一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法，该方法包括以下步骤：一、平整施工场地及测放桩位；二、吊装架的制作；三、上部地层旋挖钻机的钻进及钢套管的跟进下放；四、下部岩溶地层中旋挖钻机的钻进及钢套管的跟进下放。本发明专利技术方法步骤简单设计合理，通过在旋挖钻机上设置套管下放动力件，既能实现旋挖钻的施工，又能通过套管下放动力件实现钢套管的跟进下放，有效地适应复杂地层的钻孔桩成孔，防止塌孔，所需的施工设备小，设备利用率高，成孔速度快，施工效率高，且成本低。且成本低。且成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法


[0001]本专利技术属于钻孔桩成孔
，尤其是涉及一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法。

技术介绍

[0002]目前复杂地层上部为富水地层，下为岩溶地层，岩溶地层钻孔桩施工以冲击钻施工为主，溶洞采用回填片石、粘土和混凝土或注浆等主要处理措施，采用此种方法施工，单根桩的成桩周期短则一月有余，长则半年以上，施工周期不可控，而且冲击钻钻孔常出现卡钻、掉钻、塌孔等现象，造成钻孔桩成孔难度大、安全风险高、施工投入大、成桩质量控制难、不可预见风险多等问题。另外，若采用套管跟进，可防止塌孔，但目前套管下放均采用履带吊吊装，套管机下放，不但施工设备多而且程序多，既不经济，效率又低。
[0003]因此，现如今缺少一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法，通过在旋挖钻机上设置套管下放动力件，既能实现旋挖钻的施工，又能通过套管下放动力件实现钢套管的跟进下放，有效地适应复杂地层的钻孔桩成孔，所需的施工设备小，设备利用率高，成孔速度快，施工效率高，且成本低。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法，其方法步骤简单设计合理，通过在旋挖钻机上设置套管下放动力件，既能实现旋挖钻的施工，又能通过套管下放动力件实现钢套管的跟进下放，有效地适应复杂地层的钻孔桩成孔，所需的施工设备小，设备利用率高，成孔速度快，施工效率高，且成本低。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、平整施工场地及测放桩位：
[0007]步骤101、对待施工地区的障碍物进行清除和平整，以使待施工地区的地表保持在同一标高；其中，待施工地区从上到下包括上部地层和下部岩溶地层；
[0008]步骤102、依据施工设计图，在待施工地区的地表区域测放桩位；
[0009]步骤二、吊装架的制作：
[0010]制作吊装架；
[0011]步骤三、上部地层旋挖钻机的钻进及钢套管的跟进下放：
[0012]步骤301、旋挖钻机中动力头的底部安装套管下放动力件；其中，所述套管下放动力件为中空结构；其中，旋挖钻机中滑移架和动力头连接；
[0013]步骤302、挖钻机的钻进及第一节钢套管的施工，具体过程如下：
[0014]步骤3021、旋挖钻机中钻杆穿过动力头和套管下放动力件的底部安装旋挖斗，操作旋挖钻机上滑移架沿桅杆竖向下降，同时动力头旋转带动钻杆旋转，以使钻杆边旋转边
下降带动旋挖斗在桩位进行第1段旋挖，形成第1段钻孔；其中，第1段钻孔的深度小于第一节钢套管的长度；
[0015]步骤3022、旋挖钻机通过吊装架起吊第一节钢套管，并将第一节钢套管下放至第1段钻孔中；
[0016]步骤3023、将第一节钢套管的顶端和套管下放动力件连接，且第一节钢套管、钻杆和所述第1段钻孔同轴布设；
[0017]步骤3024、操作滑移架沿桅杆竖向下降，滑移架竖向下降和竖动力头旋转通过钻杆带动旋挖斗旋挖，同时滑移架竖向下降和竖动力头旋转通过套管下放动力件带动所述第一节钢套管沿第1段钻孔旋转切割竖向下放，直至第一节钢套管的顶部距桩位所处待施工地区地表的高度为30cm～50cm，完成第一节钢套管的安装；
