本發(fā)明涉及一種鉆具，特別涉及一種高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤改良的鉆具。

背景技術(shù)：

隨著我國工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展，城市建設(shè)不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)建設(shè)對土質(zhì)結(jié)構(gòu)要求不斷提高，其堅(jiān)固性和穩(wěn)定性成為基礎(chǔ)建設(shè)的最大要件，而狹小空間、非開挖加固，超深加固對高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤改良起到非常重要的作用，正日漸成為市政施工的一種趨勢。

傳統(tǒng)的地基加固主要采用挖、填、夯等辦法進(jìn)行處理，該方法處理需要大型處理設(shè)備，且對周圍環(huán)境影響較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為滿足土壤改良、非開挖加固、超深加固等目標(biāo)，本發(fā)明提供一種高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤改良的鉆具，適用于指定區(qū)域，如淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土、污染土壤等地質(zhì)，采用全回轉(zhuǎn)、半回轉(zhuǎn)及全角度回轉(zhuǎn)，依托垂直、水平、傾斜等工藝實(shí)現(xiàn)多自由度施工。它所采用的技術(shù)方案是：一種高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤改良的鉆具，它包括從上到下依次固定連接的水切削段、反漿段、地壓監(jiān)測段和噴漿段，其中所述噴漿段包括圓柱形噴漿段本體，位于噴漿段本體內(nèi)的噴漿通道以及與噴漿通道導(dǎo)通的置于噴漿段本體上的噴嘴，位于噴漿段本體內(nèi)的氣道，以及與氣道導(dǎo)通連接的置于噴漿段本體上噴嘴周邊的氣帽，還包括設(shè)置在噴嘴上方的擋泥板，以及設(shè)置在噴漿段本體內(nèi)的與擋泥板連接的擋泥板開關(guān)裝置。

本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)特征是：

所述擋泥板開關(guān)裝置包括：與擋泥板固定連接的第一活塞和第一活塞桿，還包括第二活塞和第二活塞桿，第一活塞桿和第二活塞桿上均設(shè)置有復(fù)位彈簧、第一活塞桿和第二活塞桿通過連桿相連接，其中所述噴漿段本體內(nèi)還設(shè)置有與噴漿通道導(dǎo)通的開門腔，所述第二活塞設(shè)置于開門腔內(nèi)；所述噴漿段還包括連接段，所述連接段和噴漿段本體固定連接形成連桿活動(dòng)腔。

所述氣帽包括帶氣孔的氣帽本體和置于氣孔內(nèi)的密封件，且所述噴嘴采用收口結(jié)構(gòu)。

所述的地壓監(jiān)測段包括地壓監(jiān)測段本體，設(shè)置在地壓監(jiān)測段本體上的薄膜片、壓力傳感器、信號傳輸線，其中薄膜片與壓力傳感器之間充滿不可壓縮的液體，當(dāng)外界壓力作用在薄膜片上時(shí)，薄膜片受壓變形，通過液體傳送至壓力傳感器，壓力傳感器監(jiān)測到壓力變化并將壓力信號通過信號傳輸線傳輸至地面。

所述水切削段包括帶有中心流道的短節(jié)，與短節(jié)配合的油嘴，其中所述短節(jié)在和油嘴的配合面上設(shè)置有環(huán)形槽和密封件，還包括設(shè)置在短節(jié)上的切削噴嘴和高壓水道，其中所述切削噴嘴通過所述環(huán)形槽與高壓水道相導(dǎo)通。

所述切削噴嘴為一單向閥，它包括閥體、壓緊螺母、彈簧和鋼珠。

所述水切削段還包括設(shè)置在切削噴嘴外側(cè)的氣帽，以及位于水切削段本體上的與氣帽導(dǎo)通的切削段氣道。

所述返漿段包括帶有返漿口和返漿通道的返漿段本體，設(shè)置在所述返漿口上的擋板，設(shè)置在返漿口擋板下方的可調(diào)的返漿閥門，設(shè)置在所述返漿段本體內(nèi)的高壓水通道，以及與高壓水通道連通的倒吸水開啟閥，其中所述倒吸水開啟閥由彈簧、閥芯、閥體、噴水噴嘴組成，所述噴水噴嘴和所述返漿通道正對。

