本申请提供了一种降水井的成孔装置及成孔方法，涉及建筑施工领域。其包括设有钻杆和钻头的牙轮钻机，所述钻杆带动钻头向下钻动形成井道，所述钻杆内设有朝向钻头喷水的输水道；所述钻杆的外侧套设有环状的气垫，气管连通输气设备向气垫内输入气体，所述气垫的外侧与井道贴合，所述气垫的内侧设有限位套管，所述限位套管与钻杆之间存在间隙；所述气垫的另一侧与所述气垫内设有多个竖向贯通的泥浆通道。本申请具有能够防止钻孔过程中，孔口部分出现坍塌的效果。出现坍塌的效果。出现坍塌的效果。
【技术实现步骤摘要】
一种降水井的成孔装置及成孔方法
[0001]本申请涉及建筑施工领域，尤其是涉及一种降水井的成孔装置及成孔方法。
技术介绍
[0002]为了保证深基坑施工的安全性，需要通过降水井来对基坑进行降排水操作，降低地下水位。
[0003]目前，降水井的施工方法主要包括以下步骤：1、利用钻机在基坑内进行钻井作业；2、将井管插入井孔内；3、沿井孔的边沿位置向井管与井孔侧壁之间填充砂砾；4、洗井：在井管内放置污水泵，从井孔外向井管与井孔的侧壁之间注入清水，利用污水泵持续从井管内抽水，直到污水泵排出的水流清澈。
[0004]然而，钻机在钻孔的过程中，若地质条件不好，加上水流的冲击，会造成孔口部分坍塌，需要重新选择位置进行钻孔成井，延缓了施工进程，且孔口坍塌后，可能会对钻机产生一定的损伤。
技术实现思路
[0005]为了改善钻孔过程中，孔口部分容易坍塌的问题，本申请提供一种降水井的成孔装置及成孔方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种降水井的成孔装置，采用如下的技术方案：一种降水井的成孔装置，包括设有钻杆和钻头的牙轮钻机，所述钻杆带动钻头向下钻动形成井道，所述钻杆内设有朝向钻头喷水的输水道；所述钻杆的外侧套设有环状的气垫，气管连通输气设备向气垫内输入气体，所述气垫的外侧与井道贴合，所述气垫的内侧设有限位套管，所述限位套管与钻杆之间存在间隙；所述气垫的另一侧与所述气垫内设有多个竖向贯通的泥浆通道。
[0007]通过采用上述技术方案，输水道的持续喷水作用，一方面能够对钻头进行降温，防止钻头烧毁，另一方面喷出的水由下至上逐渐充满井道，在这一过程中，会将钻头钻孔过程中产生的泥土、碎石等杂物从井道内带出，这样，不需要钻头反复提升、将钻出的泥土倒出，提高了钻孔效率；在牙轮钻机驱动钻杆转动、钻杆带动钻头进行钻动的过程中，将气垫设置在井道的井口处，通过输气设备使得气垫进入膨胀状态，当气垫的外侧与井道的内壁贴合、且在限位套管的限位作用下，气垫达到最大膨胀度，能够实现对井道的井口处的可靠支撑，防止在钻头持续向下钻动的过程中，井道的井口处发生坍塌；输水道喷出的水和泥土混合成泥浆，泥浆通过气垫上的泥浆通道排出；通过设置限位套管，使得气垫在膨胀并为井道的井口处提供足够的支撑力的同时，能够与钻杆之间保持间隙，这样，能够防止气垫或限位套管对钻杆的转动产生干涉。
[0008]可选的，所述限位套管的顶部高度不低于所述气垫的顶部高度，所述限位套管的底部高度不高于所述气垫的底部高度。
[0009]通过采用上述技术方案，对限位套管的高度及安装位置进行了限定，也就是说，气垫的内侧能够完全与限位套管接触，这样，确保了在限位套管的限位作用下，气垫能够可靠膨胀、并产生足够的支撑力，进一步的，限位套管为钢管等不易变形的材料制作，不会在气垫的挤压下产生形变，进而可靠地进行径向的限位。
[0010]可选的，还包括中部开口的集水槽，所述气垫的顶部设有与集水槽连接的连接板，所述集水槽用于收集泥浆并输送到集水坑内；所述集水槽和连接板上均设有若干与泥浆通道分别且一一对应的通孔。
[0011]通过采用上述技术方案，在地面上设置集水槽并通过连接板将集水槽连接在气垫的顶部，能够实现对气垫的轴向的定位，也就是能够防止气垫向井道的下方掉落；进一步的，集水槽上的若干通孔、连接板上的若干通孔和气垫上的若干泥浆通道分别且一一对应，形成多个贯通的通道，用于将井道内的泥浆排出到外部。
[0012]可选的，所述集水槽的外径大于井道的内径，所述集水槽的外壁上设有缺口，所述缺口朝向与集水坑连通的排水沟。
[0013]通过采用上述技术方案，将集水槽的外径设为大于井道的内径的状态，且集水槽的外径至少大于井道的内径两倍，这样，能够有效增大集水槽与地面的接触面积，一方面能够提高集水槽安装后的稳定性，另一方面能够使得集水槽能够容纳更多从井道内溢出的泥浆，缓解泥浆向外排放的压力，进而有效防止泥浆四处漫溢，而且，泥浆通过从气垫内部的泥浆通道直接排入到集水槽内，避免了含水的泥浆与井道的井口接触，这样最大程度上保持了井道的井口处的干燥，防止泥浆对井道的井口造成侵蚀而更加容易坍塌，显著提高了对井道的井口处的支撑效果；在集水槽与集水坑之间还设有排水沟，集水槽内的泥浆通过缺口直接流入到排水沟内，再通过排水沟将泥浆引入集水坑，集水槽的外径较大，使得与地面直接接触的排水沟及集水坑均远离井道，防止泥浆中的水再次渗入到地面下、并影响井道周边土壤的紧实度，进一步提高对井道的井口的防塌效果。
