[发明专利]在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法及其钻孔装置

权利要求书

1.在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，采用金刚石薄壁钻进工艺，其特征在于：包括以下步骤： 

（1）设备及机具的选择：根据在施工过程中便于安装、搬迁的需要合理选择动力驱动设备；根据钻孔口径和金刚石钻进的技术要求，选用合适的辅助机具；根据高效快速钻切的需要，选用合适的钻孔装置及其级配；

（2）设备的安装与固定；

（3）确定钻进操作过程及钻进参数值：钻进过程包括开孔钻进和正常钻进，在所述正常钻进过程中，当孔内遇到异常情况时，还包括孔内异常钻进，根据三种钻进状态，确定开孔钻进、正常钻进和孔内异常钻进的钻进参数值，在每种钻进情况下均适当调整；

（4）钻孔施工：按照步骤（3）确定的钻进操作过程进行钻孔施工；

（5）钻孔取芯：在步骤（4）钻孔施工过程中，采用卡簧取芯法进行岩芯的采取，取芯的长短取决于岩芯的完整性和岩芯管的长度；

（6）钻孔孔斜测量：在步骤（4）钻孔施工过程中，根据重锤测斜原理，使用钻孔测斜仪准确地测量出钻孔轴线的偏斜位移尺寸，以便判断是否满足质量要求；

（7）钻孔纠偏：当步骤（6）中测得钻孔轴线的偏斜位移尺寸超出允许范围时，实施纠偏； 

（8）混凝土岩芯的编录与保护：在钻孔施工结束后，绘制钻孔图表，对混凝土结构和胶结状况以及构造特征进行描述并保留主要孔段的具有特征的岩芯；

（9）钻孔质量的检查和验收：在钻孔施工结束后，组织质量检查和验收，并签字存档。

2.根据权利要求1所述的在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，其特征在于：步骤（1）中所述动力驱动设备选择以柴油机为动力的XY-200型液压式立轴钻机，所述辅助机具包括供应冲洗液的BW150/30型单缸往复式泵和辅助A字型钻塔。

3.根据权利要求1或2所述的在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，其特征在于：步骤（3）中所述开孔钻进的参数值为：钻压2～7 kN，转数200～700 r/min，泵量20～60 L/min；所述正常钻进的参数值为：钻压5～13 kN，转数700～1500 r/min，泵量25～80 L/min；所述孔内异常钻进的参数值为：钻压1～5 kN，转数130～450 r/min，泵量25～70 L/min。

4.根据权利要求3所述的在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，其特征在于：所述步骤（4）包括以下分步骤：

（4.1）开孔钻进：采用轻压、慢转的操作方式，并接300 mm长的岩芯管连接扩孔器和钻头进行钻进，钻进深度达0.5m后停止钻进，执行步骤（6）和（7），符合实际要求方可继续钻进；

（4.2）正常钻进：正常钻进参数值，使岩芯管长度增加到4～6 m，保持满眼钻进，每间隔3 m加一个扶正器，当孔内遇到异常情况时则继续执行分步骤（4.3）；

（4.3）孔内异常钻进：采取轻压、慢转的操作方式，慢慢扫孔，如无法恢复正常情况应立即停止钻进操作并分析孔内情况，采取措施解决异常情况后，则继续执行分步骤（4.2）。

5.根据权利要求3所述的在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，其特征在于：步骤（5）中所述卡簧取芯法是在钻孔施工的过程中先停止冲洗液的供应，向上慢慢微提钻孔装置，让卡簧在具有一定锥度的钻头体内壁自上往下滑行，紧紧抱住岩芯，在钻孔装置慢转的强大扭矩作用下，扭断岩芯，再提出钻孔装置，以相反的程序退出岩芯。

6.根据权利要求3所述的在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，其特征在于：步骤（6）中所述钻孔孔斜测量的过程包括：确保一根直线的下端在重锤限位作用下始终处于孔底中心位置，线的上端固定在一个能够在水盆里自由浮动的浮漂架上，靠重锤垂直作用的原理，孔口浮漂能够自由地找到平衡位置，以准确地测量出钻孔轴线的偏斜位移尺寸。

7.根据权利要求3所述的在混凝土上进行高精度垂直钻孔的施工方法，其特征在于：步骤（7）中所述钻孔纠偏采用的方法是：纠偏前计算好尺寸和所需的相关用量，用灌浆料灌实所需进行纠偏的孔段，并超过开始纠偏孔段高度200 mm，待凝固后，再用钻孔装置钻进到该纠偏孔段后快速扫孔通过，实施纠偏。