專利名稱：復(fù)雜地層灌注樁施工采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進(jìn)成孔工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種復(fù)雜地層灌注樁施工采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進(jìn)成孔工法。
背景技術(shù)：
在復(fù)雜地層灌注樁施工工法中，不同的成孔工藝均有不同的適用條件，在工程投資、工程質(zhì)量、工程進(jìn)度上也有很大差別。人工挖孔方式對樁徑、地下水及地層特性等條件要求較高、安全性風(fēng)險(xiǎn)高；沖擊鉆成孔在基巖面起伏較大、巖層產(chǎn)狀陡直、傾角較大時(shí)，樁孔極易偏斜且不易糾偏、往往屢糾屢偏；回旋鉆成孔采用常規(guī)合金鉆頭或牙輪鉆頭鉆進(jìn)基巖層和碎塊石土層時(shí)，鉆進(jìn)效率低，易出現(xiàn)順層跑、斜孔、憋鉆、卡鉆甚至埋鉆現(xiàn)象；旋挖成孔對地下水位及巖層特性要求高，普通鉆頭入巖困難，且對設(shè)備損害較大。由于復(fù)雜地層灌注樁施工中的不確定因素甚多，不可避免總有牙輪掌或小型操作工具等落入孔內(nèi)或卡鉆、埋鉆、掉鉆等意想不到的施工事故發(fā)生，若不打撈和處理，很有可能需要更改設(shè)計(jì)，采用補(bǔ)樁措施補(bǔ)救。這些措施不僅延誤工期，還會給合同履行和控制工程成本等帶來不利影響。特別是巖溶發(fā)育地區(qū)，由于巖溶狀態(tài)各異，溶洞、溶溝、溶槽的位置、深度、形狀及大小等情況變化無常，給施工帶來更多更大的困難，尤其在遇到“葫蘆串”狀溶洞、裂隙時(shí)，以上常規(guī)方法基本無法正常保證嵌巖達(dá)到設(shè)計(jì)要求，造成許多質(zhì)量隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種針對諸如塊石堆填地層、基巖面陡傾地層、含“葫蘆串”狀溶洞地層、 折線形裂隙地層、上下不同心的串珠狀裂隙地層、半邊巖等復(fù)雜地層灌注樁采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進(jìn)成孔的施工工法。本發(fā)明復(fù)雜地層灌注樁施工采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進(jìn)成孔工法，包括
1、采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到塊石土或陡傾基巖等復(fù)雜地層表面；
2、根據(jù)勘察報(bào)告提供的地層特性，對多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；
3、采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到復(fù)雜地層表面后，將多級合金超前牙輪鉆頭運(yùn)至孔口，并通過鉆具連接器與原鉆頭設(shè)備的鉆具連為一體，借助鉆探設(shè)備的動力下放到孔內(nèi)，通過鉆探記錄確定鉆孔的深度，將多級合金超前牙輪鉆頭下放到孔底；
4、輕輕拉直鋼絲繩，讓活動滑車的彈簧處于壓縮狀態(tài)，保證牙輪處于全鉆壓狀態(tài)，以 2檔速度轉(zhuǎn)動鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤，觀察鉆具進(jìn)尺，當(dāng)活動滑車的彈簧處于放松狀態(tài)時(shí)，緩緩下放鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態(tài)；
5、鉆頭入巖深度在50cm以上后，輕提鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，離合器掛到3、 檔，采用低壓高速鉆進(jìn)，直到入巖或孔深滿足設(shè)計(jì)要求；
6、對巖溶地層，根據(jù)鉆孔超前鉆資料，鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆頭進(jìn)入巖溶接近下層溶洞頂板時(shí)，應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，低壓低速鉆進(jìn)，以免因進(jìn)尺過快造成鉆頭偏移，影響鉆孔垂直度；
