一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置制造方法及图纸

一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置，属于基础工程施工成井技术领域，该装置由中间喷射管组件、中间吸沙机构、边缘吸沙机构、活动支撑件和沉管组成，本发明专利技术采用中间喷射管组件喷射高压气体的方式，实现对沙土地层进行扰动，使沙土粒形成悬浮物；利用中间吸沙机构和边缘吸沙机构将悬浮物吸起，同时，装置与沉管连接，进而实现沙土地区的跟沉管成井，该装置具备如下优点：一是解决了沙土地区成井时井壁易坍塌、钻进效率低和成井效果差的问题；二是采用简单的抽吸式装置，实现了跟沉管成井、装置简单易携带以及减小钻进成本的目的。本发明专利技术给沙土地区的成井工艺带来了新的思路，极具创新意义，应用前景广泛。

A kind of well construction device of blowing and suction sinking pipe in sand soil layer

【技术实现步骤摘要】
一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置
本专利技术涉及基础工程施工成井
，特别涉及一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置。
技术介绍
随着建筑行业的迅速发展，人们对基础工程孔的施工质量和效率要求越来越高。特别的，在沙土地层成井施工过程中，与一般地层的施工作业相比具有较大的难度。目前国内外主要采用人工掘进，沉管挖掘和钻机跟管钻进的方式成井。然而，这些方式均有不足，如：人工掘进容易坍塌。由于沙土地层中沙粒间几乎没有胶结物连接，稳定性很差，在成井过程中井壁容易坍塌，工人的安全不能达到保证；人工沉管挖掘劳动强度大、效率低；钻机跟管钻进准备工作较长，容易井斜，工艺复杂。针对上述问题和不足，亟需研发一种适用于沙土地区的成井设备和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置，通过射流机构喷出高压气体将井内沙土吹动搅起，使其在井内有限空腔内悬浮在空气中。与此同时，在该有限空腔内设置的吸沙机构将处于悬浮状态的沙土实时吸入并向上运移到地表。当支撑沉管的底部沙土被吹离原位，支撑力小于沉管自重时，沉管下移，吹吸沉管成井施工装置随沉管下移继续吹、吸下部的沙土。整个吹吸过程，工人只需要通过地面控制系统控制吹和吸的相关参数。该装置能够实现沙土地层的快速、安全和经济成井的目的。本专利技术为实现上述目的采用的技术方案是：一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置，其特征在于：该装置由中间喷射管组件、中间吸沙机构、边缘吸沙机构、活动支撑件和沉管组成，中间喷射管组件包括内环形管、支撑直管、外环形管、边缘吸沙机构支撑件、中间吸沙机构支撑件、第一固定铰接头、第二固定铰接头、内注气口、外注气口、内环形管喷射口、第一支撑直管喷射口、第二支撑直管喷射口、第一外环形管喷射口及第二外环形管喷射口，所述内环形管、支撑直管、外环形管以及第一固定铰接头均为中空管件，内部互相连通形成一个封闭的内腔，其中内环形管和外环形管同心布置；所述支撑直管焊接在内环形管和外环形管之间，支撑直管的数量至少三根，至少三根支撑直管以等角度间隔呈放射状分布，并在任意相邻的两根支撑直管之间均设置有一个边缘吸沙机构支撑件；所述边缘吸沙机构支撑件为两端敞口的圆筒形结构，边缘吸沙机构支撑件的外壁和与其接触的支撑直管焊接在一起；所述第一固定铰接头焊接在外环形管上，第一固定铰接头和支撑直管同轴设置，第一固定铰接头数量与支撑直管数量一致且一一对应；所述中间吸沙机构支撑件为两端敞口的圆筒形结构，中间吸沙机构支撑件与内环形管同轴设置，且中间吸沙机构支撑件外壁与内环形管接触并焊接在一起；所述第二固定铰接头和第一固定铰接头数量一致且一一对应，第二固定铰接头和第一固定铰接头铰接；所述内注气口设置在内环形管上；所述外注气口开设在支撑直管上，且每个支撑直管上设置有一个外注气口；所述内环形管喷射口呈环形均匀分布在内环形管上，且位于与内注气口相背的一侧上，内环形管喷射口正对着沙土地面；所述第一支撑直管喷射口为分布于支撑直管轴向上的一排通孔，第一支撑直管喷射口位于与外注气口相背的一侧上，第一支撑直管喷射口正对着沙土地面布置；所述第二支撑直管喷射口为分布于第一支撑直管喷射口两侧的至少两排通孔，每排通孔沿支撑直管轴向布置；所述第一外环形管喷射口和第二外环形管喷射口均呈环形均匀分布在外环形管上，第一外环形管喷射口正对着沙土地面；所述中间吸沙机构安装在中间吸沙机构支撑件上，中间吸沙机构包括中间吸沙机构本体和中间吸沙机构接头，中间吸沙机构本体是由圆柱部和圆锥部两部分组成的一体式结构，中间吸沙机构本体中部设置有沿其轴向贯通的第一输沙通道；中间吸沙机构接头为中空的圆柱形结构，中间吸沙机构接头与中间吸沙机构本体同轴布置并与其圆柱部固定连接，同时中间吸沙机构接头与抽气管道相连；所述边缘吸沙机构安装在边缘吸沙机构支撑件上，边缘吸沙机构包括边缘吸沙机构本体及边缘吸沙机构接头，边缘吸沙机构本体由圆柱部和圆锥部两部分组成的一体式结构，边缘吸沙机构本体中部设置有沿其轴向贯通的第二输沙通道，边缘吸沙机构接头为中空的圆柱形结构，边缘吸沙机构接头与边缘吸沙机构本体同轴布置并与其圆柱部固定连接，同时边缘吸沙机构接头与抽气管道相连；所述活动支撑件为圆环形结构，活动支撑件的侧壁上设置有供第一固定铰接头穿过的通孔；所述沉管的侧壁上开设有供第二固定铰接头穿过的通孔。