本发明涉钻孔施工，尤其涉及一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置及其使用方法。
背景技术：
1、在长江隧道江底盾构对接冻结加固工程用于解决盾构地下对接难题。由于隧道底部埋深约70米，如何解决厚度80mm、强度为q345b的盾构壳体钢板钻孔技术是该工程的重、难点。对盾构壳体钢板钻孔时存在有约0.7兆帕高水压、富水砂层，且盾构壳体钢板硬度大、小倾角钻孔取芯长度长等特点，造成钻孔过程困难。因此，亟需解决。
2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是最接近的现有技术。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置及其使用方法，该装置不仅可以解决高水压富水砂层小倾角薄壁结构水平钻孔取芯的技术难题，而且结构简单，易于使用。
2、为达到所述目的，本发明的技术方案是这样实现的，提供一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，厚盾构壳体钢板、钻孔组件、导向组件和密封组件；所述导向组件的一端与厚盾构壳体钢板的外部连接，导向组件的另一端设有钻孔组件钻孔用的平面；所述密封组件与导向组件的设有钻孔平面的端部连接；所述钻孔组件套设在密封组件中，并沿导向组件的设有钻孔平面的端部向厚盾构壳体钢板进行钻孔取芯。
3、优选的，所述导向组件包括孔口管和水泥砂浆；所述孔口管的一端设有切坡口，并与厚盾构壳体钢板外部焊接；所述水泥砂浆填充在孔口管内部，并在孔口管的另一端形成与孔口管长度方向垂直的平面。
4、优选的，所述导向组件还包括旁通管；所述旁通管的一端与孔口管侧壁连通，另一端设有第二球阀。
5、优选的，所述密封组件包括第一球阀、第二法兰和第三法兰；所述第三法兰安装在孔口管的端部；所述第一球阀的一端与第三法兰连接，另一端与第二法兰连接。
6、优选的，所述密封组件还包括密封盒管、密封盒压套管和牛油盘根；所述密封盒管的一端与第二法兰连接，另一端与密封盒压套管的一端形成嵌套配合；所述密封盒压套管的另一端与第一法兰连接；所述牛油盘根设置在密封盒管的内部，且牛油盘根的一端与密封盒压套管的端部相抵。
7、优选的，所述密封组件还包括阻环；所述阻环设置在密封盒管与第二法兰的连接处，并与牛油盘根的另一端相抵。
8、优选的，所述钻孔组件包括钻杆、取芯管和钻头；所述钻杆的一端与提供钻孔动力的驱动部连接，另一端与取芯管的一端连接；所述钻头安装在取芯管的另一端；所述取芯管与密封盒管、密封盒压套管和牛油盘根均形成嵌套配合。
9、优选的，所述取芯管和钻头均为空心钢管制成。
10、优选的，所述钻孔组件还包括短管和单向阀；所述短管安装在钻杆与取芯管的连接处，短管的一端与钻杆连接，另一端与取芯管连接；所述单向阀安装在短管内部，并位于短管与钻杆的连接处。
11、优选的，所述使用方法如下：
12、s1、在对厚盾构壳体钢板钻孔前，由操作人员将第三法兰焊接在孔口管的平口端，并将孔口管设有切坡口的端部焊接在厚盾构壳体钢板即将钻孔取芯处；
13、s2、操作人员将水泥砂浆填充到孔口管内部，确保水泥砂浆与厚盾构壳体钢板外部形成紧密贴合，并在孔口管的平口端形成钻头钻孔用的平面；
14、s3、将第一球阀的一端通过螺栓与第三法兰连接；
15、s4、将密封盒管、密封盒压套管和牛油盘根套装在取芯管上，并通过连接螺栓和第二法兰将密封盒管的一端与第一球阀的另一端连接，并在连接前将阻环焊接安装在第二法兰上，密封盒压套管的另一端通过连接螺栓与第一法兰连接；
16、s5、取芯管安装有钻头的端部沿第一球阀插入，直至与水泥砂浆形成的平面接触；
17、s6、取芯管的另一端与短管连接；短管与钻杆连接；钻杆与驱动部连接；
18、s7、开启驱动部带动钻杆转动，钻头沿水泥砂浆形成的平面钻入，直至钻头钻穿厚盾构壳体钢板，取芯管内部取到芯体；
19、s8、在钻头钻穿厚盾构壳体钢板的过程中，操作人员开启第一球阀和第二球阀，实现循环放水；
20、s9，钻孔取芯结束后，操作人员首先关闭第二球阀，把取芯管和钻头退出第一球阀并在进入密封盒管内停止，然后关闭第一球阀；最后拆除第二法兰与第一球阀螺栓后密封盒和取芯管；
21、s10，在s9完成后，如果不再进行钻孔，操作人员利用第二球阀进行注浆封堵孔口管。