7、當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)至傾斜的較硬巖石或半邊巖(一邊為巖石，一邊為土)時(shí)，因鉆桿、特制鉆頭的多級導(dǎo)正效果，加之低壓高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，可使傾斜巖層或半邊巖形成臺階，防止鉆頭“順層跑”(溜坡現(xiàn)象)，有效避免樁孔的偏斜。8、所述的低壓是指鋼絲繩僅上拉鉆桿及部分鉆頭重量，使鉆頭有掃孔且慢進(jìn)現(xiàn)象為準(zhǔn)，由卷揚(yáng)控制，鉆頭切削刃壓巖重量< (1/ 鉆頭重量。用卷揚(yáng)鋼絲繩受力控制鉆壓需保持一定時(shí)間(最初入巖時(shí)保持時(shí)間不得少于15min)，以確保切削具在該壓力下有時(shí)間切入巖石，避免切削沒來得及形成由小變大的臺階就離開該處。9、所述的高轉(zhuǎn)速是指鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)鉆頭口徑大小，采用中檔或高檔轉(zhuǎn)速時(shí)，可以使合金在巖石斜面上高線速度、利于形成巖石臺階。低轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)速15 30r/min，中轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)速3(T75r/min，高轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)速> 75r/min?，F(xiàn)場實(shí)際施工時(shí)，不同廠家生產(chǎn)的不同型號的鉆機(jī)轉(zhuǎn)速往往不同，總的來說分為三檔或四檔位，其中低速為1檔，中速為2檔，高速為;Γ4檔。10、鉆孔過程中，采用較大比重泥漿，利于有效保護(hù)孔壁，防止塌孔，并且可懸浮更多鉆渣，加快鉆進(jìn)速度；比重較大的泥漿是指泥漿比重為1. 3^1. 6。有溶洞樁孔可加強(qiáng)上部護(hù)壁剛度防止孔壁開裂，孔口地層復(fù)雜時(shí)先應(yīng)進(jìn)行人工或機(jī)械挖孔清障，并設(shè)置一定高度的鋼護(hù)筒，防止孔口地層過于松散引起塌孔事故。11、成孔過程若出現(xiàn)泥漿緩慢流失或瞬時(shí)快速流失時(shí)，即應(yīng)迅速加大泥漿濃度。采取的改進(jìn)措施主要包括增加固相含量(膨潤土或優(yōu)質(zhì)粘土的摻量由5%增加到10%)、增粘 (添加Na-CMC. (Hv)劑，將其在鉆孔泥漿中的含量增加至0. 3%)、添加“橋接堵漏”材料(主要有細(xì)顆粒核桃殼和棉籽殼)；
12、若漏漿現(xiàn)象并未緩解時(shí)，向孔內(nèi)投以泥包、碎石等，并用鉆具低錘夯實(shí)，使泥漿中的大分子增粘材料和橋接堵漏材料與泥包碎石充分混合，從而攜帶填充物堵塞裂隙，根除樁孔漏漿現(xiàn)象；泥包、碎石的選擇簡單，孔周雜填土或泥漿池沉淀物均可利用(其中泥漿池沉淀物要經(jīng)過凈化沉淀后才能使用)；個(gè)別坍漏現(xiàn)象較為嚴(yán)重的孔，可投入水泥砂漿包，下鉆低錘夯實(shí)，若泥漿面穩(wěn)定則靜置M小時(shí)后重新開鉆；仍然漏漿時(shí)則用低標(biāo)號混凝土灌滿樁孔，待其具有一定的強(qiáng)度2-3天后，即可再次進(jìn)行鉆進(jìn)成孔；
13、當(dāng)?shù)叵驴變?nèi)、孔底因不良地層造成斷鉆桿、掉鉆具及鉆頭時(shí)，采用鉆具打撈器進(jìn)行打撈；
14、當(dāng)施工過程中孔內(nèi)牙輪掌斷裂或不慎落入孔中及其他小型操作工具不慎墜落孔中時(shí)，采用落物打撈箕斗進(jìn)行打撈；
15、采用該成孔工法尤其對多有串珠狀溶洞且上下不同心、多陡傾巖面及多半邊巖的巖溶地區(qū)地層的灌注樁施工有效。所述的鉆進(jìn)到復(fù)雜地層表面，其判別依據(jù)為施工勘察報(bào)告及鉆進(jìn)進(jìn)尺速度與鉆進(jìn)狀態(tài)，當(dāng)普通鉆頭鉆進(jìn)速度明顯減慢，鉆桿跳動激烈并出現(xiàn)憋鉆現(xiàn)象時(shí)即可認(rèn)為到達(dá)復(fù)雜地層表面；
