一种嵌岩桩的钻进成孔工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种嵌岩桩的钻进成孔工艺，包括以下步骤：在钢套管和第一导向器的导向作用下，由第一钻头对嵌岩桩有钢套管部分进行钻孔；在第二导向器和第一导向器的共同导向作用下，由第二钻头对无钢套管嵌岩段进行导向孔钻进；导向孔钻进完成后，拆除第二导向器并将第二钻头更换为第三钻头，在第三钻头前端安装第三导向器，在第三导向器和第一导向器的共同导向作用下，进行最终成孔的钻进，钻进过程中第三导向器始终位于导向孔中。本发明专利技术能够很好地保证斜向嵌岩桩施工中钻头斜率与钢套管斜率保持一致，提高了成孔质量,使孔壁光滑完整、顺直度高，满足施工要求，提高了施工效率；该工艺操作简单，施工成本低，具有较好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌岩桩的钻进成孔工艺
本专利技术涉及港口码头管桩施工
，具体涉及一种嵌岩桩的钻进成孔工艺。
技术介绍
在码头工程结构中，为满足承载能力的要求，经常使用到嵌岩桩技术，嵌岩桩是较常用的桩基工程之一，主要是直桩，也有部分斜桩。钻进成孔工艺是斜嵌岩桩施工最重要的一环，由于超长斜嵌岩桩采用冲击钻进施工容易发生偏位，卡锤等问题，目前在超长斜嵌岩桩钻进成孔工艺中采用回旋钻机施工效果更佳。但是在回旋钻机施工过程中，钻具的自重将造成钻具下垂弯曲，钻头的导向性和钻头的轴线会产生较大的偏差，使得钻头斜率与钢套管斜率无法保持一致，影响成孔质量，特别是在嵌岩桩嵌岩深度大于10m，部分嵌岩桩倾斜度较大时，易出现成孔倾斜不顺直的问题，施工难度较大，现有的钻进成孔工艺无法满足施工的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种嵌岩桩的钻进成孔工艺，能够保证斜向嵌岩桩施工中钻头斜率与钢套管斜率保持一致，提高成孔质量和效率，满足施工设计要求。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种嵌岩桩的钻进成孔工艺，包括以下步骤：1）在钢套管内部安装第一导向器和第一钻头，并在钢套管和第一导向器的导向作用下，对嵌岩桩有钢套管部分进行钻孔；2）将第一钻头更换为第二钻头，并在第二钻头后端安装第二导向器，在第二导向器和第一导向器的共同导向作用下，对无钢套管嵌岩段进行导向孔钻进，钻进过程中，第一导向器始终位于钢套管内部，第二导向器跟随第二钻头逐渐进入导向孔中，所述导向孔的钻进深度大于设计嵌岩深度；3）导向孔钻进完成后，拆除第二导向器并将第二钻头更换为第三钻头，在第三钻头前端安装第三导向器，并在第三导向器和第一导向器的共同导向作用下，进行最终成孔的钻进，钻进过程中第三导向器始终位于所述导向孔中，第一导向器始终位于钢套管内部。所述第一导向器的直径与钢套管内径相同，第二导向器的直径和第三导向器的直径均与导向孔内径相同。所述第一钻头直径与钢套管的内径相同，第二钻头直径与导向孔的直径相同，第三钻头直径与最终成孔的直径相同。所述步骤1）、步骤2）和步骤3）的钻进过程均采用反循环回旋钻进工艺，所述反循环回旋钻进工艺，具体为：回旋钻机旋转加压，使钻头破碎岩面进行钻进，再利用泵机将破碎岩面产生的石块或石粉从中空的钻杆中吸出。所述钢套管内部设置多个第一导向器。所述第一导向器呈等间距布置。所述第一导向器、第二导向器和第三导向器均通过轴承与钻杆相连接。所述第一导向器、第二导向器以及第三导向器的上端和下端均加工有倒角。