[0014]可选的，所述气垫的内部还设有支管，所述支管的一端与气管连通，所述支管的另一端穿过气垫及限位套管并与间隙连通，所述支管上装配有压差阀。
[0015]通过采用上述技术方案，气管与输气设备连通，输气设备向气垫供气、使得气垫膨胀，在气垫达到所需要的膨胀度后，气垫内的气压仍小于压差阀；在间隙被泥浆部分堵塞时（间隙处泥浆排出速度明显降低或钻杆的扭矩增大），输气设备继续向气垫内输气，使得气垫内的气压进一步升高，这样，当气垫内的气压达到压差阀的阈值后，压差阀会开启，会有部分压力较高的气体从支管处排入到间隙内，形成对间隙的冲洗作用，清除卡在间隙内的较大的杂物，确保间隙处于畅通的状态，也就确保了钻杆能以预设的扭矩可靠地转动，也不会因为间隙的堵塞，造成限位套管与气垫的跟转，使得气垫对井道的井口的支撑作用可靠。
[0016]可选的，所述气管位于气垫外部的部分为软质管、位于气垫内部的部分为硬质管，所述支管为硬质管。
[0017]通过采用上述技术方案，在拆装气垫时，位于气垫外部的气管选择软质管，可以更加方便管路的调整，而由于压差阀装配在气垫的内部，需要选择硬质管作为气管和支管，从而实现对压差阀的支撑作用，也能够防止压差阀因重力下坠，造成支管弯曲、内径变小，而影响压差阀开启后气流的快速且大量喷出，也就影响了对堵塞的间隙的冲洗作用。
[0018]可选的，所述气垫的外侧还间隔设有若干凸条，所述凸条沿竖直方向伸展，所述凸
条的长度不低于气垫的高度。
[0019]通过采用上述技术方案，在气垫膨胀完毕后，凸条会被压入井道的内壁或者与井道内壁之间紧密贴合，这样，在间隙发生一定堵塞、限位套管和气垫产生跟转的倾向时，凸条在井道内壁上的嵌入或紧密贴合能够实现对跟转的抑制作用，为压差阀开启、实现对间隙的反冲洗留下足够的时间余量。
[0020]第二方面，本申请提供一种降水井的成孔方法，采用如下的技术方案：一种降水井的成孔方法，包括如下步骤：S1、结合图纸并利用测量方法确保钻孔位置，在钻孔位置处设置标记，并在标记的外侧开挖集水坑；S2、将牙轮钻机移动至相应位置，将钻杆竖起且钻杆的底部距离地面1
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1.5m；S3、将集水槽、连接板、限位套管及未充气的气垫依次套入钻杆，然后将钻头与钻杆进行装配、连接；S4、水源向输水道输送水体，水体浸润钻头后，牙轮钻机启动、钻孔开始钻孔、形成深度逐渐变大的井道，在钻孔深度达到气垫高度的2
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3倍后，停止钻孔；S5、将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种降水井的成孔装置，包括设有钻杆(11)和钻头的牙轮钻机(1)，所述钻杆(11)带动钻头向下钻动形成井道(2)，其特征在于，所述钻杆(11)内设有朝向钻头喷水的输水道(111)；所述钻杆(11)的外侧套设有环状的气垫(3)，气管(41)连通输气设备(4)向气垫(3)内输入气体，所述气垫(3)的外侧与井道(2)贴合，所述气垫(3)的内侧设有限位套管(5)，所述限位套管(5)与钻杆(11)之间存在间隙(50)；所述气垫(3)的另一侧与所述气垫(3)内设有多个竖向贯通的泥浆通道(31)。2.根据权利要求1所述的种降水井的成孔装置，其特征在于，所述限位套管(5)的顶部高度不低于所述气垫(3)的顶部高度，所述限位套管(5)的底部高度不高于所述气垫(3)的底部高度。3.根据权利要求1所述的种降水井的成孔装置，其特征在于，还包括中部开口的集水槽(6)，所述气垫(3)的顶部设有与集水槽(6)连接的连接板(7)，所述集水槽(6)用于收集泥浆并输送到集水坑(8)内；所述集水槽(6)和连接板(7)上均设有若干与泥浆通道(31)分别且一一对应的通孔(61)。4.根据权利要求3所述的种降水井的成孔装置，其特征在于，所述集水槽(6)的外径大于井道(2)的内径，所述集水槽(6)的外壁上设有缺口(62)，所述缺口(62)朝向与集水坑(8)连通的排水沟(80)。5.根据权利要求1所述的种降水井的成孔装置，其特征在于，所述气垫(3)的内部还设有支管(42)，所述支管(42)的一端与气管(41)连通，所述支管(42)的另一端穿过气垫(3)及限位套管(5)并与间隙(50)连通，所述支管(42)上装配有压差阀(420)。6.根据权利要求5所述的种降水井的成孔装置，其特征在于，所述气管(41)位于气垫(3)外部的部分为软质管、位于气垫(3)内部的部分为硬质管，所述支管(42)为硬质管。7...
【专利技术属性】
技术研发人员：张天桃，张帮华，黄益宝，金大德，周钊，
申请(专利权)人：江苏建宇建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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