一种地层弱化预处理方法及成孔方法技术

本发明专利技术提供一种地层弱化预处理方法，涉及桩基础施工技术领域，桩基施工方法包括获取岩层硬度参数与将岩层破碎至等量弱化程度所需的放电参数之间的第一关系模型；在超前孔的施工钻具上加装数据采集装置；潜孔钻机钻进超前孔，通过数据采集装置实时采集，获取地层硬度参数；下放破碎电极至超前孔孔底；上提破碎电极，将破碎电极设定为对应的放电参数；控制破碎电极对岩层进行放电，将岩层破碎，弱化岩层硬度；继续上提破碎电极并放电破碎，直至地面，完成全行程地层弱化处理。本发明专利技术能够通过构建第一关系模型，能够精确的根据钻进深度所对应的岩层硬度进行等离子脉冲放电破碎弱化，解决现有钻孔灌桩施工效率低，施工成本高的问题。施工成本高的问题。施工成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种地层弱化预处理方法及成孔方法


[0001]本专利技术涉及桩基础施工
，具体涉及一种地层弱化预处理方法及成孔方法。

技术介绍

[0002]钻孔灌注桩施工单纯依靠旋挖钻机搭载机械钻具进行桩基础作业，效率较低，施工成本较高。尤其在硬岩地层，钻进效率更是大幅降低，钻具及设备损耗带来的成本也是成倍增长。已有的采用等离子脉冲技术进行桩基础施工，主要考虑直接钻进成孔，需要搭配循环系统，排渣慢，成孔质量未知。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的等离子脉冲技术施工直接钻进成孔导致排渣慢，成孔质量不能保证的缺陷，从而提供一种地层弱化预处理方法及成孔方法。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术一方面提供了一种地层弱化预处理方法，包括以下步骤：获取岩层硬度参数与将岩层破碎至等量弱化程度所需的放电参数之间的第一关系模型；在超前孔的施工钻具上加装数据采集装置；潜孔钻机钻进超前孔，通过所述数据采集装置实时采集，获取地层硬度参数；下放破碎电极至超前孔孔底；上提所述破碎电极，根据所述第一关系模型得出所述破碎电极所处的岩层破碎至所述等量弱化程度需要的所述放电参数，将所述破碎电极设定为对应的所述放电参数；控制所述破碎电极对岩层进行放电，将岩层破碎，弱化岩层硬度；继续上提所述破碎电极并放电破碎，直至地面，完成全行程地层弱化处理。
[0005]可选的，获取所述第一关系模型的方法包括对岩层进行放电实验；所述放电实验包括以下步骤：对相同硬度的岩层进行不等量的放电能量的爆破，记录所述岩层硬度参数、所述放电参数以及破碎后的石块的粒径参数；对不同硬度的岩层进行等量的放电能量的爆破，记录所述岩层硬度参数、所述放电参数以及破碎后的石块的所述粒径参数；对不同硬度的岩层进行不等量的放电能量的爆破，记录所述岩层硬度参数、所述放电参数以及破碎后的石块的所述粒径参数；统计达到相同破碎程度时，不同硬度的岩层所需的放电能量，计算得出所述第一关系模型。
[0006]可选的，还包括以下步骤：获取不同钻进深度下的钻进压力参数，得出钻进压力参数与钻进深度参数之间的第二关系模型；获取对不同硬度的岩层进行钻进破碎至等量弱化程度需要的钻进压力参数，计算得到岩层硬度参数与所述钻进压力参数之间的第三关系模型；通过所述第二关系模型和所述第三关系模型得出不同钻进深度与对应的岩层硬度参数之间的第四关系模型；根据所述第一关系模型和所述第四关系模型得出不同钻进深度与对应的放电参数之间的第五关系模型。
[0007]可选的，所述第一关系模型包括由所述岩层硬度参数和放电参数生成硬岩破碎能
量曲线图；所述第二关系模型包括由所述钻进深度参数和所述钻进压力参数生成的地层强度曲线图；所述第三关系模型包括由所述岩层硬度参数与所述钻进压力参数生成硬岩钻进压力曲线图；通过将所述地层强度曲线图和所述硬岩钻进压力曲线图拟合生成所述第四关系模型的地层硬度曲线图；通过将所述硬岩破碎能量曲线图和所述地层硬度曲线图拟合生成第五关系模型的地层破碎能量曲线图。
[0008]可选的，所述上提破碎电极的上提距离为：首次上提，破碎电极的上提距离等于爆破半径；之后每次上提，破碎电极的上提距离等于爆破直径。
[0009]可选的，所述等量弱化程度为超前孔的全行程的岩层破碎后的石块的粒径参数在同一设置范围内。
[0010]可选的，所述数据采集装置包括压力传感器，在潜孔钻机钻进超前孔时，通过所述压力传感器实时获取钻进压力参数。
