[发明专利]一种软岩隧道管棚跟管钻进装置及施工方法

权利要求书

1.一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：钻机（1）的钻机动力头（102）端部通过钻头（3）与跟管钻进管（2）一端连接，多个跟管钻进管（2）连接组成管棚管，跟管钻进管（2）上设有多个注浆孔（201），跟管钻进管（2）尾端通过第二变径头（30）与钻头（3）连接，还设有支撑板（15），钻机（1）设在支撑板（15）上，支撑板（15）通过多个液压缸与工作台（11）连接，支撑板（15）上还设有角度传感器（14），多个液压缸用于控制支撑板（15）的角度。

2.根据权利要求1所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：支撑板（15）一端设有至少两个第二液压缸（12），另一端设有至少两个第四液压缸（16），支撑板（15）中部设有至少两个第三液压缸（13），第二液压缸（12）、第四液压缸（16）和第三液压缸（13）两端分别与工作台（11）和支撑板（15）铰接。

3.根据权利要求1所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：支撑板（15）一侧设有工作室（19），工作室（19）上设有多个照明灯（18），工作室（19）一侧设有液压站（20），液压站（20）一侧设有操作台（21）。

4.根据权利要求1所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：工作台（11）下方设有承载台（10），承载台（10）上设有多个第二导轨（17），工作台（11）与第二导轨（17）滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：承载台（10）一侧设有电机（26），承载台（10）还上设有螺杆（27），螺杆（27）通过齿轮箱（28）与电机（26）连接，工作台（11）与螺杆（27）螺纹连接。

6.根据权利要求4所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：承载台（10）底部设有多个第一导轨（9），承载台（10）与第一导轨（9）滑动连接，第一导轨（9）上设有第一液压缸（8），第一液压缸（8）一端与第一导轨（9）端部铰接接，另一端与承载台（10）铰接。

7.根据权利要求1所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：工作台（11）一侧设有提升架（6），提升架（6）上设有提升台（601），提升架（6）底部设有提升机（602），提升机（602）通过钢索绕过提升架（6）顶部与提升台（601）连接，提升台（601）与提升架（6）滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：提升架（6）底部还设有多个第三导轨（24），提升架（6）与第三导轨（24）滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置，其特征是：还设有搅拌站（22），搅拌站（22）下方设有柱塞泵（23），柱塞泵（23）与注浆管（25）连通。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种软岩隧道管棚跟管钻进装置的施工方法，其特征是：该方法包括：

S1、搭设管棚钢拱架（5），钢拱架（5）上设置多个导向管（4），在钢拱架（5）一侧搭设提升架（6），利用搅拌站（22）和柱塞泵（23）对钢拱架（5）的掌子面进行初步喷浆处理；

S2、制造多根跟管钻进管（2）、第一变径头（29）和第二变径头（30），多根跟管钻进管（2）采用螺纹连接，跟管钻进管（2）的螺纹采用矩形螺纹；

S3、安装第一导轨（9），在第一导轨（9）上搭建承载台（10），承载台（10）与第一导轨（9）之间通过第一液压缸（8）连接，承载台（10）一侧安装电机（26）和齿轮箱（28），齿轮箱（28）与螺杆（27）连接；

S3、承载台（10）的第二导轨（17）上搭建工作台（11），工作台（11）下方安装多个螺母，螺母与螺杆（27）螺纹连接；

S4、在工作台（11）上安装多个液压缸，液压缸端部安装支撑板（15），调节液压缸保证支撑板（15）水平，在支撑板（15）上安装钻机（1），在支撑板（15）一侧安装液压站（20）和操作台（21），再安装工作室（19），工作室（19）上安装照明灯（18）；

S5、调节第二液压缸（12）、第三液压缸（13）和第四液压缸（16），控制支撑板（15）的角度，使钻机（1）的钻机动力头（102）与导向管（4）对齐，保证钻机动力头（102）与导向管（4）在同一轴线上；

S6、将管棚第1节跟管钻进管（2）一端通过第二变径头（30）与钻头（3）5相连接，管钻进管（2）另一端通过第一变径头（29）与钻机动力头（102）相连，将螺纹分别拧紧，然后启动钻机（1），用钻机动力头（102）和跟管钻进管（2）穿过导向管（4）抵在钻进岩层表面，再次对钻机动力头（102）钻进角度进行核查，确保管棚钻进角度合格，核查完毕后再重新启动钻机慢速开孔，匀速钻进；

S7、钻至第一节跟管钻进管（2）尾部外露剩余50cm左右时，停止钻进，卸下第一节跟管钻进管（2），退出钻机动力头（102）及第一变径头（29），安装第二节钻机动力头（102）继续钻进，重复以上步骤直至钻进到设计深度为止，每根管棚打设完毕后，退出钻机动力头，重新调整钻机（1）位置进行下一根管棚施作，管棚采用隔孔跳打、从高到低的顺序施工，减小相邻管棚施工干扰；

S8、通过电机（26）带动螺杆（27）转动，螺杆（27）带动整个工作台（11）横向移动，控制钻机（1）到下个位置进行施工；

S9、所有管棚打设完毕后，拆除钻机（1）、承载台（10）和工作台（11），对掌子面再次喷浆封堵，封堵厚度10-13cm左右，防止注浆浆液沿管棚施作产生的裂隙流出，喷浆封堵前需用土工布将所有管棚管口包裹严实，防止喷浆料污染管口导致注浆作业无法顺利进行；

S10、掌子面封堵完成后，取下管口土工布，安装止浆阀，止浆阀与管棚之间通过螺纹连接，然后进行注浆作业，注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验，以利于后续管棚注浆施工；

S11、管棚注浆时，采用隔孔注浆，防止注浆浆液串浆，注浆结束评判标准以设计注浆量为主，以注浆终压为辅。