[发明专利]可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于土木工程领域、能够进行竖向、倾斜、水平和上仰高压喷射注浆施工、可通过液控开启或关闭辅助注浆孔的单管全方位钻进高压喷射注浆的钻头。

背景技术

在交通、市政、建筑、水电、矿山工程的基坑、边坡、隧道和地下管线工程建设中，高压喷射注浆技术已经得到广泛的工程应用，近年来高压喷射注浆锚杆和水平高压喷射注浆技术也开始在我国投入工程应用。然而国内现有的倾斜、水平及上仰单管高压喷射注浆技术在工程实践中仍存在诸多问题，这些问题主要包括：

1)在水平及上仰方位的高压喷射注浆施工的钻孔过程中，可以通过钻头的高压喷嘴和钻尖的辅助注浆孔连续提供低压水或低压浆液；但在钻头达到设计深度后，由于钢球不能在重力作用下通过钻杆进入钻头关闭辅助注浆孔，故无法采用投钢球的方法关闭辅助注浆孔，由于辅助注浆孔处于开启状态，当提高高压泥浆泵压力进行高压喷射注浆时，会导致通过高压喷嘴的注浆压力大幅下降，以致无法达到设计旋喷直径；

2)在高压旋喷过程中，无法选择、控制浆液通路，注浆量也无法根据施工要求进行调节。

目前对于上述问题的主要解决途径有：

a)采用双重管法或双管法，分别为浆液提供低压润滑冷却通道和高压喷射注浆通道，但这种方法需要增加中低压泵，并且施工工艺繁琐，施工成本较高。

b)采用单管法，放弃在钻尖处设置辅助注浆孔，这种方法可以保证高压喷嘴的注浆压力无损耗，然而却忽略了对钻头的润滑、冷却处理，导致钻头磨损加大，钻进效率降低，从而影响了施工工效，增加了施工成本。

c)采用钻孔设备和旋喷设备分别实施钻孔和高压喷射注浆工序，这种方法施工效果好，但是所用施工设备多，工期长，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在钻进过程中可对钻头进行润滑及冷却，钻进效率高，能够通过液控方式很方便的关闭或开启辅助注浆孔，注浆量可根据需要进行调节，质量可控，经济环保，实用性强的可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头。

本发明的可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，包括钻头本体，钻头本体内具有空腔，钻头本体的侧壁上设有与空腔相连的高压喷嘴，钻头本体的下端设有钻尖，钻头本体的下部和钻尖内沿轴向设有与钻头本体内空腔相连的浆液通道，钻尖的壁上设有与浆液通道相连的辅助注浆孔，所述浆液通道内设有液控截止阀，液控截止阀在所述空腔内流体压力达到或高于设定值时关闭所述浆液通道。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述辅助注浆孔与所述浆液通道的中部相连，所述液控截止阀包括阀座和阀芯，阀座安装在所述浆液通道内的上部，阀座的中部沿轴向设有过液孔，所述阀芯的中部穿过过液孔，阀芯的上部设有与阀座相配合的封闭阀头，所述浆液通道的下部具有导向孔，所述阀芯的下部能滑动地插装在导向孔内，阀芯的底端与导向孔的底端之间设有弹簧。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述钻头本体的底端具有外侧壁带螺纹的圆柱，所述钻尖的上部具有内侧壁带螺纹的圆柱套，钻尖与所述钻头本体之间采用螺纹连接，所述导向孔的下部设有与外界相通的排液孔。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述封闭阀头为圆柱形，所述阀座的上端面的中部设有圆柱形的沉孔，所述封闭阀头的下端面与沉孔的底部相配合。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述封闭阀头为球形，所述阀座的上端面的中部设有半球形的沉孔，所述封闭阀头的球面的下部与沉孔相配合。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述高压喷嘴的数量为1-4个，高压喷嘴的内径为1-3mm，所述辅助注浆孔的数量为1-4个，辅助注浆孔的内径为3-20mm。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述阀芯下部与所述导向孔之间设有密封圈。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述阀座安装固定在所述浆液通道上的所述钻尖段，所述阀芯的底端具有盲孔，所述弹簧的上部插装在盲孔内。

本发明可液控启闭辅助注浆孔的单管全方位钻进喷射注浆钻头，其中所述阀座安装固定在所述浆液通道上的所述钻头本体段，所述阀芯的底端具有导向杆，所述弹簧的上部套装在导向杆上。