所述的對多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是指根據(jù)勘察報(bào)告提供的巖層特性，對每個(gè)場地的多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 根據(jù)巖土力學(xué)的基本理論，要使鉆進(jìn)效率最高，多級合金超前牙輪鉆頭的傾角Q應(yīng)滿足如下關(guān)系tan 5 = ^IJrj
式中β—多級合金超前牙輪鉆頭的傾角(° )
口一巖土材料和鉆頭界面之間的滑動摩擦系數(shù)，取值在0. 2^1之間； 多級合金超前牙輪鉆頭的傾角0的最優(yōu)值在45°飛0°之間，考慮將鉆頭實(shí)際形狀簡化為圓錐型的影響，實(shí)際取值與理論分析的傾角相比偏大，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，傾角可稍禾肖偏大；
本發(fā)明復(fù)雜地層灌注樁施工采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進(jìn)成孔工法的優(yōu)越主要在于采用了多級合金超前牙輪鉆頭，其優(yōu)點(diǎn)是利用牙輪的滾動鉆進(jìn)減小阻力，多級破碎，切割巖石，保證進(jìn)尺；利用多級合金段修正孔壁，而且使孔壁容易切割成臺階，防止“順層跑”，能夠在不同心“葫蘆串”溶洞的鉆進(jìn)過程中由偏向變?yōu)橥模瑴p少孔偏，良好的導(dǎo)正性能保證復(fù)雜地層鉆孔樁的垂直度要求；能夠準(zhǔn)確高效地找到持力層，而上部的多級鋼圓筒既能輔助導(dǎo)正又能收集巖石屑料，以利于技術(shù)人員判斷地層巖性；因鉆頭不易搖擺，偏孔率低，擴(kuò)徑率低，充盈系數(shù)低；利用孔內(nèi)循環(huán)泥漿作為冷卻液和沖洗液，避免牙輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度過高而破壞牙輪掌結(jié)構(gòu)，通過泥漿循環(huán)沖洗破碎面，將破碎下來的巖石顆粒帶走，避免重復(fù)破碎，增強(qiáng)了破碎巖石的效果；可適用于普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)正反循環(huán)工藝，鉆頭加工簡單，起落鉆方便；成孔垂直度好，持力層可靠，樁基工程質(zhì)量可靠度高，近年的工程實(shí)踐證明，采用該工藝施工的灌注樁成孔成功率為100%，樁檢合格率100%。


圖1為本發(fā)明多級合金超前牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明多級合金超前牙輪鉆頭的物理模型和簡化幾何模型示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明復(fù)雜地層灌注樁施工采用多級合金超前牙輪鉆頭回旋鉆進(jìn)成孔工法，本工法的基本施工工藝操作流程嚴(yán)格按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-2008)》中關(guān)于鉆孔灌注樁施工的要求執(zhí)行，這里僅以巖溶地區(qū)穿透串珠狀溶洞應(yīng)用該工法施工為例，將其區(qū)別于傳統(tǒng)施工方法之處具體說明，其他不再一一說明
采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到基巖層表面，其判別依據(jù)為巖溶施工勘察報(bào)告及鉆進(jìn)速度與狀態(tài)(鉆進(jìn)速度明顯減慢，鉆桿跳動現(xiàn)象激烈并出現(xiàn)憋鉆即表明已到基巖表面)；
采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到基巖層表面后，根據(jù)勘察報(bào)告提供的巖層特性選擇合適傾角的多級合金超前牙輪鉆頭，將其運(yùn)至孔口，并通過鉆具連接器與原鉆頭設(shè)備的鉆具連為一體，借助鉆探設(shè)備的動力下放到孔內(nèi)，通過鉆探記錄確定鉆孔的深度，將多級合金超前牙輪鉆頭下放到孔底；
輕輕拉直鋼絲繩，讓活動滑車的彈簧處于壓縮狀態(tài)，保證牙輪處于全鉆壓狀態(tài)，以2檔速度轉(zhuǎn)動鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤，觀察鉆具進(jìn)尺，當(dāng)活動滑車的彈簧處于放松狀態(tài)時(shí)，緩緩下放鋼絲繩， 使彈簧處于壓縮狀態(tài)；
