[發明專利]一種復雜地層旋挖鉆進鋼套管配合的成孔方法

有效

• 申請號: 202110454960.5
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113090192B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王亞美;魏玉虎;李一釗;朱衛東;魯和友;沈勇軍;李增平
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司
• 主分類號: E21B7/20
• 分類號: E21B7/20;E21B7/00;E21B7/02;E21B15/00;E21B27/00;E21B3/02;E21B33/13;C09K8/46
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 衛蘇晶

1.一種復雜地層旋挖鉆進鋼套管配合的成孔方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、平整施工場地及測放樁位：

步驟101、對待施工地區的障礙物進行清除和平整，以使待施工地區的地表保持在同一標高；其中，待施工地區從上到下包括上部地層和下部巖溶地層；

步驟102、依據施工設計圖，在待施工地區的地表區域測放樁位；

步驟二、吊裝架的制作：

制作吊裝架(3)；

步驟三、上部地層旋挖鉆機的鉆進及鋼套管的跟進下放：

步驟301、旋挖鉆機中動力頭(7)的底部安裝套管下放動力件(4)；其中，所述套管下放動力件(4)為中空結構；其中，旋挖鉆機中滑移架(8)和動力頭(7)連接；

步驟302、挖鉆機的鉆進及第一節鋼套管(1)的施工，具體過程如下：

步驟3021、旋挖鉆機中鉆桿(10)穿過動力頭(7)和套管下放動力件(4)的底部安裝旋挖斗(2)，操作旋挖鉆機上滑移架(8)沿桅桿(9)豎向下降，同時動力頭(7)旋轉帶動鉆桿(10)旋轉，以使鉆桿(10)邊旋轉邊下降帶動旋挖斗(2)在樁位進行第1段旋挖，形成第1段鉆孔；其中，第1段鉆孔的深度小于第一節鋼套管(1)的長度；

步驟3022、旋挖鉆機通過吊裝架(3)起吊第一節鋼套管(1)，并將第一節鋼套管(1)下放至第1段鉆孔中；

步驟3023、將第一節鋼套管(1)的頂端和套管下放動力件(4)連接，且第一節鋼套管(1)、鉆桿(10)和所述第1段鉆孔同軸布設；

步驟3024、操作滑移架(8)沿桅桿(9)豎向下降，滑移架(8)豎向下降和豎動力頭(7)旋轉通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)旋挖，同時滑移架(8)豎向下降和豎動力頭(7)旋轉通過套管下放動力件(4)帶動所述第一節鋼套管(1)沿第1段鉆孔旋轉切割豎向下放，直至第一節鋼套管(1)的頂部距樁位所處待施工地區地表的高度為30cm～50cm，完成第一節鋼套管(1)的安裝；

步驟3025、拆除第一節鋼套管(1)和套管下放動力件(4)的連接；

步驟3026、然后操作旋挖鉆機上滑移架(8)沿桅桿(9)豎向上升，則動力頭(7)通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)向上移動，直至旋挖斗(2)提出第一節鋼套管(1)進行倒土；

步驟303、挖鉆機的鉆進及第i節鋼套管的施工，具體過程如下：

步驟3031、操作滑移架(8)沿桅桿(9)豎向下降，同時動力頭(7)旋轉帶動鉆桿(10)旋轉，以使鉆桿(10)邊旋轉邊下降帶動旋挖斗(2)在樁位進行第i段旋挖，形成第i段鉆孔；其中，第i段鉆孔的深度小于第i節鋼套管的長度；

步驟3032、旋挖鉆機通過吊裝架(3)起吊第i節鋼套管，并將第i節鋼套管下放至第i-1節鋼套管頂部，且第i節鋼套管的底部和第i-1節鋼套管的頂部連接；其中，i為正整數，且i≥2；

步驟3033、將第i節鋼套管的頂端和套管下放動力件(4)連接，且第i節鋼套管、鉆桿(10)和所述第i段鉆孔同軸布設；

步驟3034、操作滑移架(8)沿桅桿(9)豎向下降，滑移架(8)豎向下降和豎動力頭(7)旋轉通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)旋挖，同時滑移架(8)豎向下降和豎動力頭(7)旋轉通過套管下放動力件(4)帶動第i節鋼套管沿第i段鉆孔旋轉切割豎向下放，直至第i節鋼套管的頂部距樁位所處待施工地區地表的高度為30cm～50cm，完成第i節鋼套管的跟進下放；