所述第一钻头、第二钻头以及第三钻头的上端和下端均加工有倒角。所述步骤2）中导向孔的钻进分多次施工完成。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的钻进成孔工艺，对无钢套管嵌岩段采用先钻导向孔再进行成孔钻进的方式，利用导向孔和钢套管的导向限位，并配合第一导向器、第二导向器和第三导向器的使用，能够很好地保证斜向嵌岩桩施工中钻头斜率与钢套管斜率保持一致，提高了成孔质量,使孔壁光滑完整、顺直度高，满足施工要求，提高了施工效率；该工艺操作简单，施工成本低，具有较好的经济效益。附图说明图1是嵌岩桩有钢套管部分的钻进原理图；图2是无钢套管嵌岩段导向孔钻进原理图；图3是无钢套管嵌岩段最终的成孔钻进原理图；图中：1、第一钻头，2、第一导向器，3、钻杆，4、钢套管，5、第二钻头，6、第二导向器，7、第三钻头，8、第三导向器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。本专利技术应用于原油泊位中的系缆墩建设工程，涉及系缆墩建设工程中的嵌岩桩施工工艺，具体涉及全断面斜向嵌岩桩施工中的钻进成孔工艺。系缆墩处的覆盖层厚度情况为：前沿选择散体状强风化凝灰岩作为桩基持力层，后沿选择中等风化凝灰岩作为桩基持力层。覆盖层自上至下分别为：①1.9～2.8m厚的灰色含碎石淤泥；0.1～5.1m厚的杂色含碎石黏性土；②4.6～7.6m厚的灰黄～灰绿色粉质粘土；③0.8～7.8m厚的散体状强风化凝灰岩，此为前沿桩基持力层；④2.6～4.2m厚的碎裂状强风化凝灰岩；⑤底层为中等风化凝灰岩，此为后沿桩基持力层。本工程的系缆墩由八根嵌岩桩支撑，嵌岩桩持力层主要为强风化凝灰岩，部分为中风化凝灰岩，持力层标准贯入击数N均大于50。根据地质资料显示，系缆墩附近的ZK15孔饱和单轴抗压强度为30.56MPa，ZK16孔饱和单轴抗压强度为87.05MPa。饱和单轴抗压强度大于60MPa的岩石为坚硬岩，旋挖钻机难以施工。由于嵌岩桩直径较大，嵌岩深度达18m，部分嵌岩桩斜度达5:1，若采用冲击钻机容易发生偏位，卡锤等问题，因此本工程配置一台反循环回旋钻机进行施工作业。本实施例中钻杆3为每2m一节，可接长。相邻钻杆之间采用螺纹连接。本实例中钢套管4的内径为1.8m。配备三种钻头，第一钻头1的直径为1.8m，用于钢套管4内钻进；第二钻头5的直径为1m，用于钻进导向孔（直径1m）；第三钻头7的直径为1.6m，与设计嵌岩桩直径一致,也即与最终成孔（直径1.6m）的直径相同。配备三种导向器，第一导向器2的直径与钢套管4的内径一致，每隔8m布置一个；第二导向器6的直径与第二钻头5的直径一致，均为1m，第二导向器6长度为2.4m，第三导向器8的直径为1m，长度为0.8m，第二导向器6和第三导向器8均用于导向孔中导向。嵌岩桩的钻进成孔工艺，包括以下步骤：1）嵌岩桩有钢套管部分的钻进：如图1所示，在钢套管4内部设置第一导向器2和第一钻头1，在钢套管4和第一导向器2的导向作用下，对嵌岩桩有钢套管部分进行钻孔。其中第一导向器2与钻杆3相连接，钻杆3与第一钻头1相连接。第一钻头1采用三翼刮刀钻头。2）无钢套管嵌岩段导向孔的钻进：如图2所示，将第一钻头1更换为第二钻头5，并在第二钻头5的后端连接有第二导向器6，在第二导向器6和第一导向器2的共同导向作用下，对无钢套管嵌岩段进行导向孔钻进，使得钻进过程中第二钻头5始终沿直线方向前进；钻进过程中，第一导向器2始终位于钢套管4内部，第二导向器6逐渐进入导向孔中，导向孔的钻进深度大于设计嵌岩深度。