[发明专利]大直径超长嵌岩桩牙轮钻气举反渣成孔施工工法

说明书

本发明涉及大直径超长嵌岩桩牙轮钻气举反渣成孔施工工法，属于桩基施工技术领域，在反循环钻机钻进至入岩标高后，采用牙轮钻头破碎入岩，牙轮钻头钻进时采用气举反循环法钻进。反循环钻机钻进过程分三个阶段钻进。本发明采用牙轮钻代替冲击钻破碎岩体，在大幅度提高钻进效率的同时降低桩基塌孔及混凝土超方风险；本发明在钻进的同时及时排出孔内岩渣块，孔底清洁，孔底钻屑重复破碎较少，清孔效率高，成桩质量较好；泥浆在护筒、泥浆池之间循环使用，且配备专门过滤设施，能有效防止桩基施工对水环境的污染，具有经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，尤其涉及大直径超长嵌岩桩牙轮钻气举反渣成孔施工工法。

背景技术

根据《公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)》，大直径桩的定义：直径大于或等于2.5m的钻孔灌注桩；超长桩的定义：桩长大于或等于90m的钻孔灌注桩。

目前，大直径超长桩成孔主要采用回转钻进、冲击钻进、旋挖钻进等施工技术。其中回转钻进分正循环钻进和反循环钻进，正循环钻进和反循环钻进都是通过泥浆的循环进行保护孔壁和出渣的，它们在钻进成孔的工艺上是相同的，适用的地层也基本相同，不同的就是泥浆的循环方式。由于正循环钻机是靠泥浆的自然循环方式排渣，所以循环能力和排渣能力都比较弱，对于大直径超长桩施工只能排出一部分钻渣，而且颗粒比较大的钻渣也不能排出来，孔里残留的钻渣比较多，影响了钻进速度，钻具的磨损也比较大。反循环钻机的泥浆的循环方式则正好相反，它是用泥浆泵从孔口(钻杆外面)向孔内输送泥浆，再用压缩空气或泥浆泵从钻杆的中间抽出来，所以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，所以更适合于在大直径超长桩软弱地层中钻进成孔。

近几年国内国际都在探索大直径钻孔硬岩钻进新工艺新技术，虽总结了一些具有现实意义的结论，但对水中大直径超长嵌岩桩的施工工艺、施工工法特点缺乏统一、系统的认识。

针对对通航要求和环保要求较高的特大桥主墩桩基施工，选用传统冲击钻成孔工效极低，对沉渣厚度控制难以达到设计要求，且反循环成孔与冲击钻组合转换对泥浆比重等各项指标要求较高，容易引起塌孔及混凝土超方。因此，当桩长长、孔径大、沉渣指标严格时，传统方法不能满足施工要求。

发明内容

本发明旨在提供大直径超长嵌岩桩牙轮钻气举反渣成孔施工工法，可弥补传统成孔方法的不足。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

大直径超长嵌岩桩牙轮钻气举反渣成孔施工工法，在反循环钻机钻进至入岩标高后，采用牙轮钻头破碎入岩，牙轮钻头钻进时采用气举反循环法钻进。

进一步的，所述反循环钻机钻进过程分为以下三个阶段：

护筒内钻进阶段：从护筒底口2.0m以上，采用反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在2m～4m，孔内补充清水，混合泥浆经处理后回流入护筒；

护筒以下软弱地层钻进阶段：当钻进至接近钢护筒底口位置1～2m时，调换机械钻头，开钻时钻头反循环空转，启动泥浆循环系统，置换孔内泥浆；当孔内泥浆指标符合要求后，泥浆护壁反循环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，形成稳定孔壁，每小时进尺控制在0.3m～0.8m左右，钻头出护筒一端距离后恢复正常钻进；

岩层钻进阶段：当反循环回旋钻机钻进至硬岩层，停钻并确认桩基入岩标高。

优选地，在所述护筒以下软弱地层钻进阶段，当钻头出护筒5m～6m后恢复正常钻进。

进一步的，所述泥浆循环系统包括相连通的钢制沉淀池和钢制泥浆池，钢制沉淀池和钢制泥浆池由支撑架支撑于水上，新制泥浆在钢制泥浆池中配制，并通过泥浆泵送至钻孔孔内，孔内排出的携钻渣的泥浆抽至钢制沉淀池沉淀后进入钢制泥浆池进行循环使用。

优选地，所述护筒内钻进阶段采用直径为φ2.5m刮刀钻头钻进。