[0018]步骤3025、拆除第一节钢套管和套管下放动力件的连接；
[0019]步骤3026、然后操作旋挖钻机上滑移架沿桅杆竖向上升，则动力头通过钻杆带动旋挖斗向上移动，直至旋挖斗提出第一节钢套管进行倒土；
[0020]步骤303、挖钻机的钻进及第i节钢套管的施工，具体过程如下：
[0021]步骤3031、操作滑移架沿桅杆竖向下降，同时动力头旋转带动钻杆旋转，以使钻杆边旋转边下降带动旋挖斗在桩位进行第i段旋挖，形成第i段钻孔；其中，第i段钻孔的深度小于第i节钢套管的长度；
[0022]步骤3032、旋挖钻机通过吊装架起吊第i节钢套管，并将第i节钢套管下放至第i
‑
1节钢套管顶部，且第i节钢套管的底部和第i
‑
1节钢套管的顶部连接；其中，i为正整数，且i≥2；
[0023]步骤3033、将第i节钢套管的顶端和套管下放动力件连接，且第i节钢套管、钻杆和所述第i段钻孔同轴布设；
[0024]步骤3034、操作滑移架沿桅杆竖向下降，滑移架竖向下降和竖动力头旋转通过钻杆带动旋挖斗旋挖，同时滑移架竖向下降和竖动力头旋转通过套管下放动力件带动第i节钢套管沿第i段钻孔旋转切割竖向下放，直至第i节钢套管的顶部距桩位所处待施工地区地表的高度为30cm～50cm，完成第i节钢套管的跟进下放；
[0025]步骤3035、拆除第i节钢套管和套管下放动力件的连接；
[0026]步骤3036、然后操作旋挖钻机上滑移架沿桅杆竖向上升，则动力头通过钻杆带动旋挖斗向上移动，直至旋挖斗提出第i节钢套管进行倒土；
[0027]步骤3037、第一节钢套管至第i节钢套管记作已安装钢套管，并给已安装钢套管中注入护壁泥浆，直至护壁泥浆的液面和待施工地区的地表相齐平；
[0028]步骤304、多次重复步骤303，进行下一节钢套管的跟进下放；
[0029]步骤四、下部岩溶地层中旋挖钻机的钻进及钢套管的跟进下放：
[0030]步骤401、当已安装钢套管中的护壁泥浆流失，护壁泥浆的液面下降，说明进入岩溶地层中第一层溶洞；其中，岩溶地层从上至下依次划分为第一层溶洞，第一个岩层，第二层溶洞，第二个岩层，...，第j层溶洞，第j层个岩层，...；其中，j为正整数；
[0031]步骤402、当已安装钢套管中的护壁泥浆的液面下降时，如果套管下放动力件连接有钢套管，则将当前的钢套管和套管下放动力件连接断开，执行步骤403；如果套管下放动力件未连接有钢套管，执行步骤403；
[0032]步骤403、操作滑移架沿桅杆竖向上升，同时动力头通过钻杆带动旋挖斗向上移动，直至旋挖斗提出已安装钢套管；
[0033]步骤404、已安装钢套管中的护壁泥浆流失完后，通过已安装钢套管注入回填土，直至给已安装钢套管中注入纤维护壁泥浆，纤维护壁泥浆不流失；
[0034]步骤405、操作旋挖钻机上滑移架沿桅杆竖向下降，同时动力头通过钻杆带动旋挖斗向下移动，直至旋挖斗伸入已安装钢套管；
[0035]步骤406、按照步骤303所述的方法，操作当前的钢套管旋转切割竖向下放，直至当前的钢套管的顶部距桩位所处待施工地区地表的高度为30cm～50cm，完成当前的钢套管的跟进下放；
[0036]步骤407、在下一节钢套管跟进下放的过程中，当已安装钢套管中的护壁泥浆的液面下降时，按照步骤402至步骤406所述的方法，完成下一节钢套管的跟进下放；否则，按照步骤303所述的方法，完成下一节钢套管的跟进下放；其中，给已安装钢套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、平整施工场地及测放桩位：步骤101、对待施工地区的障碍物进行清除和平整，以使待施工地区的地表保持在同一标高；其中，待施工地区从上到下包括上部地层和下部岩溶地层；步骤102、依据施工设计图，在待施工地区的地表区域测放桩位；步骤二、吊装架的制作：制作吊装架(3)；步骤三、上部地层旋挖钻机的钻进及钢套管的跟进下放：步骤301、旋挖钻机中动力头(7)的底部安装套管下放动力件(4)