[發明專利]復雜地層灌注樁施工采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進成孔工法

有效

• 申請號: 201110328573.3
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102409978A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 劉耀峰;昌鈺;肖玉成;李事業;陳斌;丁洪元;潘獻義
• 申請（專利權）人: 中冶集團武漢勘察研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/10
• 分類號: E21B7/10
• 代理公司: 武漢金堂專利事務所 42212
• 代理人: 胡清堂

1.一種基于回旋鉆成孔方式的強巖溶地區灌注樁施工工法，其特征在于：其步驟如下：

⑴采用常規鉆頭鉆進到巖溶層和碎石土層表面；

⑵根據勘察報告提供的巖層特性，對多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進行優化設計；

⑶采用常規鉆頭鉆進到巖溶層和碎石土層表面后，將多級合金超前牙輪鉆頭運至孔口，并通過鉆具連接器與原鉆頭設備的鉆具連為一體，借助鉆探設備的動力下放到孔內，通過鉆探記錄確定鉆孔的深度，將多級合金超前牙輪鉆頭下放到孔底；

⑷輕輕拉直鋼絲繩，讓活動滑車的彈簧處于壓縮狀態，保證牙輪處于全鉆壓狀態，以2檔速度轉動鉆機轉盤，觀察鉆具進尺，當活動滑車的彈簧處于放松狀態時，緩緩下放鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態；

⑸鉆頭入巖深度在50cm以上后，輕提鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態，離合器掛到3~4檔，采用低壓高速鉆進，直到入巖或孔深滿足設計要求；

⑹根據鉆孔超前鉆資料，鉆進過程中，當鉆頭進入巖溶接近下層溶洞頂板時，應降低轉速，低壓低速鉆進，以免因進尺過快造成鉆頭偏移，影響鉆孔垂直度；

⑺鉆孔過程中，泥漿能保護孔壁，防止塌孔，并且浮渣可以加快鉆進速度，有溶洞樁孔可加強上部護壁強度以防止“流泥”引起孔壁開裂，局部下鋼護筒以防孤石引起較大的塌孔等事故，上部可以采用人工挖孔清障，而隨著孔深的逐漸增加，則需要選用比重較大的泥漿增強泥漿在該孔段的護壁效果；

⑻泥漿比重大、粘度大雖然可以防坍塌，對成孔有利，但容易造成泥皮過厚，對樁基的承載力不利，因此選擇泥漿參數前，需先分析泥漿的失水過程：

⑼加大泥漿的比重在“瞬時失水”和“動失水”階段進行，泥漿的基漿配方為水和優質膨潤土采取的改進措施主要包括：增加固相含量（膨潤土的加量由5%增加到10%）、增粘（添加Na-CMC.(Hv)劑，將其在鉆孔泥漿中的含量增加至0.3%）、添加“橋接堵漏”材料（主要有細顆粒核桃殼和棉籽殼）；

⑽當泥漿改進后，向孔內投以泥包、碎石等，并用鉆具低錘夯實，使泥漿中的大分子增粘材料和橋接堵漏材料與泥包碎石充分混合，從而攜帶填充物堵塞裂隙，根除樁孔漏漿現象；泥包、碎石的選擇簡單，把孔周圍雜石土，或泥漿孔沉淀物反鏟，直接挖填，重復利用有效（但要經過凈化沉淀后才能使用）；個別坍漏現象較為嚴重的孔，需要投入水泥砂漿包，下鉆低錘夯實，在泥漿穩定后起鉆，導到水下，待凝固后，再利用低標號混凝土灌滿，待其具有一定的強度后，即可再次進行鉆探成孔；

⑾當地下孔內、孔底因不良地層造成斷鉆桿、掉鉆具及鉆頭時，采用鉆具打撈器進行打撈；

⑿當施工過程中孔內牙輪掌斷裂或不慎落入孔中及其他小型操作工具不慎墜落孔中時，采用落物打撈箕斗進行打撈；

⒀本工法的施工工藝操作流程嚴格按照《建筑樁基技術規范（JGJ?94-2008）》中關于鉆孔灌注樁施工的要求執行。

2.根椐權利要求1所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強巖溶地區灌注樁施工工法，其特征在于：所述的對多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進行優化設計，就是結合巖土力學的基本理論，要使鉆進效率最高，多級合金超前牙輪鉆頭的傾角????????????????????????????????????????????????應滿足如下關系：

式中：—多級合金超前牙輪鉆頭的傾角（°）???

???????????—巖土材料和鉆頭界面之間的滑動摩擦系數，取值在0.2~1之間。

3.根椐權利要求1所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強巖溶地區灌注樁施工工法，其特征在于：所述的泥漿的失水可以大致分為：瞬時失水或孔底失水，主要發生在成孔前階段；動失水，主要發生在成孔過程及成孔后；靜失水，主要發生在下鋼筋籠導管澆砼之前的階段。

4.根椐權利要求1所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強巖溶地區灌注樁施工工法，其特征在于：所述的加大泥漿的比重所采取的改進措施主要包括：增加固相含量，即膨潤土的加量由5%增加到10%；增粘劑，即添加Na-CMC.(Hv)，將其在鉆孔泥漿中的含量增加至0.3%；添加“橋接堵漏”材料，主要有細顆粒核桃殼和棉籽殼。

5.根椐權利要求2所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強巖溶地區灌注樁施工工法，其特征在于：多級合金超前牙輪鉆頭的傾角的最優值在45°~60°之間，考慮將鉆頭實際形狀簡化為圓錐型的影響，實際取值與理論分析的傾角相比偏大，因此，在實際應用時，傾角可稍稍偏大。