鉆頭入巖深度在50cm以上后，輕提鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，離合器掛到3、檔， 采用低壓高速鉆進(jìn)，直到入巖或孔深滿足設(shè)計(jì)要求；根據(jù)鉆孔超前鉆資料，鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆頭進(jìn)入上層溶洞接近下層溶洞頂板時(shí)，應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，低壓低速鉆進(jìn)，以免因進(jìn)尺過快造成鉆頭偏移，影響鉆孔垂直度；
所述的低壓是指鋼絲繩僅上拉鉆桿及部分鉆頭重量，使鉆頭有掃孔且慢進(jìn)現(xiàn)象為準(zhǔn)， 由卷揚(yáng)控制，鉆頭切削刃壓巖重量< (1/2)鉆頭重量。用卷揚(yáng)鋼絲繩受力控制鉆壓需保持一定時(shí)間(最初入巖時(shí)保持時(shí)間不得少于15min)，以確保切削具在該壓力下有時(shí)間切入巖石，避免切削沒來得及形成由小變大的臺階就離開該處。所述的低轉(zhuǎn)速是指鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)鉆頭口徑大小，采用中檔或高檔轉(zhuǎn)速時(shí)，可以使合金在巖石斜面上高線速度、利于形成巖石臺階。低轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)速15 30r/min，中轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)速3(T75r/min，高轉(zhuǎn)速是指轉(zhuǎn)速> 75r/min。現(xiàn)場實(shí)際施工時(shí)，不同廠家生產(chǎn)的不同型號的鉆機(jī)轉(zhuǎn)速往往不同，總的來說分為三檔或四檔位，其中低速為1檔，中速為2檔，高速為 3 4檔。鉆孔過程中，采用較大比重泥漿，利于有效保護(hù)孔壁，防止塌孔，并且可懸浮更多鉆渣，加快鉆進(jìn)速度；比重較大的泥漿是指泥漿比重為1. 3^1. 6。有溶洞樁孔可加強(qiáng)上部護(hù)壁剛度防止孔壁開裂，孔口地層復(fù)雜時(shí)先應(yīng)進(jìn)行人工或機(jī)械挖孔清障，并設(shè)置一定高度的鋼護(hù)筒，防止孔口地層過于松散引起塌孔事故。成孔過程若出現(xiàn)泥漿緩慢流失或瞬時(shí)快速流失時(shí)，即應(yīng)迅速加大泥漿濃度。采取的改進(jìn)措施主要包括增加固相含量(膨潤土或優(yōu)質(zhì)粘土的摻量由5%增加到10%)、增粘(添加Na-CMC. (Hv)劑，將其在鉆孔泥漿中的含量增加至0. 3%)、添加“橋接堵漏，，材料(主要有細(xì)顆粒核桃殼和棉籽殼)；
若漏漿現(xiàn)象并未緩解時(shí)，向孔內(nèi)投以泥包、碎石等，并用鉆具低錘夯實(shí)，使泥漿中的大分子增粘材料和橋接堵漏材料與泥包碎石充分混合，從而攜帶填充物堵塞裂隙，根除樁孔漏漿現(xiàn)象；泥包、碎石的選擇簡單，孔周雜填土或泥漿池沉淀物均可利用(其中泥漿池沉淀物要經(jīng)過凈化沉淀后才能使用)；個(gè)別坍漏現(xiàn)象較為嚴(yán)重的孔，可投入水泥砂漿包，下鉆低錘夯實(shí)，若泥漿面穩(wěn)定則靜置M小時(shí)后重新開鉆；仍然漏漿時(shí)則用低標(biāo)號混凝土灌滿樁孔，待其具有一定的強(qiáng)度2-3天后，即可再次進(jìn)行鉆進(jìn)成孔；
當(dāng)?shù)叵驴變?nèi)、孔底因不良地層造成斷鉆桿、掉鉆具及鉆頭時(shí)，采用鉆具打撈器進(jìn)行打撈；具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)鉆桿局部位置斷裂時(shí)，鉆具打撈器利用漸開線的原理搜索目標(biāo)，對復(fù)雜地層鉆桿貼近孔壁的，可以利用打撈鉤漸開線導(dǎo)槽將鉆桿扶正，然后導(dǎo)入打撈鉤中取出 ’導(dǎo)槽寬度大于鉆桿外徑rSmm，使斷掉的鉆桿、鉆具易滑落進(jìn)入導(dǎo)槽目標(biāo)位置；鉆具打撈鉤平面與鉆具連接器之間的夾角70° SB SSOci,實(shí)踐證明采用這種夾角鉆桿不易出槽脫落；當(dāng)發(fā)生卡鉆現(xiàn)象時(shí)，有可能打撈鉆具的頂部連接振動錘，利用鉆具傳動使鉆頭與孔壁出現(xiàn)松動，考慮受力，這種情況下夾角可以適當(dāng)增大，但不得大于90° ；當(dāng)斷裂部位發(fā)生在鉆頭根部時(shí)，使用打撈直鉤，直鉤鉆頭上預(yù)留有孔洞、翼板和纏繞在鉆頭上的保護(hù)鋼繩；
