一种富水含砂层中可切割障碍物的一次成孔的钻孔方法技术

一种富水含砂层中可切割障碍物的一次成孔的钻孔方法。本发明专利技术公开了一种隧道联络通道透孔的施工装置，包括始发侧钻孔密封装置、接收侧钻孔密封装置和钻机，始发侧钻孔密封装置包括闸阀，闸阀出口端连接孔口管法兰端，孔口管另一端轴向紧密地插入始发侧隧道管片径向上预设的安装孔，孔口管下侧设有旁通口，旁通口上连接有小闸阀。本发明专利技术还公开了一种隧道联络通道透孔的施工方法，通过透孔定位、预设孔口管安装孔、安装孔口管、连接始发侧钻孔密封装置、安装钻机、钻穿始发侧隧道管片、增设接收侧钻孔密封装置、土层钻孔、接收侧隧道管片钻孔、接收侧钻口密封和注浆充填等步骤完成透孔施工。本发明专利技术通过改善透孔施工装置的密封结构，有效控制施工过程涌水涌砂，提高了透孔施工的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道联络通道透孔的施工装置及方法
本专利技术涉及一种隧道联络通道透孔的施工装置及方法。
技术介绍
隧道联络通道冻结法施工技术，是指在施工地下构筑物之前，用人工制冷的方法，将构筑物周围含水地层进行冻结，形成具有临时承载和隔水作用并满足工程施工安全需要的冻结壁，然后在冻结壁的保护作用下进行构筑物掘砌作业的一种施工方法。目前，联络通道冻结法施工技术在城市含水软土、含水风化岩等地层都得到广泛应用，特别是含有承压水的流沙地层，采用冻结法施工经济效益和社会效益最为显著。联络通道冻结法施工，首先应施工从始发侧隧道管片至接收侧隧道管片的对穿孔，即透孔，验证隧道管片上预留洞门的相对位置，对盾构管片里程进行复核校正，当偏差大于100mm时需要修正冻结孔设计方位；并可用于冻结管路为对侧冻结管供液以及施工期间电缆、测温线穿过。目前的透孔施工装置和方法由于密封止水措施不到位，施工过程中容易发生土层涌水涌砂的安全风险，严重时会导致透孔上方的地面沉降，从而导致因地面沉降而发生的连锁事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决目前隧道联络通道透孔的施工装置及方法施工过程中容易发生土层涌水涌砂的安全风险，严重时会导致透孔上方的地面沉降，从而发生连锁事故的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种隧道联络通道透孔的施工装置，包括始发侧钻孔密封装置、接收侧钻孔密封装置和钻机；其中，所述钻机包括钻头和钻杆；所述始发侧钻孔密封装置包括闸阀，所述闸阀出口端连接孔口管法兰端，所述孔口管另一端轴向紧密地插入始发侧隧道管片径向上预设的安装孔底部并突出所述始发侧隧道管片一定长度，所述安装孔为非通孔，安装孔底部距始发侧隧道管片的外壁一定距离，在突出始发侧隧道管片的孔口管下侧设有旁通口，所述旁通口上连接有小闸阀；闸阀入口端连接盘根盒，所述盘根盒底部设有盘根，孔口装置一端插入盘根盒内并与所述盘根接触，所述孔口装置另一端通过螺栓连接到盘根盒入口端，所述钻头安装在孔口装置内，钻头后部连接有钻杆；所述接收侧钻孔密封装置包括轴向连接在所述钻头后部的钢套筒，所述钢套筒后部轴向连接有单向阀，所述单向阀后部轴向连接有冻结管，所述冻结管后部轴向连接有钻杆,所述钻杆上紧密地套装有止水环。进一步地，在所述安装孔外周的始发侧隧道管片的内壁上间隔90°均匀地设有四个膨胀螺丝，各所述膨胀螺丝焊接到所述孔口管。进一步地，所述孔口管另一端设有一定长度的鱼鳞扣，所述鱼鳞扣上缠绕有麻丝或棉丝。进一步地，所述鱼鳞扣的长度为100mm。进一步地，所述孔口管为外径133mm，长度400mm的焊管。进一步地，所述钻头为内径110mm的金刚石取芯钻头。进一步地，所述旁通口距所述孔口管法兰端10cm。