步驟3035、拆除第i節鋼套管和套管下放動力件(4)的連接；

步驟3036、然后操作旋挖鉆機上滑移架(8)沿桅桿(9)豎向上升，則動力頭(7)通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)向上移動，直至旋挖斗(2)提出第i節鋼套管(1)進行倒土；

步驟3037、第一節鋼套管(1)至第i節鋼套管記作已安裝鋼套管，并給已安裝鋼套管中注入護壁泥漿，直至護壁泥漿的液面和待施工地區的地表相齊平；

步驟304、多次重復步驟303，進行下一節鋼套管的跟進下放；

步驟四、下部巖溶地層中旋挖鉆機的鉆進及鋼套管的跟進下放：

步驟401、當已安裝鋼套管中的護壁泥漿流失，護壁泥漿的液面下降，說明進入巖溶地層中第一層溶洞；其中，巖溶地層從上至下依次劃分為第一層溶洞，第一個巖層，第二層溶洞，第二個巖層，...，第j層溶洞，第j層個巖層，...；其中，j為正整數；

步驟402、當已安裝鋼套管中的護壁泥漿的液面下降時，如果套管下放動力件(4)連接有鋼套管，則將當前的鋼套管和套管下放動力件(4)連接斷開，執行步驟403；如果套管下放動力件(4)未連接有鋼套管，執行步驟403；

步驟403、操作滑移架(8)沿桅桿(9)豎向上升，同時動力頭(7)通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)向上移動，直至旋挖斗(2)提出已安裝鋼套管；

步驟404、已安裝鋼套管中的護壁泥漿流失完后，通過已安裝鋼套管注入回填土，直至給已安裝鋼套管中注入纖維護壁泥漿，纖維護壁泥漿不流失；

步驟405、操作旋挖鉆機上滑移架(8)沿桅桿(9)豎向下降，同時動力頭(7)通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)向下移動，直至旋挖斗(2)伸入已安裝鋼套管；

步驟406、按照步驟303所述的方法，操作當前的鋼套管旋轉切割豎向下放，直至當前的鋼套管的頂部距樁位所處待施工地區地表的高度為30cm～50cm，完成當前的鋼套管的跟進下放；

步驟407、在下一節鋼套管跟進下放的過程中，當已安裝鋼套管中的護壁泥漿的液面下降時，按照步驟402至步驟406所述的方法，完成下一節鋼套管的跟進下放；否則，按照步驟303所述的方法，完成下一節鋼套管的跟進下放；其中，給已安裝鋼套管中注入纖維護壁泥漿，直至纖維護壁泥漿的液面和待施工地區的地表相齊平；

步驟408、多次重復步驟407，直至已安裝鋼套管的底部穿過第一層溶洞伸入第一個巖層；

步驟409、在已安裝鋼套管的底部穿過第一層溶洞伸入第一個巖層的過程中，當已安裝鋼套管的底部無法旋轉切割豎向下放時，則執行步驟40A至步驟40C；否則，執行步驟40D；

步驟40A、將當前的鋼套管和套管下放動力件(4)連接斷開；然后操作滑移架(8)沿桅桿(9)豎向下降，滑移架(8)豎向下降和豎動力頭(7)旋轉通過鉆桿(10)帶動旋挖斗(2)旋挖，當已安裝鋼套管中的護壁泥漿流失，護壁泥漿的液面下降，說明進入第二層溶洞；

步驟40B、已安裝鋼套管中的纖維護壁泥漿流失完后，通過已安裝鋼套管先回填碎石，后通過導管伸入已安裝鋼套管的底部灌注C20混凝土，直至已安裝鋼套管中注入纖維護壁泥漿，纖維護壁泥漿不發生流失；

步驟40C、重復步驟405至步驟408所述的方法，直至已安裝鋼套管的底部穿過第二層溶洞伸入第二個巖層；

步驟40D、重復步驟406至步驟407所述的方法，直至已安裝鋼套管的底部穿過第二層溶洞伸入第二個巖層；

步驟40E、按照步驟409至步驟40D所述的方法，以使已安裝鋼套管的底部穿過第j層溶洞伸入第j個巖層，直至鋼套管配合成孔的深度滿足鉆孔樁成孔設計深度，則完成鉆孔樁成孔的施工。