用于防止注浆孔坍塌的钻具系统的制作方法

本技术涉及注浆工程，具体地说，涉及一种用于防止注浆孔坍塌的钻具系统。

背景技术：

1、随着铁路建设规模日益扩大，高速铁路隧道越来越多。在隧道建设过程中，围岩发生较大变形，稳定性变差，塌方灾害频繁发生。当隧道施工至断层破碎带时，由于围岩等级发生骤降，加上断层破碎带往往富含地下水，原初期支护设计难以维持围岩稳定性，发生大范围塌方。此外，隧道浅埋段覆盖层薄、围岩稳定性差，开挖时易出现塌方等工程事故。隧道塌方会造成工期延误、机械设备损坏、投资费用增加，同时对现场施工人员的生命安全构成巨大威胁，为了保证隧道开挖的稳定性，采取对地层钻孔进行注浆加固的措施是非常必要的。

2、在现有的钻孔注浆工艺中，如果遇到产生富水、涌泥、涌砂的破碎地层，则在打孔达到设计深度后进行退钻杆时，孔前方的淤泥、水或者砂便会涌入孔内，从而发生“塌孔”。一旦这样的“塌孔”情况发生，那么则很难向该孔中下设锚索或者袖阀管，从而减缓了注浆施工的进度，极大地折耗了时间、人力及物力。

3、中国专利申请第201020164411.1号公开的一种钻注锚一体化锚杆，包括中空自钻杆体、依次设在中空自钻杆体上的托盘、垫圈和与中空自钻杆体螺纹配合的螺帽，中空自钻杆体的前部设有钻头，杆体上设有多个注浆孔；所述的多个注浆孔交叉布置。然而该专利公开的钻注锚一体化锚杆具有以下缺点和不足：注浆孔只能配合锚杆使用，无法再加入注浆管或袖阀管，难以满足不同的施工需求。

4、又如中国专利申请第201510304212.3号公开的一种端承型螺纹式挤土桩成桩设备，包括钻具和注浆设备，钻具包括钻杆，钻杆沿轴线设置有贯通的注浆通道，注浆通道上端与注浆设备的注浆口接通，注浆通道下端与钻头铰接，注浆通道下端被钻头密封；钻杆的杆身沿轴线设置有多个轴向贯通的注浆孔，注浆孔上端与注浆设备的注浆口接通，注浆孔下端对应连接有喷嘴。然而该专利公开的端承型螺纹式挤土桩成桩设备具有以下缺点和不足：该设备只是在深厚软土或松软土地基加固的地质条件下可有效防止塌孔现象，其适用的地质条件范围窄。

5、因此，提供一种适合于各种施工地质条件、在施工过程中可防止注浆孔坍塌的钻具系统成为业内急需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其能够适应多种施工地质条件，可有效防止注浆孔发生坍塌现象。

2、本实用新型提供一种用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其包括：钻杆、与钻杆相连接的内置钻头组件、以及套设于钻杆及内置钻头组件上的套管组件，其中，内置钻头组件包括依次连接的内置钻头、内置钻头连接件及内置钻头活塞密封件，内置钻头活塞密封件与钻杆相连接，内置钻头中设有单向阀。

3、可选地，内置钻头活塞密封件上套设有密封胶圈，以与套管组件的内壁形成密接。

4、可选地，钻杆的一端面中心设有内置螺纹孔，内置钻头活塞密封件的一端设有柱状凸台，凸台上设有外螺纹，外螺纹与钻杆的内置螺纹孔相匹配，以实现钻杆与内置钻头活塞密封件的连接，内置钻头活塞密封件的另一端面设有中心孔，中心孔中设有内螺纹。

5、可选地，内置钻头活塞密封件的中心孔的直径与内置钻头连接件的外径相同，内置钻头连接件的一端设有外螺纹，外螺纹与内置钻头活塞密封件的中心孔的内螺纹相匹配，以实现与内置钻头活塞密封件的螺纹连接。

6、可选地，内置钻头连接件设有环形肩，环形肩的直径与内置钻头及内置钻头连接件的外径相同，环形肩上设有至少两个螺纹通孔，两个螺纹通孔相对于内置钻头连接件的中轴线对称设置，内置钻头连接件的另一端设为方头。

7、可选地，内置钻头的端面中心开设有方孔，方孔与内置钻头连接件的方头相匹配，以实现内置钻头与内置钻头连接件的连接。

8、可选地，内置钻头的端面开设有至少两个螺纹孔，至少两个螺纹孔的位置与内置钻头连接件的至少两个螺纹通孔的位置相对应，至少两个螺纹通孔中分别插设有螺钉以与内置钻头的至少两个螺纹孔相连接。

9、可选地，套管组件包括相互连接的套管接头、第一套管及第二套管，套管接头及第一套管套设于内置钻头活塞密封件及内置钻头连接件上，第二套管套设于内置钻头上，套管接头与第一套管的外径相同，第一套管的直径大于第二套管的直径3～5厘米，第二套管的直径与内置钻头的外径相同。