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种隧道联络通道透孔的施工方法，包括如下步骤：(1)透孔定位：在始发侧隧道管片上确定透孔位置，避开管片锁孔或管片缝；(2)预设孔口管安装孔：采用内径133mm的金刚石取芯钻头在步骤(1)中确定的透孔位置钻孔一定深度，不钻穿管片，用钢楔楔断钢芯后取出；(3)安装孔口管：孔口管为外径133mm，长度400mm的焊管，一端设有法兰，另一端设有长度100mm的鱼鳞扣，鱼鳞扣上缠绕麻丝或棉丝后夯入步骤(2)中预设的安装孔；孔口管下侧距法兰端10cm处设旁通口，旁通口上安装小闸阀；在安装孔外周的始发侧隧道管片的内壁上间隔90°均匀地设置四个膨胀螺丝，各膨胀螺丝焊接到孔口管；(4)连接始发侧钻孔密封装置：孔口管法兰端通过密封垫片连接闸阀出口端，闸阀入口端连接盘根盒，盘根盒底部设有盘根，孔口装置一端插入盘根盒内并与盘根接触，孔口装置另一端通过螺栓连接到盘根盒入口端；(5)安装钻机：内径110mm的金刚石取芯钻头安装在孔口装置内，钻头后部连接钻杆；(6)钻穿始发侧隧道管片：钻头依次经过闸阀和孔口管后钻穿始发侧隧道管片；(7)增设接收侧钻孔密封装置：移出钻机，卸下钻杆，在钻头后部轴向依次连接钢套筒、单向阀和冻结管后再装上钻杆，钻杆上套装止水环；冻结管采用丝扣连接，冻结管坡口采用同心对接焊，焊缝饱满无漏焊；(8)土层钻孔：将连接了接收侧钻孔密封装置的钻机重新装入孔口装置内对土层钻孔，钻杆尾部连接泥浆泵，钻进时通过泥浆泵向钻头注水，清洗进入钢套筒的泥土钻渣，钻渣从小闸阀流出；钻进前2m过程中使用高精度罗盘和经纬仪反复校核冻结管方向使其无偏斜，钻至接收侧隧道管片时暂停钻进；(9)接收侧隧道管片钻孔：使用高精度罗盘和经纬仪对钻杆方向进行校核后钻进管片，加大泥浆泵的注水压力，清洗进入钢套筒的混凝土钻渣的同时对钻头进行润滑和降温，钻渣从小闸阀流出，直至钻穿管片；(10)接收侧钻口密封：钻穿管片后，钻杆移出管片的同时其上的止水环切入管片上的钻孔，同时使用双快水泥对管片钻口进行封堵。进一步地，当步骤(6)所述管片钻穿后，如土层涌水涌砂量大，则通过步骤(3)所述小闸阀向土层注入水泥浆或双液浆止水。进一步地，所述步骤(10)后还包括注浆充填的步骤，通过小闸阀对冻结管与孔口管之间的间隙、孔口管附近的土层进行注浆充填。本专利技术在现有钻孔装置的基础上，增加了孔口管、钢套筒、单向阀和止水环等部件，并对钻孔工序进行改进，孔口管有助于克服钻孔偏离理想轨迹的倾向，提高钻孔施工的方向稳定性，闸阀及盘根密封装置可有效控制始发侧土层的涌水涌砂，单向阀及止水环可有效控制接收侧土层的涌水涌砂。透孔钻穿后通过双快水泥封堵钻口，配合止水环进一步控制接收侧土层的涌水涌砂。对空隙和孔口管附近土层注浆，可防止透孔上方的地面沉降。总之，本专利技术通过改善密封结构，增强密封性能，提高了隧道联络通道透孔施工的稳定性和安全性。附图说明图1为始发侧钻孔密封装置轴向剖视图；图2为接收侧钻孔密封装置轴向剖视图。图中：1始发侧隧道管片；2土层；3孔口管；301孔口管法兰；302孔口管旁通口；303小闸阀；4闸阀；5盘根盒；501盘根；6孔口装置；7钻头；8钻杆；9膨胀螺丝；10钢套筒；11单向阀；12冻结管；13止水环；14接收侧隧道管片。具体实施方式现在结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成，且其不应理解为对本专利技术的限制。以下的实施例中，始发侧隧道管片1和接收侧隧道管片14的壁厚均为350cm。如图1-2所示，本专利技术的透孔施工装置包括始发侧钻孔密封装置、接收侧钻孔密封装置和钻机；其中钻机包括内径110mm的金刚石取芯钻头7和钻杆8；始发侧钻孔密封装置包括闸阀4，闸阀4出口端连接孔口管3的法兰301，孔口管3为外径133mm，长度400mm的焊管，孔口管3另一端设有长度为100mm的鱼鳞扣，鱼鳞扣上缠绕麻丝或棉丝后轴向紧密地插入始发侧隧道管片1径向上预设的深度为300cm的安装孔底部，即安装孔底部至始发侧隧道管片1外壁还有50cm的厚度未钻穿，安装孔采用内径133mm的金刚石取芯钻头开设，安装孔外周的始发侧隧道管片1的内壁上间隔90°均匀地设有四个膨胀螺丝9，各膨胀螺丝9焊接到孔口管3，使孔口管3牢固地固定在始发侧隧道管片1内；在孔口管3下侧距法兰301为10cm处设有旁通口302，旁通口302上连接有小闸阀303；闸阀4入口端连