[发明专利]一种采用大直径反循环牙轮钻进行水中桩基钻孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁桩基桩孔的施工方法，尤其涉及一种采用大直径牙轮钻机进行水中桩孔施工的方法。

背景技术

目前的公路跨河桥梁施工，对于水中的桩基桩孔施工，通常采用旋挖钻、冲击钻、循环钻(正循环、反循环)等进行钻孔。旋挖钻是通过螺旋钻头破碎岩石，在钻进硬质或极硬岩层过程中易晃动，成孔质量较难控制，且水上作业时危险系数较大，钻渣收集过程中极易造成污染；冲击钻是通过钻锤反复击打破碎岩石，功效低，噪音大，桩孔灌注前清孔麻烦；而且两者对泥浆要求都比较高，要求泥浆要有很好的护壁性能，施工成本高。

反循环钻机是通过旋转盘带动钻头切削破碎孔内岩土，并通过泥浆的循环保护桩孔和出渣，即通过泥浆的循环，把钻孔里的钻渣带出来。用泥浆泵从桩孔口(钻杆外面)向桩孔里输送泥浆，并向孔底喷射压缩空气，从钻杆的内腔把泥浆抽出来，循环能力和排渣能力都比较强，不但排渣比较干净，而且颗粒比较大的钻渣也能排出来。反循环钻机比较适合水中钻孔施工，但一般只适用于地质比较松软的地层中钻进成孔。

牙轮钻机是一种大、中型露天矿开采中经常使用的钻孔设备。牙轮钻机钻孔时，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用，切削冲击破碎岩石；将一定压力和流量流速的压缩空气，通过钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆不断地排至孔外，直至形成所需孔深的钻孔，在钻进硬质或极硬岩层时穿孔效率较高。但普通的牙轮钻机排渣能力弱，钻孔孔径小，且钻机体积及自重大，交通运输不便，不适合水中钻孔施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水中桩基钻孔方法，对矿用牙轮钻进行改进，使其适用于水中桩基成孔作业，利用其在钻进硬质或极硬岩层时穿孔效率较高的优点，提高施工效率。

本发明的技术方案如下：

一种采用大直径反循环牙轮钻进行水中桩基钻孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)搭设便桥及水上施工平台：自岸边向水中搭设便桥，然后搭设连接便桥的长方形的水上施工平台，沿长度方向将施工平台划分为主平台和辅平台，主平台位于桩位一侧，用于安放钻机，辅平台位于桩位上方，辅平台上预留钻孔施工口；

(2)钻机就位：通过便桥将大直径反循环牙轮钻机运至施工平台，安放在施工平台的主平台上；

(3)安装钻杆：起竖大直径反循环牙轮钻机门式架，在门式架一侧安装钻杆，钻杆位于桩孔上方，在钻杆的顶部安装钻杆加压装置；

(4)设置泥浆循环系统：在主平台上设置一泥浆池，按普通反循环钻的泥浆出浆结构设置出浆管，出浆管一端与钻杆内腔连通，一端放置在泥浆池上方；泥浆池外侧壁靠近底部设置一与泥浆池内部连通的回浆管；

(5)钻孔施工：在桩孔处设置钢护筒，根据桩孔处地质岩层的硬度，在钻杆下端安装适当的牙轮钻头，启动钻机，钻杆沿钢护筒向下开始钻孔；钻孔过程中，将回浆管出水管的出口放置在钢护筒上方，使桩孔内的泥浆携带钻渣通过钻杆内腔及出浆管流入泥浆池，泥浆沉淀后通过回浆管流回桩孔内，再在河水中设置一潜水泵，通过潜水泵直接抽河水向桩孔内补水；当钻孔进尺较慢时，通过钻杆加压装置向钻杆提供轴向压力，加快钻进速度，直至达到设计的桩孔深度。

本发明采用的大直径反循环牙轮钻机，综合了旋挖钻、冲击钻、反循环钻、牙轮钻的优点，在硬质或极硬质地质条件下，能加快钻孔速度。本发明通过搭设特殊的施工平台结构，使之能承载大体积、大自重的大直径反循环牙轮钻机；使用独特的钻杆，具有很强的抗折、抗扭、承压性能；在遇到不同硬质岩层时可更换不同的牙轮钻头；采用钻杆加压装置，当钻进过慢时可通过钻杆加压装置对钻杆及钻头增加轴向压力，加大挤压破碎和切岩能力，提高工效；本发明采用反循环钻机的泥浆循环方式，但对泥浆的比重要求较低，可使用河水直接进行补水，减小造浆工序，避免对河水污染，在灌桩前提钻，可减少普通钻机灌桩前清孔的施工步骤；本发明具体实施过程中，不仅钻孔效率高，而且通过对成孔的检测，能满足桩基的施工要求，有效保证施工质量，降低成本。

附图说明

图1是本发明的施工流程图；

图2是施工平台的俯视平面图；

图3是施工平台的横向断面结构示意图；

图4是本发明采用的大直径反循环牙轮钻机的整体结构示意图；

图5是钻杆段的结构示意图；

图6是钻杆段设置外螺纹一端的平面结构图，显示定位卡的结构；

图7是钻杆段的连接结构示意图；

图8是钻杆加压装置的结构示意图；