[发明专利]一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置

说明书

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。

技术领域

本发明涉及基础工程施工成井技术领域，特别涉及一种沙土地层吹吸沉管成井施工装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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；