反循环回旋钻机钻进成孔方法技术

本发明专利技术涉及反循环回旋钻机钻进成孔方法，钻进过程划分为三个阶段：护筒内钻进阶段、护筒以下软弱地层钻进阶段、岩层钻进阶段；护筒内钻进阶段：从护筒底口2.0m以上，采用反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在2m～4m，孔内补充清水，混合泥浆经处理后回流入护筒；护筒以下软弱地层钻进阶段：当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m时，调换机械钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆；当孔内泥浆指标符合要求后，泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，钻头出护筒一端距离后恢复正常钻进；岩层钻进阶段：当反循环回旋钻机钻进至硬岩层，停钻并确认桩基入岩标高。本发明专利技术分阶段钻进，可提高孔壁的稳定性，避免塌孔。

【技术实现步骤摘要】
反循环回旋钻机钻进成孔方法
本专利技术涉及桩基施工
，尤其涉及反循环回旋钻机钻进成孔方法。
技术介绍
钻探施工中，会遇到各种各样的地层。但大体可划分为两类,一类是理想地层,另一类是复杂地层。复杂地层又可分为漏失地层和不稳定地层。在饱和软土层中进行钻孔施工时，常常发生塌孔、缩颈等现象。
技术实现思路
本专利技术旨在提供反循环回旋钻机钻进成孔方法，可提高孔壁的稳定性。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：反循环回旋钻机钻进成孔方法，分为以下三个阶段：护筒内钻进阶段：从护筒底口2.0m以上，采用反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在2m～4m，孔内补充清水，混合泥浆经处理后回流入护筒；护筒以下软弱地层钻进阶段：当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m时，调换机械钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆；当孔内泥浆指标符合要求后，泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，钻头出护筒一端距离后恢复正常钻进；岩层钻进阶段：当反循环回旋钻机钻进至硬岩层，停钻并确认桩基入岩标高。优选地，在所述护筒以下软弱地层钻进阶段，恢复正常钻进前，每小时进尺控制在0.3m～0.8m左右。进一步的，在所述护筒以下软弱地层钻进阶段，当钻头出护筒5m～6m后恢复正常钻进。优选地，正常钻进时每小时进尺1m～3.5m。进一步的，钻进过程钟往孔内补充浆液，维持孔内的水头高度，使孔内泥浆面高于河水面3.0m以上。进一步的，接长钻杆时，先停止钻进，将钻具提离孔底20cm～30cm，维持泥浆循环10min以上，清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵接长钻杆。进一步的，所述护筒内钻进阶段采用直径为φ2.5m的刮刀钻头钻进。优选地，反循环回旋钻机钻进时泥浆含沙量小于3％，比重不大于1.15，粘度为20～25，PH值为8～10。尤其在修建大直径超长嵌岩桩时，于软弱地层处采用所述反循环回旋钻机钻进成孔方法钻进成孔。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术分阶段钻进，可提高孔壁的稳定性，避免塌孔。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是桩基钻孔顺序图；图3是本专利技术中泥浆循环系统的结构示意图；图4是钢制泥浆池及沉淀池平台的纵断面示意图；图5是钢制泥浆池及沉淀池平台的横断面示意图；图6是钢板制箱的三维图(未示出加固槽钢)；图7钢板制箱一个侧面的示意图；图8是气举反渣的原理图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术公开的反循环回旋钻机钻进成孔方法，钻进过程划分为三个阶段：护筒内钻进阶段、护筒以下软弱地层钻进阶段、岩层钻进阶段。护筒内钻进阶段：从护筒底口2.0m以上，采用直径φ2.5m刮刀钻头反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在2～4m左右，孔内补充清水，混合泥浆经沉淀池沉淀后泥浆回流入护筒，钻渣转运至弃渣场。护筒以下软弱地层钻进阶段：当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m左右时，调换直径φ2.5m的机械钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆，当孔内泥浆指标符合要求后，优质泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，形成稳定孔壁，每小时进尺控制在0.3～0.8m左右。钻头出护筒5m～6m后恢复正常钻进，根据不同地层的特点，在钻孔过程中及时调整护壁泥浆指标和钻进速度，每小时进尺1m～3.5m，孔内补充优质泥浆。根据地层地质情况采用相应的钻进工艺参数，具体详见表1。表1不同地层钻进参数表地层钻压(KN)转数(r/min)钻速(m/h)护筒内钻进≤4.0细砂层(密实)100～15010～151.5～2.0淤泥、粉质粘土层100～12010～151～2中粗砂层(密实)150～3005～102.0～3.0护筒底口地层＜1005～100.3～0.8钻进注意事项：a、钻进过程随时注意往孔内补充浆液，维持孔内的水头高度。