[发明专利]一种长大桩基分级钢套管全桩超前隔水、支护钻进成孔的方法

说明书

技术领域

本发明属于钻孔桩基础钻孔施工技术领域，具体涉及一种长大桩基分级钢套管全桩超前隔水、支护钻进成孔的方法。

背景技术

某地震山区铁路桥梁桥址处地质复杂多变，桩基穿过深厚湖相粉质粘土、地震崩积块石土、河流相圆砾土及砂层，赋存水头超过1.0MPa的高承压水，最大桩长超过140m。承压水埋深大、压力高、补给来源丰富，堵、降水等措施不能克服高承压水环境钻孔的难题；地层自稳能力差，在高承压水作用下，泥浆静压护壁措施不能维持孔壁稳定，无法成孔；桩基穿过深厚松软土地层，普通钢护筒施工深度受限，现场无法实施；套管钻机受设备动力、套管材质等制约，不能全桩身一次旋转钻进，无法顺利成孔。

发明内容

本发明为了解决钻孔桩基础在穿过深厚淤积体松软土及高承压水复杂环境钻孔困难的问题，提供一种长大桩基分级钢套管全桩超前隔水、支护钻进成孔的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种长大桩基分级钢套管全桩超前隔水、支护钻进成孔的方法，包括套管钻机、由若干节段钢套管采用承插式接口和可拆卸的高强螺栓连接的Ⅰ级钢套管、由若干节段钢套管采用焊接连接的Ⅱ级钢套管、刃脚和取渣设备，Ⅰ级钢套管和Ⅱ级钢套管顶端分别与套管钻机连接，底部分别连接刃脚，Ⅱ级钢套管伸入Ⅰ级钢套管内；具体包括如下步骤：

一种长大桩基分级钢套管全桩超前隔水、支护钻进成孔的方法，包括如下步骤：

第一步，清理施工场地，使其平整，安装体外支承箱，吊车吊装套管钻机移机对位，套管钻机放置于体外支承箱；

第二步，根据桩长h确定Ⅰ级钢套管的长度h₁和壁厚a₁，将Ⅰ级钢套管顶端与套管钻机连接，底端通过焊接和螺栓组合连接刃脚，旋转下压钻进Ⅰ级钢套管，在钻进过程中，采用承插式接口和可拆卸的高强螺栓接长Ⅰ级钢套管，在Ⅰ级钢套管超前隔水、护壁下，用取渣设备取渣，钻进成孔；

第三步，根据桩长h确定Ⅱ级钢套管的长度h₂和壁厚a₂，将Ⅰ级钢套管钻进完成后，Ⅱ级钢套管顶端与套管钻机连接，底端通过焊接和螺栓组合连接刃脚，将Ⅱ级钢套管伸入Ⅰ级钢套管内，采用焊接方式接长Ⅱ级钢套管，并旋转下压钻进Ⅱ级钢套管，在Ⅱ级钢套管超前隔水、护壁下，用取渣设备取渣，钻进成孔直至桩底。

钻进成孔过程中的垂直度通过铅垂控制。

钻进成孔过程中，Ⅰ级钢套管和Ⅱ级钢套管的内渣面应分别始终保持高于各自刃脚。

桩长h和Ⅰ级钢套管的长度h₁和壁厚a₁以及Ⅱ级钢套管的长度h₂和壁厚a₂之间的关系为：h＜60m时，h₂为60m，a₂为21mm；60m≤h＜70m时，h₂为70m，a₂为24mm；70m≤h＜90m时，h₁为20m，a₁为40mm，50m≤h₂＜70m，a₂为25mm；90m≤h＜110m时，h₁为30m，a₁为40mm，60m≤h₂＜80m，a₂为28mm；110m≤h＜120m时，h₁为40m，a₁为40mm，70m≤h₂＜80m，a₂为30mm；120m≤h＜130m时，h₁为50m，a₁为40mm，70m≤h₂＜80m，a₂为30mm。

本发明的有益效果如下：

1. 根据桩长合理分级钢套管，按照经济适用的原则选择适宜的套管分级间隙、套管长度、套管壁厚等参数，使该方法基本不受设备制约，同时有效降低工程成本，提高工艺技术适用范围等。

2. 通过合理划分钢套管节段长度，减少对大型吊装设备依赖。

3. 通过导向装置和铅垂控制系统可简易、方便、精准控制钢套管旋转下压钻进垂直精度，操作简便、灵活。

4. 适用于不能有效降水直接在深厚淤积体及高承压水环境钻孔，确保复杂环境长大钻孔桩施工质量；不需提高设备动力，可减小钢套管壁厚、降低工程成本，工艺简单、环保、高效、操作方便、效益可观。

附图说明

图1为本发明套管钻机移机对位示意图；