进一步，所述第二输沙通道分为吸沙段和输沙段，吸沙段为圆锥形结构，输沙段为圆柱形结构，吸沙段由下到上直径逐渐变小，输沙段直径与吸沙段上端直径相同。进一步，所述沉管的外侧壁上涂有摩擦涂层。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术是由中间喷射管组件、中间吸沙机构、边缘吸沙机构、活动支撑件和沉管所组成，本专利技术采用中间喷射管组件喷射高压气体的方式，实现对沉管内限定空腔内的沙土进行扰动，使沙土粒形成悬浮物；利用中间吸沙机构和边缘吸沙机构将悬浮物吸起，同时，装置与沉管连接，进而实现沙土地区的跟沉管成井，该装置具备如下优点：一是解决了沙土地区钻孔时孔壁易坍塌、钻进效率低和成井效果差的问题；二是采用简单的抽吸式装置，实现了跟沉管成井、装置简单易携带以及减小钻进成本的目的。本专利技术给沙土地区的成井工艺带来了新的思路，具有创新性，应用前景广泛。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术示意性实施例及其说明用于理解本专利技术，并不构成本专利技术的不当限定，在附图中：图1是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的总装示意图。图2是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的中间喷射管组件结构示意图。图3是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的中间喷射管组件俯视图。图4是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的中间喷射管组件仰视图。图5是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的中间吸沙机构正视图。图6是图5的A-A线剖视图。图7是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的边缘吸沙机构正视图。图8是图7的B-B线剖视图。图9是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的活动支撑件正视图。图10是图9的C-C线剖视图。图11是本专利技术所提出的沙土地层吹吸沉管成井施工装置的沉管正视图。图12是图11的D-D线剖视图。图中各标记如下：1-中间喷射管组件、2-中间吸沙机构、3-边缘吸沙机构、4-活动支撑件、5-沉管、101-内环形管、102-支撑直管、103-外环形管、104-边缘吸沙机构支撑件、105-中间吸沙机构支撑件、106-第一固定铰接头、107-第二固定铰接头、108-内注气口、109-外注气口、110-内环形管喷射口、111-第一支撑直管喷射口、112-第二支撑直管喷射口、113-第一外环形管喷射口、114-第二外环形管喷射口、201-第一输沙通道、202-中间吸沙机构接头、301-第二输沙通道、302-边缘吸沙机构接头。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置，其特征在于：该装置由中间喷射管组件(1)、中间吸沙机构(2)、边缘吸沙机构(3)、活动支撑件(4)和沉管(5)组成，中间喷射管组件(1)包括内环形管(101)、支撑直管(102)、外环形管(103)、边缘吸沙机构支撑件(104)、中间吸沙机构支撑件(105)、第一固定铰接头(106)、第二固定铰接头(107)、内注气口(108)、外注气口(109)、内环形管喷射口(110)、第一支撑直管喷射口(111)、第二支撑直管喷射口(112)、第一外环形管喷射口(113)及第二外环形管喷射口(114)，所述内环形管(101)、支撑直管(102)、外环形管(103)以及第一固定铰接头(106)均为中空管件，内部互相连通形成一个封闭的内腔，其中内环形管(101)和外环形管(103)同心布置；所述支撑直管(102)焊接在内环形管(101)和外环形管(103)之间，支撑直管(102)的数量至少三根，至少三根支撑直管(102)以等角度间隔呈放射状分布，并在任意相邻的两根支撑直管(102)之间均设置有一个边缘吸沙机构支撑件(104)；所述边缘吸沙机构支撑件(104)为两端敞口的圆筒形结构，边缘吸沙机构支撑件(104)的外壁和与其接触的支撑直管(102)焊接在一起；所述第一固定铰接头(106)焊接在外环形管(