其中导向孔的直径为1m，第二导向器6与钻杆3相连接，钻杆3与第一导向器2相连接。第二钻头5采用刮刀钻头。优选的，第二钻头5与第二导向器6内的钻杆通过法兰连接，使得连接更加牢固可靠。导向孔的钻进过程可以一次施工完成，优选的，为减少第二钻头5的偏移量，导向孔的钻进过程分两次施工，第一次钻10m，剩余长度第二次钻进完成。3）无钢套管嵌岩段最终成孔的钻进如图3所示，导向孔钻进完成后，将第二钻头5更换为第三钻头7，并在第三钻头7前端连接有第三导向器8，并在第三导向器8和第一导向器2的共同导向作用下，进行最终成孔(直径为1.6m)钻进。在最终成孔钻进过程中，第三导向器8始终保持在导向孔中，第一导向器2始终位于钢套管内部，使得在第三导向器8和第一导向器2的共同导向和限位作用下，保证最终成孔钻进的顺直度。最终成孔的直径为1.6m。第三钻头7采用刮刀钻头。优选的，第三钻头7与第三导向器8内的钻杆通过法兰连接，以使连接更加牢固可靠，第三钻头7与钻杆3相连接，钻杆3与第一导向器2相连接。上述步骤1）、步骤2）和步骤3）的钻进过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌岩桩的钻进成孔工艺，其特征是，包括以下步骤：1）在钢套管内部安装第一导向器和第一钻头，并在钢套管和第一导向器的导向作用下，对嵌岩桩有钢套管部分进行钻孔；2）将第一钻头更换为第二钻头，并在第二钻头后端安装第二导向器，在第二导向器和第一导向器的共同导向作用下，对无钢套管嵌岩段进行导向孔钻进，钻进过程中，第一导向器始终位于钢套管内部，第二导向器跟随第二钻头逐渐进入导向孔中，所述导向孔的钻进深度大于设计嵌岩深度；3）导向孔钻进完成后，拆除第二导向器并将第二钻头更换为第三钻头，在第三钻头前端安装第三导向器，并在第三导向器和第一导向器的共同导向作用下，进行最终成孔的钻进，钻进过程中第三导向器始终位于所述导向孔中，第一导向器始终位于钢套管内部。

【技术特征摘要】
1.一种嵌岩桩的钻进成孔工艺，其特征是，包括以下步骤：1）在钢套管内部安装第一导向器和第一钻头，并在钢套管和第一导向器的导向作用下，对嵌岩桩有钢套管部分进行钻孔；2）将第一钻头更换为第二钻头，并在第二钻头后端安装第二导向器，在第二导向器和第一导向器的共同导向作用下，对无钢套管嵌岩段进行导向孔钻进，钻进过程中，第一导向器始终位于钢套管内部，第二导向器跟随第二钻头逐渐进入导向孔中，所述导向孔的钻进深度大于设计嵌岩深度；3）导向孔钻进完成后，拆除第二导向器并将第二钻头更换为第三钻头，在第三钻头前端安装第三导向器，并在第三导向器和第一导向器的共同导向作用下，进行最终成孔的钻进，钻进过程中第三导向器始终位于所述导向孔中，第一导向器始终位于钢套管内部。2.如权利要求1所述的嵌岩桩的钻进成孔工艺，其特征是，所述第一导向器的直径与钢套管内径相同，第二导向器的直径和第三导向器的直径均与导向孔内径相同。3.如权利要求1所述的嵌岩桩的钻进成孔工艺，其特征是，所述第一钻头直径与钢套管的内径相同，第二钻头直径与导向孔的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小建，王建勇，史干，周震宇，孔维辉，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司宁波分公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33