所述返漿閥門為電控閥門，它包括依次設(shè)置在排泥段本體內(nèi)的直流電機(jī)、減速機(jī)、渦輪、蝸桿、絲桿和閥門。

所述返漿閥門為液壓驅(qū)動(dòng)式閥門，它包括設(shè)置在排泥段本體上的集成的一個(gè)雙作用油缸，以及與其中一個(gè)油缸通過活塞連接的閥門，其中所述的雙作用液壓油缸上還集成有一個(gè)精確反映閥門開啟程度的位移傳感器。

本發(fā)明的有益效果是：

1、由于所述噴漿段不僅包括圓柱形噴漿段本體，位于噴漿段本體內(nèi)的噴漿通道以及與噴漿通道導(dǎo)通的置于噴漿段本體上的噴嘴，位于噴漿段本體內(nèi)的氣道，以及與氣道導(dǎo)通連接的置于噴漿段本體上噴嘴周邊的氣帽，還包括設(shè)置在噴嘴上方的擋泥板，以及設(shè)置在噴漿段本體內(nèi)的與擋泥板連接的擋泥板開關(guān)裝置。這樣在鉆具在高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤中作業(yè)時(shí)如果停止作業(yè)，擋泥板開關(guān)裝置會使擋泥板將噴嘴和氣帽保護(hù)起來，防止和周邊土體混合物粘合從而發(fā)生鉆具被黏住帶來提鉆困難的問題出現(xiàn)。

2、所述噴漿段的噴嘴采用特殊的材料加工，孔徑采用收口結(jié)構(gòu)，使硬質(zhì)材料噴射出時(shí)，形成高壓柱狀射流，切削土體。

所述的氣帽組件安裝在噴嘴外側(cè)，與噴嘴間有一定量的間隙，保證氣體輸出時(shí)，形成環(huán)形保護(hù)硬質(zhì)材料射流。所述的氣帽上，安裝有密封件，在氣體輸出時(shí)無影響，無氣體輸出時(shí)可密封氣帽與噴嘴之間的間隙，防止外側(cè)地內(nèi)混合液體倒流，阻塞氣道。

所述的環(huán)形保護(hù)氣，在硬質(zhì)材料噴射時(shí)，保護(hù)其與外側(cè)混合液體隔離，使其具有較高的切削能力。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)地內(nèi)硬質(zhì)材料與土、水等充分?jǐn)嚢瑁岣叱蓸兜馁|(zhì)量。

所述的擋泥板由高壓硬質(zhì)材料直接打開。當(dāng)噴射時(shí)，高壓硬質(zhì)材料作用到擋泥板活塞上，將擋泥板推開，進(jìn)行噴漿施工。當(dāng)停止施工時(shí)，擋泥板活塞由彈簧力關(guān)閉，將噴嘴、氣帽與外側(cè)混合液體阻隔，起保護(hù)作用。

3、通過地壓監(jiān)測段實(shí)時(shí)監(jiān)測地內(nèi)壓力，返漿段內(nèi)可調(diào)的返漿孔閥門和倒吸水開啟閥共同作用實(shí)現(xiàn)地內(nèi)壓力平衡。當(dāng)壓力監(jiān)測段監(jiān)測到地內(nèi)壓力過高時(shí)，將返漿孔閥門開度增大、調(diào)節(jié)倒吸水開啟閥，提高倒吸水壓力，增大返漿量使壓力降低；反之，壓力過低，則減小返漿孔閥門開度、調(diào)節(jié)倒吸水開啟閥，降低倒吸水壓力，減小返漿量，有效保持地內(nèi)壓平衡。返漿口上設(shè)置擋板，防止較大的顆粒進(jìn)入反漿通道，堵塞反漿通道。