孔内泥浆面任何时候均应高于河水面3.0m以上。b、升降钻具应平稳，尤其是当钻头处于护筒底口位置时，必须谨慎操作、防止钻头钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动钻孔孔壁。c、接长钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底20～30cm，维持泥浆循环10min以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵接长钻杆。钻杆连接螺栓应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。d、钻孔过程应连续操作，不得中途长时间停止，尽可能缩短成孔周期。在修建大直径超长嵌岩桩时，于软弱地层处尤其适用于采用本专利技术反循环回旋钻机钻进成孔方法钻进成孔。下面以汕头市汕北大道澄海段工程东里河特大桥主墩桩基施工为例，进行详细介绍。东里河通航等级为内河Ⅲ级航道，因而本实施例搭设水上钻孔平台并在平台上完成泥浆循环作业，以满足对通航和环保的高要求。本桥主墩桩基桩径2.5m，在120m左右深度入岩，设计要求桩底嵌入中风化岩不小于2.5倍桩径，沉渣厚度不大于5cm，在将近6.25m入岩要求下，选用传统冲击钻成孔工效极低，对沉渣厚度控制难以达到设计要求，且反循环成孔与冲击钻组合转换对泥浆比重等各项指标要求较高，容易引起塌孔及混凝土超方。因此，如图1所示，钻孔施工采用反循环回旋钻机及牙轮钻气举反渣钻进的施工工艺，主要包括泥浆护壁、钻进成孔及清孔。(1)钻孔顺序如图2所示，桩基施工要求跳孔进行，以减少后面桩基施工对前一个桩基混凝土未达到设计强度前的影响。(2)钻机选型东里河特大桥主墩共计36根钻孔灌注桩，从护筒顶面到孔底深达130米左右，对钻机的扭矩及钻杆质量要求较高。选用技术性能先进，提升能力较强的6台车载式鑫峰351型反循回旋钻机进行软弱地层钻进，每台钻机配备1个牙轮钻头进行岩层钻进。鑫峰351型反循回旋钻机性能指标见表2。表2钻机性能指标表鑫峰351型反循环回旋钻机工作原理：泥浆从钻杆与钻孔之间注入，随着钻杆喷气削土，由于管径比孔小很多，所以泥浆加削下来的土渣等快速从钻杆内排出地面，进入泥浆沉淀池处理后，可循环使用。(3)泥浆制备及性能指标护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤其是对大直径深孔，淤泥层、砂层造浆性能差，泥浆控制显得尤为重要。本专利技术选用不分散、低固相、高粘度的PHP泥浆。为保证钻孔桩成孔施工的顺利进行，在正式开钻之前，选用不同产地的钙基膨润土和不同比例的水、膨润土、火碱、PHP等再次进行试配和验证，选择泥浆各项本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.反循环回旋钻机钻进成孔方法，其特征在于：分为以下三个阶段：/n护筒内钻进阶段：从护筒底口2.0m以上，采用反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在2m～4m，孔内补充清水，混合泥浆经处理后回流入护筒；/n护筒以下软弱地层钻进阶段：当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m时，调换机械钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆；当孔内泥浆指标符合要求后，泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，钻头出护筒一端距离后恢复正常钻进；/n岩层钻进阶段：当反循环回旋钻机钻进至硬岩层，停钻并确认桩基入岩标高。/n

【技术特征摘要】
1.反循环回旋钻机钻进成孔方法，其特征在于：分为以下三个阶段：
护筒内钻进阶段：从护筒底口2.0m以上，采用反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在2m～4m，孔内补充清水，混合泥浆经处理后回流入护筒；
护筒以下软弱地层钻进阶段：当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m时，调换机械钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆；当孔内泥浆指标符合要求后，泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，钻头出护筒一端距离后恢复正常钻进；
岩层钻进阶段：当反循环回旋钻机钻进至硬岩层，停钻并确认桩基入岩标高。


2.根据权利要求1所述的反循环回旋钻机钻进成孔方法，其特征在于：在所述护筒以下软弱地层钻进阶段，恢复正常钻进前，每小时进尺控制在0.3m～0.8m左右。


3.根据权利要求1或2所述的反循环回旋钻机钻进成孔方法，其特征在于：在所述护筒以下软弱地层钻进阶段，当钻头出护筒5m～6m后恢复正常钻进。


4.根据权利要求3所述的反循环回旋钻机钻进成孔方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓立新，康卫，朱兵，刘胜强，胡盛平，黄志良，郝雪斌，刘正旺，斯尚驰，付小畅，
申请(专利权)人：中建四局土木工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44