當(dāng)鉆孔內(nèi)發(fā)生掉物或牙輪掌、合金塊等因磨損而脫落的事故時(shí)，可迅速將落物打撈箕斗運(yùn)至孔口，通過鉆具連接器與原有鉆機(jī)連為一體，借助鉆機(jī)的動力下放到事故孔底，使用人工或機(jī)械慢檔輕輕轉(zhuǎn)動部件，讓打撈箕斗在孔內(nèi)貼近孔底處順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)，將落物鏟入打撈箕斗中，緩緩提升鉆具，然后逐段起鉆提升。
權(quán)利要求
1.一種基于回旋鉆成孔方式的強(qiáng)巖溶地區(qū)灌注樁施工工法，其特征在于其步驟如下⑴采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到巖溶層和碎石土層表面；⑵根據(jù)勘察報(bào)告提供的巖層特性，對多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； ⑶采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到巖溶層和碎石土層表面后，將多級合金超前牙輪鉆頭運(yùn)至孔口，并通過鉆具連接器與原鉆頭設(shè)備的鉆具連為一體，借助鉆探設(shè)備的動力下放到孔內(nèi)，通過鉆探記錄確定鉆孔的深度，將多級合金超前牙輪鉆頭下放到孔底；⑷輕輕拉直鋼絲繩，讓活動滑車的彈簧處于壓縮狀態(tài)，保證牙輪處于全鉆壓狀態(tài)，以 2檔速度轉(zhuǎn)動鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤，觀察鉆具進(jìn)尺，當(dāng)活動滑車的彈簧處于放松狀態(tài)時(shí)，緩緩下放鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態(tài)；( 鉆頭入巖深度在50cm以上后，輕提鋼絲繩，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，離合器掛到3、 檔，采用低壓高速鉆進(jìn)，直到入巖或孔深滿足設(shè)計(jì)要求；(6)根據(jù)鉆孔超前鉆資料，鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆頭進(jìn)入巖溶接近下層溶洞頂板時(shí)，應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，低壓低速鉆進(jìn)，以免因進(jìn)尺過快造成鉆頭偏移，影響鉆孔垂直度；⑵鉆孔過程中，泥漿能保護(hù)孔壁，防止塌孔，并且浮渣可以加快鉆進(jìn)速度，有溶洞樁孔可加強(qiáng)上部護(hù)壁強(qiáng)度以防止“流泥”引起孔壁開裂，局部下鋼護(hù)筒以防孤石引起較大的塌孔等事故，上部可以采用人工挖孔清障，而隨著孔深的逐漸增加，則需要選用比重較大的泥漿增強(qiáng)泥漿在該孔段的護(hù)壁效果；⑶泥漿比重大、粘度大雖然可以防坍塌，對成孔有利，但容易造成泥皮過厚，對樁基的承載力不利，因此選擇泥漿參數(shù)前，需先分析泥漿的失水過程⑶加大泥漿的比重在“瞬時(shí)失水”和“動失水”階段進(jìn)行，泥漿的基漿配方為水和優(yōu)質(zhì)膨潤土采取的改進(jìn)措施主要包括增加固相含量(膨潤土的加量由5%增加到10%)、增粘(添加Na-CMC. (Hv)劑，將其在鉆孔泥漿中的含量增加至0. 