[0011]可选的，所述破碎电极采用等离子脉冲碎岩装置。
[0012]本专利技术的另一方面提供了一种成孔方法，包括以上任一项所述的地层弱化预处理方法，还包括，控制旋挖钻机对地层弱化预处理后的超前孔进行施工形成桩孔。
[0013]可选的，所述桩孔形成后，在所述桩孔中下入钢筋笼，灌注混凝土成桩。
[0014]本专利技术具有以下优点：
[0015]1.利用本专利技术提供的技术方案，获取第一关系模型，能够得到将超前孔全行程不同硬度的地层破碎至等量弱化的程度所需要的放电能量，根据第一关系模型，采用放电电极能够精准的对不同硬度的岩层进行等量弱化。施工地层进行弱化的预处理后，有利于后续的成孔作业。本专利技术适用范围广，能应用于多种施工场景，能够提高施工效率，降低施工成本，节省人力物力。
[0016]2.通过放电实验，能够较为精确的得出岩层硬度与放电能量之间的关系，进一步提高第一关系模型的科学性与准确性。
[0017]3.获取第二关系模型、第三关系模型、第四关系模型，再根据第四关系模型和第一关系模型得出第五关系模型，超前孔对应不同深度的岩层破碎至等量弱化程度所需的放电参数即可得出，能够直观的看出超前孔全行程的不同钻进深度对应的放电参数，上提破碎电极，可以根据破碎电极所处的钻进深度确定对应的放电参数，使得超前孔全行程的地层弱化预处理操作更加便捷、高效。
[0018]4.将第二关系模型、第三关系模型分别生成曲线图，拟合之后得到第四关系模型，再由第一关系模型和第四关系模型拟合得出第五关系模型，使得第五关系模型更加准确，利用该第五关系模型能进一步提高旋挖钻机的成孔质量。
[0019]5.压力传感器能够实时获取超前孔钻进时的钻进压力参数，便于得到第二关系模型。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1示出了第一关系模型的曲线图；
[0022]图2示出了第二关系模型的曲线图；
[0023]图3示出了第五关系模型的曲线图。
[0024]图4示出了本专利技术提供的施工方法的状态图。
[0025]附图标记说明：
[0026]1、旋挖钻机；2、超前孔；3、桩孔；a、破碎电极放电状态。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层弱化预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取岩层硬度参数与将岩层破碎至等量弱化程度所需的放电参数之间的第一关系模型；在超前孔(2)的施工钻具上加装数据采集装置；潜孔钻机钻进超前孔(2)，通过所述数据采集装置实时采集，获取地层硬度参数；下放破碎电极至超前孔(2)孔底；上提所述破碎电极，根据所述第一关系模型得出所述破碎电极所处的岩层破碎至所述等量弱化程度需要的所述放电参数，将所述破碎电极设定为对应的所述放电参数；控制所述破碎电极对岩层进行放电，将岩层破碎，弱化岩层硬度；继续上提所述破碎电极并放电破碎，直至地面，完成全行程地层弱化处理。2.根据权利要求1所述的地层弱化预处理方法，其特征在于，获取所述第一关系模型的方法包括对岩层进行放电实验；所述放电实验包括以下步骤：对相同硬度的岩层进行不等量的放电能量的爆破，记录所述岩层硬度参数、所述放电参数以及破碎后的石块的粒径参数；对不同硬度的岩层进行等量的放电能量的爆破，记录所述岩层硬度参数、所述放电参数以及破碎后的石块的所述粒径参数；对不同硬度的岩层进行不等量的放电能量的爆破，记录所述岩层硬度参数、所述放电参数以及破碎后的石块的所述粒径参数；统计达到相同破碎程度时，不同硬度的岩层所需的放电能量，计算得出所述第一关系模型。3.根据权利要求1所述的地层弱化预处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：获取不同钻进深度下的钻进压力参数，得出钻进压力参数与钻进深度参数之间的第二关系模型；获取对不同硬度的岩层进行钻进破碎至等量弱化程度需要的钻进压力参数，计算得到岩层硬度参数与所述钻进压力参数之间的第三关系模型；通过所述第二关系模型和所述第三关系模型得出不同钻进深度与对应的岩层硬度参数之间的第四关...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱阳，马宁，周鹏，刘毅，
申请(专利权)人：北京三一智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：