；其中，所述套管下放动力件(4)为中空结构；其中，旋挖钻机中滑移架(8)和动力头(7)连接；步骤302、挖钻机的钻进及第一节钢套管(1)的施工，具体过程如下：步骤3021、旋挖钻机中钻杆(10)穿过动力头(7)和套管下放动力件(4)的底部安装旋挖斗(2)，操作旋挖钻机上滑移架(8)沿桅杆(9)竖向下降，同时动力头(7)旋转带动钻杆(10)旋转，以使钻杆(10)边旋转边下降带动旋挖斗(2)在桩位进行第1段旋挖，形成第1段钻孔；其中，第1段钻孔的深度小于第一节钢套管(1)的长度；步骤3022、旋挖钻机通过吊装架(3)起吊第一节钢套管(1)，并将第一节钢套管(1)下放至第1段钻孔中；步骤3023、将第一节钢套管(1)的顶端和套管下放动力件(4)连接，且第一节钢套管(1)、钻杆(10)和所述第1段钻孔同轴布设；步骤3024、操作滑移架(8)沿桅杆(9)竖向下降，滑移架(8)竖向下降和竖动力头(7)旋转通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)旋挖，同时滑移架(8)竖向下降和竖动力头(7)旋转通过套管下放动力件(4)带动所述第一节钢套管(1)沿第1段钻孔旋转切割竖向下放，直至第一节钢套管(1)的顶部距桩位所处待施工地区地表的高度为30cm～50cm，完成第一节钢套管(1)的安装；步骤3025、拆除第一节钢套管(1)和套管下放动力件(4)的连接；步骤3026、然后操作旋挖钻机上滑移架(8)沿桅杆(9)竖向上升，则动力头(7)通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)向上移动，直至旋挖斗(2)提出第一节钢套管(1)进行倒土；步骤303、挖钻机的钻进及第i节钢套管的施工，具体过程如下：步骤3031、操作滑移架(8)沿桅杆(9)竖向下降，同时动力头(7)旋转带动钻杆(10)旋转，以使钻杆(10)边旋转边下降带动旋挖斗(2)在桩位进行第i段旋挖，形成第i段钻孔；其中，第i段钻孔的深度小于第i节钢套管的长度；步骤3032、旋挖钻机通过吊装架(3)起吊第i节钢套管，并将第i节钢套管下放至第i
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1节钢套管顶部，且第i节钢套管的底部和第i
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1节钢套管的顶部连接；其中，i为正整数，且i≥2；步骤3033、将第i节钢套管的顶端和套管下放动力件(4)连接，且第i节钢套管、钻杆(10)和所述第i段钻孔同轴布设；步骤3034、操作滑移架(8)沿桅杆(9)竖向下降，滑移架(8)竖向下降和竖动力头(7)旋转通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)旋挖，同时滑移架(8)竖向下降和竖动力头(7)旋转通过套管下放动力件(4)带动第i节钢套管沿第i段钻孔旋转切割竖向下放，直至第i节钢套管的顶
部距桩位所处待施工地区地表的高度为30cm～50cm，完成第i节钢套管的跟进下放；步骤3035、拆除第i节钢套管和套管下放动力件(4)的连接；步骤3036、然后操作旋挖钻机上滑移架(8)沿桅杆(9)竖向上升，则动力头(7)通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)向上移动，直至旋挖斗(2)提出第i节钢套管(1)进行倒土；步骤3037、第一节钢套管(1)至第i节钢套管记作已安装钢套管，并给已安装钢套管中注入护壁泥浆，直至护壁泥浆的液面和待施工地区的地表相齐平；步骤304、多次重复步骤303，进行下一节钢套管的跟进下放；步骤四、下部岩溶地层中旋挖钻机的钻进及钢套管的跟进下放：步骤401、当已安装钢套管中的护壁泥浆流失，护壁泥浆的液面下降，说明进入岩溶地层中第一层溶洞；其中，岩溶地层从上至下依次划分为第一层溶洞，第一个岩层，第二层溶洞，第二个岩层，...