接盘根盒5，盘根盒5底部设有盘根本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，包括始发侧钻孔密封装置、接收侧钻孔密封装置和钻机；其中，所述钻机包括钻头和钻杆；所述始发侧钻孔密封装置包括闸阀，所述闸阀出口端连接孔口管法兰端，所述孔口管另一端轴向紧密地插入始发侧隧道管片径向上预设的安装孔底部并突出所述始发侧隧道管片一定长度，所述安装孔为非通孔，安装孔底部距始发侧隧道管片的外壁一定距离，在突出始发侧隧道管片的孔口管下侧设有旁通口，所述旁通口上连接有小闸阀；闸阀入口端连接盘根盒，所述盘根盒底部设有盘根，孔口装置一端插入盘根盒内并与所述盘根接触，所述孔口装置另一端通过螺栓连接到盘根盒入口端，所述钻头安装在孔口装置内，钻头后部连接有钻杆；所述接收侧钻孔密封装置包括轴向连接在所述钻头后部的钢套筒，所述钢套筒后部轴向连接有单向阀，所述单向阀后部轴向连接有冻结管，所述冻结管后部轴向连接有钻杆,所述钻杆上紧密地套装有止水环。

【技术特征摘要】
1.隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，包括始发侧钻孔密封装置、接收侧钻孔密封装置和钻机；其中，所述钻机包括钻头和钻杆；所述始发侧钻孔密封装置包括闸阀，所述闸阀出口端连接孔口管法兰端，所述孔口管另一端轴向紧密地插入始发侧隧道管片径向上预设的安装孔底部并突出所述始发侧隧道管片一定长度，所述安装孔为非通孔，安装孔底部距始发侧隧道管片的外壁一定距离，在突出始发侧隧道管片的孔口管下侧设有旁通口，所述旁通口上连接有小闸阀；闸阀入口端连接盘根盒，所述盘根盒底部设有盘根，孔口装置一端插入盘根盒内并与所述盘根接触，所述孔口装置另一端通过螺栓连接到盘根盒入口端，所述钻头安装在孔口装置内，钻头后部连接有钻杆；所述接收侧钻孔密封装置包括轴向连接在所述钻头后部的钢套筒，所述钢套筒后部轴向连接有单向阀，所述单向阀后部轴向连接有冻结管，所述冻结管后部轴向连接有钻杆,所述钻杆上紧密地套装有止水环。2.根据权利要求1所述的隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，在所述安装孔外周的始发侧隧道管片的内壁上间隔90°均匀地设有四个膨胀螺丝，各所述膨胀螺丝焊接到所述孔口管。3.根据权利要求1或2所述的隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，所述孔口管另一端设有一定长度的鱼鳞扣，所述鱼鳞扣上缠绕有麻丝或棉丝。4.根据权利要求3所述的隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，所述鱼鳞扣的长度为100mm。5.根据权利要求1所述的隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，所述孔口管为外径133mm，长度400mm的焊管。6.根据权利要求1所述的隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，所述钻头为内径110mm的金刚石取芯钻头。7.根据权利要求1所述的隧道联络通道透孔的施工装置，其特征在于，所述旁通口距所述孔口管法兰端10cm。8.隧道联络通道透孔的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)透孔定位：在始发侧隧道管片上确定透孔位置，避开管片锁孔或管片缝；(2)预设孔口管安装孔：采用内径133mm的金刚石取芯钻头在步骤(1)中确定的透孔位置钻孔一定深度，不钻穿管片，用钢楔楔断钢芯后取出；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方政，崔兵兵，崔灏，徐兵壮，高伟，韩圣铭，韩玉福，孔令辉，付财，张松，张绪忠，熬松，
申请(专利权)人：北京中煤矿山工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11