一种高压旋喷式锚索置入器及其施工方法
【专利说明】一种高压旋喷式锚索置入器及其施工方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种高压旋喷式锚索置入器及其施工方法，与岩土体加固工程中锚索安装与注浆施工的辅助安装工具有关。
【背景技术】
[0003]在岩土体加固工程中，传统的深孔多锚索安装都是采用人海战术，存在劳动强度大、施工周期长、效率低的问题，难以达到“高效、快速”的施工目标，而且锚索安装到位难度大、安全性和可靠性差，不容易满足施工规范与设计要求。
[0004]随着科学技术的发展以及国内院所研宄人员的不懈努力，开发出了一些锚索快速安装装置。发明专利ZL200910263577.0锚索辅助安装系统，主要包括孔底装置、送绳装置和孔外装置，使用时首先将孔底装置送至锚索孔内底部，靠机械装置机械固定，然后再连接锚索和送绳装置，与孔外装置联合作用将锚索安装到孔内指定位置，最后取出送绳装置，进行锚索的下一步施工。该专利技术在一定程度上提高了锚索安装速度和安装的技术可靠性，但操作相对繁琐，施工不甚方便，无法达到“高效、快速”的目标。风动长锚索安装机等锚索安装辅助工具，采用压风作动力，利用顶杆等方式将锚索安装到位，但安装效果不甚理想，未能大面积推广应用。另外，目前已有的锚索安装辅助技术，均不适用于新型可回收锚索的安装。
【发明内容】
[0005]为了克服通过人工安装锚索时，由于锚索的质量以及随锚索插入孔内的深度增加引起阻力增大，而人员的作业空间变小，结果造成锚索无法被插到孔底，特别是当孔内出现坍塌、掉块、缩径时，锚索更加无法被插到孔底，本发明提出了一种高压旋喷式锚索置入器及其施工方法，提供一种紧凑型的锚索安装装置，它通过与钻机的钻杆连接，由钻杆将高压旋喷式锚索置入器与锚索承载端盖一起推进到孔底，高压旋喷式锚索置入器在高压水柱配合下可回转钻进，起到钻头的作用，并能通过轴向及径向喷嘴清除碎肩，当推进高压旋喷式锚索置入器到孔底后，可通过钻杆和锚索置入器直接进行注浆。本装置充分利用钻机自身具有的能力，可高效快速地实现锚索的安装与注浆，不仅适用于普通锚索的安装，而且特别适合可回收锚索的施工安装。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明一种高压旋喷式锚索置入器，包括顶杆、旋喷钻杆、单向推力球轴承、轴承座、轴向喷嘴、径向喷嘴和钨钢钻头；
所述顶杆为一阶梯轴，阶梯轴内设置有贯通的顶杆轴向通道；阶梯轴大端内孔设计有梯形螺纹，阶梯轴小端外圆上分别设置有与单向推力球轴承内孔配合的轴颈及与旋喷钻杆配合的外螺纹； 单向推力球轴承内圈与顶杆的轴颈相配合、外圈与轴承座的内孔配合；顶杆安装轴承和轴承座后再与旋喷钻杆连接；
旋喷钻杆为轴状结构，旋喷钻杆内部开设有偏心贯通的旋喷钻杆轴向通道，旋喷钻杆的一端内孔设计有内螺纹、与顶杆的外螺纹匹配、使两者相连接，顶杆轴向通道和旋喷钻杆轴向通道相贯通；
旋喷钻杆的另一端设计成双斜面、双斜面上线形方式布置有多个钨钢钻头，旋喷钻杆近双斜面的端部外圆柱面上下分别开设有上凹槽和下凹槽，旋喷钻杆轴向通道高出上凹槽的槽底，上凹槽轴向端面装有与旋喷钻杆轴向通道连通的轴向喷嘴，下凹槽槽底开有与旋喷钻杆轴向通道相连通的径向通道，径向通道端面上装有径向喷嘴。
[0007]轴承座内孔与顶杆外圆间留有径向回转间隙，轴承座端面与顶杆台阶端面间留有轴向间隙。
[0008]顶杆外圆上设置有用于顶杆与钻机钻杆连接安装夹持的对称扁面。
[0009]本发明同时提供了一种所述的高压旋喷式锚索置入器的施工方法，包括下列步骤:
1)、装配高压旋喷式锚索置入器:先将单向推力球轴承和轴承座安装到顶杆上，然后将旋喷钻杆的内螺纹与顶杆的外螺纹旋合固紧，装配好的高压旋喷式锚索置入器通道和通道联通，形成一轴向高压水柱和注浆通道；
2)施工:施工完成钻孔后，将高压旋喷式锚索置入器旋喷钻杆的一端插入锚索承载端盖孔或可回收锚索承载端盖孔中，轴承座端面与承载端盖面贴平，完成连接后插入孔中；将钻机钻杆的梯形外螺纹与顶杆的梯形内螺纹连接，利用钻机加压力推进高压旋喷式锚索置入器，同时启动高压泵采用小水量，防止置入器内通道阻塞；当孔内出现坍塌、缩径等问题时，用高压水柱配合高压旋喷式锚索置入器回转钻进，当孔内无问题，锚索安装到孔底，直接用钻机钻杆注浆作业。
[0010]顶杆一端内孔的梯形螺纹，与钻机钻杆的梯形外螺纹连接，
轴承及轴承座在顶杆上完成安装后，轴承座内孔与顶杆外圆间留有径向回转间隙，轴承座端面与顶杆台阶端面间留有轴向间隙，保证锚索置入器回转钻进时锚索承载端盖与轴承座保持不动，防止锚索承载端盖带动锚索转动。
[0011]旋喷钻杆上的旋喷钻杆轴向通道与径向通道相通，顶杆和旋喷钻杆连接后形成一贯通的轴向通道，孔端分别装有喷嘴，两喷嘴呈轴向和径向布置，是高压水柱和注浆的通道。顶杆与钻机钻杆直接连接，利用钻机自身所具有的能力，实施孔内锚索的安装；当出现孔内坍塌或掉块，锚索推进困难时，可通过锚索置入器回转钻进，回转钻进时高压水柱轴向和径向同时作用清除碎肩，安装到位后可直接注浆。
[0012]在锚索推进过程中，轴承座端面与锚索承载端盖面始终保持紧贴，当遇到孔内出现坍塌或掉块锚索推进困难时，锚索置入器在高压水柱配合下可回转钻进，达到高效、快速安装锚索的目的。高压旋喷式锚索置入器的顶杆一端安装有单向推力球轴承以及轴承座，可防止当旋喷钻杆回转钻进时，随钻机加压力影响，锚索承载端盖带动锚索随其转动。
[0013]本发明的有益效果是，本发明可以充分利用钻机自身所具有的能力，实施孔内锚索的安装，特别是当孔内出现坍塌或掉块锚索推进困难时，可通过锚索置入器回转钻进，并可在安装到位后直接进行注浆，缩短锚索安装时间，降低人力资源消耗，保证安装和注浆质量，可满足施工规范与设计要求。
[0014]本发明结构紧凑简洁，操作方便快捷，安装效果