4、水切削段安裝于返漿段上部，在提噴過程中，水切削段對待改良體進(jìn)行預(yù)切割，減小噴漿切割土體的阻力，保證成樁直徑。水切削段的使用，可稀釋土體，便于在高粘度土層中返漿。

5、本鉆具優(yōu)勢在于實(shí)現(xiàn)將硬化材料漿液加壓輸送、噴射、切削地層、混合、反漿統(tǒng)一完成。通過地壓監(jiān)測段和返漿段對地基內(nèi)壓力形成有效控制，在噴漿過程中不會對周邊土體產(chǎn)生附加應(yīng)力，有效控制地基的變形，避免對地下管線、房屋等建（構(gòu)）筑物的破壞，對周邊環(huán)境不產(chǎn)生任何擠壓變形等影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中噴漿段的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3是圖1中地壓監(jiān)測段的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中水切削段的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖5是圖4中切削噴嘴的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖6圖1中水切削段另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖7是圖1中反漿段的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖8是圖7中反漿閥門另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

一種高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤改良的鉆具，它包括從上到下依次固定連接的水切削段1、反漿段2、地壓監(jiān)測段3和噴漿段4，其中所述噴漿段4如圖2所示包括圓柱形噴漿段本體401，位于噴漿段本體401內(nèi)的噴漿通道402以及與噴漿通道402導(dǎo)通的置于噴漿段本體上的噴嘴403，位于噴漿段本體內(nèi)的氣道404，以及與氣道404導(dǎo)通連接的置于噴漿段本體上噴嘴403周邊的氣帽405，還包括設(shè)置在噴嘴和氣帽上方的擋泥板406，以及設(shè)置在噴漿段本體內(nèi)的與擋泥板連接的擋泥板開關(guān)裝置407。其中所述擋泥板開關(guān)裝置407包括：與擋泥板406固定連接的第一活塞4071和第一活塞桿4072，還包括第二活塞4073和第二活塞桿4074，第一活塞桿4072和第二活塞桿4074上均設(shè)置有復(fù)位彈簧4075、第一活塞桿4072和第二活塞桿4074通過連桿4076相連接，其中所述噴漿段本體401內(nèi)還設(shè)置有與噴漿通道402導(dǎo)通的開門腔408，所述第二活塞4072設(shè)置于開門腔408內(nèi)；所述噴漿段還包括連接段409，所述連接段409和噴漿段本體401固定連接形成連桿活動(dòng)腔4077。

所述的地壓監(jiān)測段3如圖3所示，包括地壓監(jiān)測段本體301，設(shè)置在地壓監(jiān)測段本體301上的薄膜片302、壓力傳感器303、信號傳輸線304，其中薄膜片302與壓力傳感器303之間充滿不可壓縮的液體305，當(dāng)外界壓力作用在薄膜片302上時(shí)，薄膜片302受壓變形，通過液體305傳送至壓力傳感器303，壓力傳感器303監(jiān)測到壓力變化并將壓力信號通過信號傳輸線304傳輸至地面。

圖4是圖1中水切削段一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖,在此實(shí)施例中所述水切削段1包括帶有中心流道A的短節(jié)101，與短節(jié)101配合的油嘴102，其中所述短節(jié)101在和油嘴102的配合面上設(shè)置有環(huán)形槽103和密封件104，還包括設(shè)置在短節(jié)101上的切削噴嘴105和高壓水道106，其中所述切削噴嘴105通過所述環(huán)形槽103與高壓水道106相導(dǎo)通。圖5是圖4中切削噴嘴的結(jié)構(gòu)剖視圖，所述切削噴嘴105為一單向閥，它包括閥體1051、壓緊螺母1052、彈簧1053和鋼珠1054。本切削水段實(shí)施例在實(shí)際應(yīng)用中，高壓水從B口打入水切削段1，經(jīng)過高壓水道106、環(huán)形槽103、從切削噴嘴105中噴出。