3%)、添加“橋接堵漏”材料(主要有細(xì)顆粒核桃殼和棉籽殼)；(10)當(dāng)泥漿改進(jìn)后，向孔內(nèi)投以泥包、碎石等，并用鉆具低錘夯實(shí)，使泥漿中的大分子增粘材料和橋接堵漏材料與泥包碎石充分混合，從而攜帶填充物堵塞裂隙，根除樁孔漏漿現(xiàn)象；泥包、碎石的選擇簡單，把孔周圍雜石土，或泥漿孔沉淀物反鏟，直接挖填，重復(fù)利用有效(但要經(jīng)過凈化沉淀后才能使用)；個(gè)別坍漏現(xiàn)象較為嚴(yán)重的孔，需要投入水泥砂漿包，下鉆低錘夯實(shí)，在泥漿穩(wěn)定后起鉆，導(dǎo)到水下，待凝固后，再利用低標(biāo)號混凝土灌滿，待其具有一定的強(qiáng)度后，即可再次進(jìn)行鉆探成孔；(11)當(dāng)?shù)叵驴變?nèi)、孔底因不良地層造成斷鉆桿、掉鉆具及鉆頭時(shí)，采用鉆具打撈器進(jìn)行打撈；(1 當(dāng)施工過程中孔內(nèi)牙輪掌斷裂或不慎落入孔中及其他小型操作工具不慎墜落孔中時(shí)，采用落物打撈箕斗進(jìn)行打撈；(1 本工法的施工工藝操作流程嚴(yán)格按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ 94-2008)》中關(guān)于鉆孔灌注樁施工的要求執(zhí)行。
2.根椐權(quán)利要求1所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強(qiáng)巖溶地區(qū)灌注樁施工工法，其特征在于所述的對多級合金超前牙輪鉆頭的傾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是結(jié)合巖土力學(xué)的基本理論，要使鉆進(jìn)效率最高，多級合金超前牙輪鉆頭的傾角Q應(yīng)滿足如下關(guān)系tan 5 = ^IJrj式中β—多級合金超前牙輪鉆頭的傾角(° )巧一巖土材料和鉆頭界面之間的滑動摩擦系數(shù)，取值在0. 2^1之間。
3.根椐權(quán)利要求1所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強(qiáng)巖溶地區(qū)灌注樁施工工法，其特征在于所述的泥漿的失水可以大致分為瞬時(shí)失水或孔底失水，主要發(fā)生在成孔前階段；動失水，主要發(fā)生在成孔過程及成孔后；靜失水，主要發(fā)生在下鋼筋籠導(dǎo)管澆砼之前的階段。
4.根椐權(quán)利要求1所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強(qiáng)巖溶地區(qū)灌注樁施工工法， 其特征在于所述的加大泥漿的比重所采取的改進(jìn)措施主要包括增加固相含量，即膨潤土的加量由5%增加到10%;增粘劑，即添加Na-CMC. (Hv)，將其在鉆孔泥漿中的含量增加至 0. 3% ；添加“橋接堵漏”材料，主要有細(xì)顆粒核桃殼和棉籽殼。
5.根椐權(quán)利要求2所述的一種基于回旋鉆成孔方式的強(qiáng)巖溶地區(qū)灌注樁施工工法，其特征在于多級合金超前牙輪鉆頭的傾角8的最優(yōu)值在45°飛0°之間，考慮將鉆頭實(shí)際形狀簡化為圓錐型的影響，實(shí)際取值與理論分析的傾角相比偏大，因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，傾角可稍稍偏大。
全文摘要
一種基于回旋鉆成孔方式的強(qiáng)巖溶地區(qū)灌注樁施工工法，其要點(diǎn)在于(1)采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到巖溶層和碎石土層表面；(2)結(jié)合巖土力學(xué)的基本理論，找出多級合金超前牙輪鉆頭的傾角的最優(yōu)化值與巖土材料和鉆頭界面之間的滑動摩擦系數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系；(3)采用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)到巖溶層和碎石土層表面后，將常規(guī)鉆頭換成多級合金超前牙輪鉆頭，先高壓低速鉆進(jìn)，待鉆頭入巖深度在50cm以上后，低壓高速鉆進(jìn)，直到入巖或孔深滿足設(shè)計(jì)要求；(4)為防止樁孔坍塌，提高樁基的承載力，對泥漿比重分階段優(yōu)化設(shè)計(jì)；(5)采用鉆具打撈器、落物打撈箕斗處理鉆孔過程的斷鉆桿、掉鉆、埋鉆、孔內(nèi)牙輪掌斷裂、牙輪掌及其他小型操作工具不慎墜落孔等突發(fā)性事故。
文檔編號E21B7/10GK102409978SQ20111032857
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者丁洪元, 劉耀峰, 昌鈺, 李事業(yè), 潘獻(xiàn)義, 肖玉成, 陳斌 申請人:中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司