，第j层溶洞，第j层个岩层，...；其中，j为正整数；步骤402、当已安装钢套管中的护壁泥浆的液面下降时，如果套管下放动力件(4)连接有钢套管，则将当前的钢套管和套管下放动力件(4)连接断开，执行步骤403；如果套管下放动力件(4)未连接有钢套管，执行步骤403；步骤403、操作滑移架(8)沿桅杆(9)竖向上升，同时动力头(7)通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)向上移动，直至旋挖斗(2)提出已安装钢套管；步骤404、已安装钢套管中的护壁泥浆流失完后，通过已安装钢套管注入回填土，直至给已安装钢套管中注入纤维护壁泥浆，纤维护壁泥浆不流失；步骤405、操作旋挖钻机上滑移架(8)沿桅杆(9)竖向下降，同时动力头(7)通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)向下移动，直至旋挖斗(2)伸入已安装钢套管；步骤406、按照步骤303所述的方法，操作当前的钢套管旋转切割竖向下放，直至当前的钢套管的顶部距桩位所处待施工地区地表的高度为30cm～50cm，完成当前的钢套管的跟进下放；步骤407、在下一节钢套管跟进下放的过程中，当已安装钢套管中的护壁泥浆的液面下降时，按照步骤402至步骤406所述的方法，完成下一节钢套管的跟进下放；否则，按照步骤303所述的方法，完成下一节钢套管的跟进下放；其中，给已安装钢套管中注入纤维护壁泥浆，直至纤维护壁泥浆的液面和待施工地区的地表相齐平；步骤408、多次重复步骤407，直至已安装钢套管的底部穿过第一层溶洞伸入第一个岩层；步骤409、在已安装钢套管的底部穿过第一层溶洞伸入第一个岩层的过程中，当已安装钢套管的底部无法旋转切割竖向下放时，则执行步骤40A至步骤40C；否则，执行步骤40D；步骤40A、将当前的钢套管和套管下放动力件(4)连接断开；然后操作滑移架(8)沿桅杆(9)竖向下降，滑移架(8)竖向下降和竖动力头(7)旋转通过钻杆(10)带动旋挖斗(2)旋挖，当已安装钢套管中的护壁泥浆流失，护壁泥浆的液面下降，说明进入第二层溶洞；步骤40B、已安装钢套管中的纤维护壁泥浆流失完后，通过已安装钢套管先回填碎石，后通过导管伸入已安装钢套管的底部灌注C20混凝土，直至已安装钢套管中注入纤维护壁泥浆，纤维护壁泥浆不发生流失；步骤40C、重复步骤405至步骤408所述的方法，直至已安装钢套管的底部穿过第二层溶洞伸入第二个岩层；
步骤40D、重复步骤406至步骤407所述的方法，直至已安装钢套管的底部穿过第二层溶洞伸入第二个岩层；步骤40E、按照步骤409至步骤40D所述的方法，以使已安装钢套管的底部穿过第j层溶洞伸入第j个岩层，直至钢套管配合成孔的深度满足钻孔桩成孔设计深度，则完成钻孔桩成孔的施工。2.按照权利要求1所述的一种复杂地层旋挖钻进钢套管配合的成孔方法，其特征在于：步骤302中第一节钢套管(1)的顶部设置有上连接部(1
‑
1)，所述第一节钢套管(1)的底部设置有多个沿周向侧壁均布的切割齿牙(1
‑
3)，所述切割齿牙(1
‑
3)的横截面从上至下逐渐减少；步骤303中所述第i节钢套管的顶部设置有上连接部(1
‑
1)，所述第i节钢套管的底部设置有下连接部(1
‑
2)，所述上连接部(1
‑
1)上设置有上连接孔(1
‑1‑
1)和上定位卡槽(1
‑1‑
2)，所述下连接部(1
‑
2)上设置有下连接孔(1
‑2‑
1)和下定位凸块(1
‑2‑
2)，所述下连接部(1
‑
2)的外径小于第i节钢套管的外径，所述下连接部(1
‑
2)的内径和第i节钢套管的内径相同，以使下连接部(1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚美，魏玉虎，李一钊，朱卫东，鲁和友，沈勇军，李增平，
申请(专利权)人：中铁一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：