丝后塞入隧道管片已开孔位置，从而增大摩擦力，进行孔口管(3)的辅助连接。4.根据权利要求3所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具，其特征在于，所述主动破岩式孔口管(3)的后端安装球阀(4)及孔口密封装置。5.根据权利要求4所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具及其应用，其特征在于，所述孔口密封装置包括；通过丝扣连接的密封装置底盘(6)和密封装置顶盘(7)，所述密封装置底盘(6)通过底座法兰与所述球阀(4)的法兰连接，所述底座法兰与所述球阀(4)的法兰之间设有高弹性密封橡胶(5)，所述密封装置底盘(6)与所述导阻式冻结管(2)的外壁之间设有耐磨弹性橡胶(8)。6.根据权利要求5所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具及其应用，其特征在于：所述高弹性密封橡胶(5)的厚度5mm，材质丁腈橡胶，内径87mm；所述耐磨弹性橡胶(8)的厚度15mm，材质丁腈橡胶，内径94mm；所述底盘(6)与顶盘(7)之间的丝扣扭转深度不少于10cm。7.根据权利要求6所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具及其应用，其特征在于，所述导阻式冻结管(2)作为钻杆，采用φ89
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8mm低碳无缝钢管制作，外侧缠绕4～6mm钢筋，其中钢筋与钻杆纵向呈45
°
角均匀缠绕。8.一种权利要求1至7任一项所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具的应用，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：冻结孔钻进前首先根据地层条件，确定钻孔泥浆的配比和破岩钻头(1)的选择，并根据地层条件，选择泥浆的材料的配比；步骤2：根据冻结设计图纸，在隧道管片上进行孔口管(3)安装；步骤3：孔口管(3)安装完成后，在孔口管后安装球阀(4)及孔口密封装置；步骤4：钻孔装置安装完成后，钻孔开始前，将配置好泥浆连接到位，并利用水钻对隧道
管片进行二次开孔，疏通管片内外；步骤5：利用钻进过程将带有破岩钻头(1)和导阻式冻结管(2)的钻具逐步推进至地层位置，然后开始泥浆循环，伴随泥浆循环，逐步进行钻进，此外，钻进过程中压紧密封装置顶盘(7)，使得耐磨弹性橡胶(8)压缩至紧密包裹导阻式冻结管(2)，配合高弹性密封橡胶(5)实现地层的封闭；步骤6：钻进过程中持续保持孔口管位置的电动破岩切割机(10)启动，防止钻孔过程泥浆所携带大颗粒砂砾在该区域堆积，造成管体磨损；步骤7：钻进到位完成后，停止电动破岩切割机(10)，并将其从旁通(9)上拆除。并连接注浆系统，进行地层注浆，封堵孔口管(3)和冻结管(2)之间环形空间，待浆液凝固，拆卸球阀(4)和孔口密封装置。9.根据权利要求8所述的富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具的应用，其特征在于，针对砂砾地层，泥浆中添加料的按质量份为：聚丙烯酰胺(php)：甲羧基纤维素(cmc)：硫酸铝：石墨粉＝8：0.2：0.1：0.02：2。
技术总结
本发明公开了一种富水砂砾地层冻结孔钻进专用机具及其应用，包括导阻式冻结管及套在其外部的主动破岩式孔口管，所述导阻式冻结管的前端装有小坡度破岩钻头；小坡度破岩钻头基于传统三翼钻头进行改良，提升中部钻齿的高度，整体形成3～5
技术研发人员：冯利华 张飞 葛良 任全军 左桂超 鲁世伟 张卓帅 周晓敏 张松 刘勇
受保护的技术使用者：中铁一局集团有限公司 北京市轨道交通建设管理有限公司 北京科技大学
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/3/31