22、本发明的有益效果体现在：
23、(1)、本发明解决了高水压富水砂层小倾角薄壁结构水平钻孔取芯技术难题，提高了施工技术可靠性，降低了漏水漏砂风险同时提高了钻孔施工效率，节约了施工过程成本，产生的隐形经济效益明显。
24、(2)本发明解决了高水压小倾角薄壁结构钻孔难题，随着盾构技术的发展和长距离隧道施工增加，对于长距离盾构隧道难于设置中间工作井而采用对地下对接法施工提供了技术支撑。
1.一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，包括：厚盾构壳体钢板(a)、钻孔组件、导向组件和密封组件；所述导向组件的一端与厚盾构壳体钢板(a)的外部连接，导向组件的另一端设有钻孔组件钻孔用的平面；所述密封组件与导向组件的设有钻孔平面的端部连接；所述钻孔组件套设在密封组件中，并沿导向组件的设有钻孔平面的端部向厚盾构壳体钢板(a)进行钻孔取芯。
2.根据权利要求1所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述导向组件包括孔口管(16)和水泥砂浆(35)；所述孔口管(16)的一端设有切坡口，并与厚盾构壳体钢板(a)外部焊接；所述水泥砂浆(35)填充在孔口管(16)内部，并在孔口管(16)的另一端形成与孔口管(16)长度方向垂直的平面。
3.根据权利要求2所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述导向组件还包括旁通管(17)；所述旁通管(17)的一端与孔口管(16)侧壁连通，另一端设有第二球阀(42)。
4.根据权利要求2或3所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述密封组件包括第一球阀(41)、第二法兰(22)和第三法兰(23)；所述第三法兰(23)安装在孔口管(16)的端部；所述第一球阀(41)的一端与第三法兰(23)连接，另一端与第二法兰(22)连接。
5.根据权利要求4所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述密封组件还包括密封盒管(15)、密封盒压套管(14)和牛油盘根(32)；所述密封盒管(15)的一端与第二法兰(22)连接，另一端与密封盒压套管(14)的一端形成嵌套配合；所述密封盒压套管(14)的另一端与第一法兰(21)连接；所述牛油盘根(32)设置在密封盒管(15)的内部，且牛油盘根(32)的一端与密封盒压套管(14)的端部相抵。
6.根据权利要求5所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述密封组件还包括阻环(33)；所述阻环(33)设置在密封盒管(15)与第二法兰(22)的连接处，并与牛油盘根(32)的另一端相抵。
7.根据权利要求6所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述钻孔组件包括钻杆(11)、取芯管(13)和钻头(18)；所述钻杆(11)的一端与提供钻孔动力的驱动部连接，另一端与取芯管(13)的一端连接；所述钻头(18)安装在取芯管(13)的另一端；所述取芯管(13)与密封盒管(15)、密封盒压套管(14)和牛油盘根(32)均形成嵌套配合。
8.根据权利要求7所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述取芯管(13)和钻头(18)均为空心钢管制成。
9.根据权利要求7所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置，其特征在于，所述钻孔组件还包括短管(12)和单向阀(31)；所述短管(12)安装在钻杆(11)与取芯管(13)的连接处，短管(12)的一端与钻杆(11)连接，另一端与取芯管(13)连接；所述单向阀(31)安装在短管(12)内部，并位于短管(12)与钻杆(11)的连接处。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种高水压小倾角水平钻孔取芯装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法如下：