103)上，第一固定铰接头(106)和支撑直管(102)同轴设置，第一固定铰接头(106)数量与支撑直管(102)数量一致且一一对应；所述中间吸沙机构支撑件(105)为两端敞口的圆筒形结构，中间吸沙机构支撑件(105)与内环形管(101)同轴设置，且中间吸沙机构支撑件(105)外壁与内环形管(101)接触并焊接在一起；所述第二固定铰接头(107)和第一固定铰接头(106)数量一致且一一对应，第二固定铰接头(107)和第一固定铰接头(106)铰接；所述内注气口(108)设置在内环形管(101)上；所述外注气口(109)开设在支撑直管(102)上，且每个支撑直管(102)上设置有一个外注气口(109)；所述内环形管喷射口(110)呈环形均匀分布在内环形管(101)上，且位于与内注气口(108)相背的一侧上，内环形管喷射口(110)正对着沙土地面；所述第一支撑直管喷射口(111)为分布于支撑直管(102)轴向上的一排通孔，第一支撑直管喷射口(111)位于与外注气口(109)相背的一侧上，第一支撑直管喷射口(111)正对着沙土地面布置；所述第二支撑直管喷射口(112)为分布于第一支撑直管喷射口(111)两侧的至少两排通孔，每排通孔沿支撑直管(102)轴向布置；所述第一外环形管喷射口(113)和第二外环形管喷射口(114)均呈环形均匀分布在外环形管(103)上，第一外环形管喷射口(113)正对着沙土地面；/n所述中间吸沙机构(2)安装在中间吸沙机构支撑件(105)上，中间吸沙机构(2)包括中间吸沙机构本体和中间吸沙机构接头(202)，中间吸沙机构本体是由圆柱部和圆锥部两部分组成的一体式结构，中间吸沙机构本体中部设置有沿其轴向贯通的第一输沙通道(201)；中间吸沙机构接头(202)为中空的圆柱形结构，中间吸沙机构接头(202)与中间吸沙机构本体同轴布置并与其圆柱部固定连接，同时中间吸沙机构接头(202)与抽气管道相连；/n所述边缘吸沙机构(3)安装在边缘吸沙机构支撑件(104)上，边缘吸沙机构(3)包括边缘吸沙机构本体及边缘吸沙机构接头(302)，边缘吸沙机构本体由圆柱部和圆锥部两部分组成的一体式结构，边缘吸沙机构本体中部设置有沿其轴向贯通的第二输沙通道(301)，边缘吸沙机构接头(302)为中空的圆柱形结构，边缘吸沙机构接头(302)与边缘吸沙机构本体同轴布置并与其圆柱部固定连接，同时边缘吸沙机构接头(302)与抽气管道相连；/n所述活动支撑件(4)为圆环形结构，活动支撑件(4)的侧壁上设置有供第一固定铰接头(106)穿过的通孔；/n所述沉管(5)的侧壁上开设有供第二固定铰接头(107)穿过的通孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置，其特征在于：该装置由中间喷射管组件(1)、中间吸沙机构(2)、边缘吸沙机构(3)、活动支撑件(4)和沉管(5)组成，中间喷射管组件(1)包括内环形管(101)、支撑直管(102)、外环形管(103)、边缘吸沙机构支撑件(104)、中间吸沙机构支撑件(105)、第一固定铰接头(106)、第二固定铰接头(107)、内注气口(108)、外注气口(109)、内环形管喷射口(110)、第一支撑直管喷射口(111)、第二支撑直管喷射口(112)、第一外环形管喷射口(113)及第二外环形管喷射口(114)，所述内环形管(101)、支撑直管(102)、外环形管(103)以及第一固定铰接头(106)均为中空管件，内部互相连通形成一个封闭的内腔，其中内环形管(101)和外环形管(103)同心布置；所述支撑直管(102)焊接在内环形管(101)和外环形管(103)之间，支撑直管(102)的数量至少三根，至少三根支撑直管(102)以等角度间隔呈放射状分布，并在任意相邻的两根支撑直管(102)之间均设置有一个边缘吸沙机构支撑件(104)；所述边缘吸沙机构支撑件(104)为两端敞口的圆筒形结构，边缘吸沙机构支撑件(104)的外壁和与其接触的支撑直管(102)焊接在一起；所述第一固定铰接头(106)焊接在外环形管(103)上，第一固定铰接头(106)和支撑直管(102)同轴设置，第一固定铰接头(106)数量与支撑直管(102)数量一致且一一对应；所述中间吸沙机构支撑件(105)为两端敞口的圆筒形结构，中间吸沙机构支撑件(105)与内环形管(101)同轴设置，且中间吸沙机构支撑件(105)外壁与内环形管(101)接触并焊接在一起；所述第二固定铰接头(107)和第一固定铰接头(106)数量一致且一一对应，第二固定铰接头(107)和第一固定铰接头(106)铰接；所述内注气口(108)设置在内环形管(101)上；所述外注气口(109)开设在支撑直管(102)上，且每个支撑直管(102)上设置有一个外注气口(109)；所述内环形管喷射口(110)呈环形均匀分布在内环形管(101)上，且位于与内注气口(108)相背的一侧上，内环形管喷射口(110...

【专利技术属性】
技术研发人员：高科，张聪，赵研，孙荣军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22