圖6是圖1中水切削段1另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；和圖4所示實(shí)施例不同的是，該實(shí)施例中所述水切削段俯還包括設(shè)置在切削噴嘴105外側(cè)的氣帽107，以及位于短節(jié)101上的與氣帽導(dǎo)通的切削段氣道108。本切削水段實(shí)施例在實(shí)際應(yīng)用中，高壓水從B口打入水切削水段1，經(jīng)過高壓水道106、環(huán)形槽103、從切削噴嘴105中噴出。氣體從C口打入，經(jīng)過切削段氣道108，從氣帽107與切削噴嘴105之間的間隙射出，形成環(huán)形保護(hù)氣，包圍在水柱周圍。

所述反漿段2如圖7所示包括帶有返漿口201和返漿通道202的返漿段本體203，設(shè)置在所述返漿口上的擋板204，設(shè)置在返漿口擋板204下方的可調(diào)的返漿閥門207，設(shè)置在所述返漿段本體內(nèi)的高壓水通道205，以及與高壓水通道連通的倒吸水開啟閥206，其中所述倒吸水開啟閥由彈簧2061、閥芯2062、閥體2063、噴水噴嘴2064組成，所述噴水噴嘴2064和所述返漿通道202正對。所述的倒吸水開啟閥，在高壓水從C1口打入高壓水道205時(shí)，將閥芯2062從噴水噴嘴2064上推開，高壓水射入返漿通道202，無高壓力水進(jìn)入時(shí)，由彈簧2061推動(dòng)閥芯2062將噴水噴嘴2064關(guān)閉，避免回流。

由圖7可見，所述返漿閥門207為液壓驅(qū)動(dòng)式閥門，它包括設(shè)置在返漿段本體203上的集成的一個(gè)雙作用油缸2071，以及與其中一個(gè)油缸通過活塞2072連接的拉桿2073，以及與拉桿連接的閥門2074。在實(shí)際應(yīng)用中，所述的雙作用液壓油缸2071上還集成有一個(gè)精確反映閥門開啟程度的位移傳感器（圖中未示）。液壓油從A1口打入雙作用油缸2071的油缸下腔，活塞2072推出，推動(dòng)拉桿2073使閥門2074關(guān)閉，反之，液壓油從B1口打入雙作用油缸2071的油缸上腔，活塞2072收回，帶動(dòng)拉桿2073使閥門2074開啟。

圖8是返漿段返漿閥門采用電控閥門時(shí)的結(jié)構(gòu)剖視圖，由圖8可見，電控閥門包括依次設(shè)置在返漿段本體內(nèi)的直流電機(jī)2075、減速機(jī)2076、渦輪2077、蝸桿2078、絲桿2079和閥門2074。電控閥門通過控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，可實(shí)現(xiàn)精確控制閥門開度大小。

本發(fā)明高粘度地質(zhì)結(jié)構(gòu)土壤改良的鉆具采用分段設(shè)計(jì)，便于維修和更換部分部件。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，上述實(shí)施例均是示例性而非限制性的。在不同實(shí)施例中出現(xiàn)的不同技術(shù)特征可以進(jìn)行組合，以取得有益效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員在研究附圖、說明書及權(quán)利要求書的基礎(chǔ)上，應(yīng)能理解并實(shí)現(xiàn)所揭示的實(shí)施例的其他變化的實(shí)施例。某些技術(shù)特征出現(xiàn)在不同的從屬權(quán)利要求中并不意味著不能將這些技術(shù)特征進(jìn)行重新組合形成其他實(shí)施例，以取得有益效果。本發(fā)明涵蓋所有在字面上或在等效形式的教導(dǎo)下實(shí)質(zhì)上落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。