[发明专利]脉冲液动冲击器及其钻灌一体脉冲灌浆的方法

说明书

本发明提供一种脉冲液动冲击器及其钻灌一体脉冲灌浆的方法。所述脉冲液动冲击器包括外管、冲击锤、六方砧、六方套和上接头；所述外管两端分别套装所述上接头和六方套；所述六方砧穿设所述六方套，且所述六方砧内设有阻尼通道和主通道；所述冲击锤内部设有主孔道，所述冲击锤套装于所述外管后与上接头的内孔连通；所述冲击锤可相对于外管和上接头轴向往复位移，以使所述冲击锤的另一端卡装在所述六方砧上将所述主通道封堵，所述主孔道与阻尼通道连通，或者，所述冲击锤的另一端与所述六方砧间隔设置，所述主孔道同时与主通道和阻尼通道连通。本发明能实现对大孤石、块石、卵石等坚硬岩石的快速冲击回转钻进。

技术领域

本发明涉及建筑工程基础防渗加固技术领域，尤其涉及一种脉冲液动冲击器及其钻灌一体脉冲灌浆的方法，应用于对第四系覆盖层等复杂地层采用“钻灌一体，脉冲灌浆”技术进行快速冲击回转钻灌作业。

背景技术

“钻灌一体，脉冲灌浆”作为一种全新的原位冲挤灌浆技术，已经广泛应用到水利、水电、市政等工程对松软基础进行灌浆防渗与加固处理。现有的“钻灌一体，脉冲灌浆”钻灌工艺，如现有专利公告号CN102839651B公示的一种钻灌一体、自上而下、高压冲挤灌浆的方法，其将钻孔、灌浆、护壁合为一体，钻孔时采用灌浆液作为冲洗液，钻头上部安装螺旋密封接头与单向接头组成螺旋密封高压冲挤灌浆头，配合单缸单作用往复式柱塞灌浆泵脉冲拥挤效应产生灌浆冲挤压力，实现钻灌一体，自上而下对地层进行高压冲挤灌浆，灌浆液同时兼顾排渣与钻孔护壁，钻灌与护孔结合。

但其采用的螺旋密封高压冲挤灌浆头结构，在钻灌过程中遇到大孤石、块石、卵石等坚硬岩石时钻灌速度非常缓慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲液动冲击器及其钻灌一体脉冲灌浆的方法，在进行钻灌一体脉冲灌浆施工时，可按照脉冲浆液特定的脉冲频率对冲击锤进行循环上压与下冲，从而对钻灌机具底部钻头进行连续有效的冲击，实现对大孤石、块石、卵石等坚硬岩石的快速冲击回转钻进。

本发明的技术方案是：一种脉冲液动冲击器包括外管、冲击锤、六方砧、六方套和具有内孔的上接头；所述外管的一端套装于所述上接头上，另一端套装于所述六方套上；所述六方砧穿设所述六方套，且所述六方砧内设有用于保持外管内脉冲浆液压力的阻尼通道和用于供脉冲浆液流动的主通道；

所述冲击锤内部设有主孔道，所述冲击锤套装于所述外管内，且所述冲击锤的一端插装于所述上接头内，使所述主孔道与上接头的内孔连通；所述冲击锤可相对于外管和上接头轴向往复位移，以使所述冲击锤的另一端卡装在所述六方砧上将所述主通道封堵，所述主孔道与阻尼通道连通，或者，所述冲击锤的另一端与所述六方砧间隔设置，所述主孔道同时与主通道和阻尼通道连通。

上述方案中，充分结合脉冲灌浆技术中浆液脉冲流动特性，创新提出一种能按照浆液脉冲频率对冲击锤进行循环上压与下冲的冲击器结构。

在六方砧中设计阻尼通道，能起到一定的节流作用。当脉冲浆液流量最大(同时浆液压力最大)时，因阻尼通道直径较小，脉冲浆液无法及时泄流到孔底，大部分浆液流体会进入冲击锤底部推动冲击锤压缩弹簧上移。当脉冲浆液流量变小(同时浆液压力变小)时，弹簧推动冲击锤向下冲击做功，冲击锤冲击过程排开的浆液通过阻尼孔眼流入潜孔钻头的孔底。

设计阻尼通道的主要作用是浆液压力增大时，保持压力不会立刻泄掉，从而推动冲击锤压缩弹簧，同时也要保证中心通道始终畅通，避免浆液无法泄流而憋死。

优选的，所述六方砧的一端伸入所述外管内，并在六方砧的该端内设置倾斜的第一孔道，及在该端内设置沿轴向延伸的第二孔道；所述六方砧的另一端伸出所述六方套的外侧，并在六方砧的该端内设置沿轴向延伸的第三孔道；所述第二孔道为阻尼孔眼，其与第三孔道轴向连通形成所述阻尼通道，所述第一孔道将所述第二孔道和第三孔道连通形成所述主通道。

上述结构设计，结合冲击锤轴向运动的路径，利于脉冲浆液流动的第一孔道的位置布置。