10、可选地，第一套管的后段内壁环设有限位台阶，限位台阶的内径与内置钻头的外径相同。

11、可选地，套管接头与第一套管之间螺纹连接，第一套管与第二套管之间螺纹连接。

12、由此可见，本实用新型的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，在打钻过程中，在内置钻头工作状态下，可顺利排渣。当完成钻孔后，钻杆后拉，达到上钻杆的目的，在此状态下，内置钻头活塞密封上的密封胶圈与套管内壁形成密接，前方若有淤泥等物质不能够通过此处排出。在注浆孔钻设完毕，拔出钻杆时，内置钻头连接件与内置钻头分开，内置钻头卡在第一套管内壁形成密封，前方突涌物即可堵在内置钻头前方。若此注浆孔需下入锚索或者袖阀管，在锚索前顶内置钻头时，内置钻头从套管内壁的限位台阶处脱落，在前顶力作用下，内设钻头推至套管钻头处停止，即锚索也到达预期位置，内设钻头则留在原地层内，可以进一步退设套管，完成此孔下设锚索作业。

13、本实用新型至少获得例如以下有益效果：(1)、内置钻头中设置的可进行进水的单向阀，在钻孔过程可满足正常排渣的要求；(2)、内置钻头活塞密封件上的密封胶圈与第一套管内壁形成密接，使得在退杆过程中，前方若有淤泥等物质不能够通过此处排出；(3)、内置钻头连接件与内置钻头之间通过小螺钉及方头连接，便于在钻机力的作用下，内置钻头连接件与内置钻头的分离；(4)、限位台阶的设定，使得钻杆在后退过程中，内置钻头可卡在第一套管内壁形成密封，由此前方突涌物便可堵在内置钻头的前方，孔前方的淤泥、水或者砂不会涌入孔内，防止发生塌孔现象。

技术特征：

1.一种用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，包括：钻杆、与所述钻杆相连接的内置钻头组件、以及套设于所述钻杆及所述内置钻头组件上的套管组件，其中，所述内置钻头组件包括依次连接的内置钻头、内置钻头连接件及内置钻头活塞密封件，所述内置钻头活塞密封件与所述钻杆相连接，所述内置钻头中设有单向阀。

2.如权利要求1所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述内置钻头活塞密封件上套设有密封胶圈，以与所述套管组件的内壁形成密接。

3.如权利要求2所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述钻杆的一端面中心设有内置螺纹孔，所述内置钻头活塞密封件的一端设有柱状凸台，所述凸台上设有外螺纹，所述外螺纹与所述钻杆的内置螺纹孔相匹配，以实现所述钻杆与所述内置钻头活塞密封件的连接，所述内置钻头活塞密封件的另一端面设有中心孔，所述中心孔中设有内螺纹。

4.如权利要求3所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述内置钻头活塞密封件的中心孔的直径与所述内置钻头连接件的外径相同，所述内置钻头连接件的一端设有外螺纹，所述外螺纹与所述内置钻头活塞密封件的中心孔的内螺纹相匹配，以实现与所述内置钻头活塞密封件的螺纹连接。

5.如权利要求4所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述内置钻头连接件设有环形肩，所述环形肩的直径与所述内置钻头及所述内置钻头连接件的外径相同，所述环形肩上设有至少两个螺纹通孔，所述两个螺纹通孔相对于所述内置钻头连接件的中轴线对称设置，所述内置钻头连接件的另一端设为方头。

6.如权利要求5所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述内置钻头的端面中心开设有方孔，所述方孔与所述内置钻头连接件的方头相匹配，以实现所述内置钻头与所述内置钻头连接件的连接。

7.如权利要求6所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述内置钻头的端面开设有至少两个螺纹孔，所述至少两个螺纹孔的位置与所述内置钻头连接件的所述至少两个螺纹通孔的位置相对应，所述至少两个螺纹通孔中分别插设有螺钉以与所述内置钻头的所述至少两个螺纹孔相连接。

8.如权利要求1所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述套管组件包括相互连接的套管接头、第一套管及第二套管，所述套管接头及所述第一套管套设于所述内置钻头活塞密封件及所述内置钻头连接件上，所述第二套管套设于所述内置钻头上，所述套管接头与所述第一套管的外径相同，所述第一套管的直径大于所述第二套管的直径3～5厘米，所述第二套管的直径与所述内置钻头的外径相同。

9.如权利要求8所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述第一套管的后段内壁环设有限位台阶，所述限位台阶的内径与所述内置钻头的外径相同。

10.如权利要求8所述的用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，其特征在于，所述套管接头与所述第一套管之间螺纹连接，所述第一套管与所述第二套管之间螺纹连接。

技术总结
本技术公开一种用于防止注浆孔坍塌的钻具系统，包括：钻杆、与所述钻杆相连接的内置钻头组件、以及套设于所述钻杆及所述内置钻头组件上的套管组件，其中，所述内置钻头组件包括依次连接的内置钻头、内置钻头连接件及内置钻头活塞密封件，所述内置钻头活塞密封件与所述钻杆相连接，所述内置钻头中设有单向阀。本技术能够适应多种施工地质条件，可有效防止注浆孔发生坍塌现象。

技术研发人员：李正川,姜波,朱小兵,汪伟松,刘贵应,朱海异,胥犇,刘保林,曹林卫,旷文涛,焦熠扬,邹明波,吕传田,王海明,高善策
受保护的技术使用者：中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司
技术研发日：20230804
技术公布日：2024/3/12