[发明专利]一种超前钻孔方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超前钻孔方法，尤其适合于盾构机在硬岩、破碎带、风化岩、沙土、复杂地质作业时，进行超前钻孔与注浆加固的工况。

背景技术

当盾构机在硬岩、破碎带、风化岩、沙土、复杂地质作业时，由于前方岩土层不确定性，需要超前钻机进行探测和注浆加固，盾构机刀盘的前后侧有2bar的水压确保切割下来的渣土碎石不会散落，在超前钻机钻孔和注浆时，压力水回灌钎杆，会将前述水压卸荷，导致盾构机前方岩土塌方，带来灾难性后果，因此在超前钻机钻孔和注浆时用一种填充泡沫阻断压力水从钎杆回流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种超前钻孔方法，当盾构机在硬岩、破碎带、风化岩、沙土、复杂地质作业时，用超前钻机进行探测和注浆加固，同时确保盾构机刀盘前后的压力水不会回灌到钎杆。

本发明可通过下列技术方案来实现：

一种超前钻孔方法，其特征在于它包括以下步骤：

1a)超前钻机先在岩土层上开一个基础孔，直径略大于钻机超前钻孔的直径；

1b)退出钎头后，在基础孔入口处周围喷注填充泡沫，用来阻断盾构机、岩土层间均压层、基础孔三者之间的通道，保证盾构机刀盘前后的水压不被泄漏；

1c)等填充泡沫固化，基础孔内装入前置密封导管，前置密封导管前端带有一个密封囊，密封囊连接一根加压卸压导管，从加压卸压导管充入压缩气体或一定水压后，密封囊膨胀，使得前置密封导管与基础孔间隙密封；

1d)后续的钻机超前钻孔的钻具和注浆操作将从前置密封导管中空的管子中进行。

进一步地,基础孔深度1500～3000毫米。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：前置密封导管前端带有一个密封囊，密封囊膨胀，使得前置密封导管与基础孔间隙密封，当盾构机在硬岩、破碎带、风化岩、沙土、复杂地质作业时，用超前钻机进行探测和注浆加固，确保盾构机刀盘前后的2bar压力水不会回灌到钎杆。

附图说明

图1是本发明专利的作业示意图；

图中：1-钎头，2-密封囊，3-加压卸压导管，4-填充泡沫，5-前置密封导管， 6-导向管，7-钎杆，8-膨胀封口器，9-截止阀，10-排渣阀，11-旋转防喷器（RBOP），12-超前钻机，13-均压层。

具体实施方式

参见图1，包括钎头1，密封囊2，加压卸压导管3，填充泡沫4，前置密封导管5，导向管6，钎杆7，膨胀封口器8，截止阀9，排渣阀10，旋转防喷器（RBOP） 11，超前钻机12。

所述方法要求钻机先在岩土层上开一个基础孔，直径略大于钻机超前钻孔的直径，该基础孔深度以能够形成稳固的承受压力的孔为限，一般要1500～3000毫米左右。退出钎头后，在基础孔入口处周围喷注填充泡沫4，用来阻断盾构机、岩土层间均压层13、基础孔三者之间的通道，保证盾构机刀盘前后的水压（泥水或岩土的压力）不被泄漏。等填充泡沫4固化，基础孔内装入前置密封导管5，前置密封导管5前端带有一个密封囊2，密封囊2连接一根加压卸压导管3，从加压卸压导管3充入压缩气体或一定水压后，密封囊2膨胀，使得前置密封导管5与基础孔间隙密封。后续的超前钻孔的钻具和注浆操作将从前置密封导管5中空的管子中进行。

试验表明，填充泡沫聚氨酯化学锚固剂，凝固时间是1分钟，在模拟直径9米缝隙宽20毫米的工况下（直径9米是盾构机外径、钎杆孔直径120毫米），本发明测试耐压是6-8bar，比设计要求（耐压3-5bar）高，确保盾构机刀盘前后的2bar压力水不会回灌到钎杆。