CN104612585A - 一种挤土成孔砂井施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于土建工程的软土地基处理技术领域，提供了一种挤土成孔砂井施工方法，包括：在顺时针挤土钻进时开启钻机的正循环系统，向钻孔内注入清水，挤土成孔至设计孔深；将钻机的循环液正循环调整为反循环，在抽出循环液时通过中粗砂漏斗向钻孔内注入清水，始终保持钻孔内的水位高于地下水平面；同时向钻孔内灌入中粗砂，使钻头埋于中粗砂之下；逆时针旋转钻杆，组合式螺纹挤土钻头内部的螺旋连接叶片将中粗砂向下压出，活瓣桩尖在压力下打开，在缓慢提升钻机时向钻孔内灌入中粗砂和清水，使中粗砂顶面与钻头顶部距离始终保持设定距离h2，同时保持钻孔内水位高于地下水平面；克服了排水固结法受高度限制的缺点，同时有着明显的经济效益优势。

Description

一种挤土成孔砂井施工方法
技术领域
本发明属于土建工程的软土地基处理技术领域，尤其涉及一种挤土成孔砂井施工方法。
背景技术
排水固结法处理措施为处理软土地基的常规措施，主要包括使用塑料排水板、袋装砂井或砂桩进行处理，当软土地基处理受施工高度限制(如上面有高压线或桥梁等)，或受处理深度限制(如深厚软基)时，排水固结法处理措施受施工机具高度和施工深度限制，无法满足软土地基处理的设计要求：塑料排水板、袋装砂井、砂桩处理深度略小于施工设备的高度，设备高度一般在20～35米范围，高度受限时无法施工；目前塑料排水板处理深度一般小于35米，袋装砂井及砂桩处理深度一般小于25米。当软土深度大于35米时，竖向排水体不能穿透软土层，排水固结效果难以达到设计要求。
受高度限制时，通常用水泥土旋喷桩处理软土形成复合地基；受处理深度限制时，通常用薄壁管桩(刚性桩)处理软土形成复合地基。水泥土旋喷桩是通过向土体喷入高压的水泥浆形成水泥土柱体，进而与地基土一起形成复合地基，旋喷桩施工过程中有大量泥浆形成，容易污染环境，其处理费用一般是袋装砂井的3～5倍。薄壁管桩是将地基土体被置换为刚性桩，水泥土旋喷桩和薄壁管桩都会导致软土地基处理费用大幅上升。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种挤土成孔砂井施工方法，以解决现有技术在有高度或深度限制进行砂井施工时处理费用大幅上升的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种挤土成孔砂井施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，施工形成垫砂层，确定砂井直径；
步骤2，选择与所述砂井直径匹配的岩心管及钻头进行钻孔，钻至地下水平面以下深度h1处；
步骤3，在所述砂井中下套管，所述套管的长度大于所述步骤2中钻孔的深度，所述套管的顶端安装有配套的中粗砂漏斗，所述中粗砂漏斗上设计有钻孔循环液溢出孔；
步骤4，将所述岩心管顶端的所述钻头更换为组合式螺纹挤土钻头，在顺时针挤土钻进时开启钻机的正循环系统，向所述钻孔内注入清水，作为所述钻孔的循环液，溢出的所述循环液从中粗砂漏斗的溢出孔回流至循环池，挤土成孔至设计孔深；
步骤5，将所述钻机的循环液正循环调整为反循环，在抽出所述循环液时通过所述中粗砂漏斗向所述钻孔内注入清水，始终保持所述钻孔内的水位高于所述地下水平面；同时向所述钻孔内灌入中粗砂，使所述钻头埋于所述中粗砂之下；
步骤6，逆时针旋转钻杆，所述组合式螺纹挤土钻头内部的螺旋连接叶片将中粗砂向下压出，活瓣桩尖在压力下打开，在缓慢提升所述钻机时向所述钻孔内灌入中粗砂和清水，使所述中粗砂顶面与所述钻头顶部距离始终保持设定距离h2，同时保持所述钻孔内水位高于所述地下水平面。
本发明提供的一种挤土成孔砂井施工方法的第一优选实施例中：所述步骤1中，在场地平整后施工形成所述砂垫层，所述砂垫层为中粗砂或砂卵石，所述砂卵石中的最大直径应小于50mm；
所述砂井直径取市场上常用地质钻机成孔直径，包括：75mm、89mm、127mm和148mm。
本发明提供的一种挤土成孔砂井施工方法的第二优选实施例中：所述步骤2中，所述深度h1不小于1m。
本发明提供的一种挤土成孔砂井施工方法的第三优选实施例中：所述步骤3中，所述套管的长度大于所述钻孔的深度使所述套管露出所述垫砂层10～30cm。
本发明提供的一种挤土成孔砂井施工方法的第四优选实施例中：所述步骤6之后还包括：步骤7，提升所述钻头至地面，拆卸所述中粗砂漏斗，拔出所述套管，结束。
本发明实施例提供的一种挤土成孔砂井施工方法的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种挤土成孔砂井施工方法，充分利用了钻杆可接长和拆卸的特点及软土的高压缩性，采用挤压成孔技术，挤土成孔砂井施工设备主要为市场上通用的地质钻孔钻机，设备高度一般小于5米，处理深度则不受限制，克服了塑料排水板、袋装砂井及砂桩受施工机械设备高度限制的缺点；并且与水泥土旋喷桩、刚性桩相比，避免了钻孔取土环节，大大地提高了工效，同时避免了水冲成孔和钻孔取芯对砂垫层的污染，施工设备简单，造价低，有着明显的经济效益优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中安装完套管及中粗砂漏斗后的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中进行挤土成孔操作时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中进行取出钻机时的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中施工结束时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法包括以下步骤：
步骤1，施工形成垫砂层，确定砂井直径。
步骤2，选择与砂井直径匹配的岩心管及钻头进行钻孔，钻至地下水平面以下深度h1处。
步骤3，在砂井中下套管，套管的长度大于步骤2中钻孔的深度，套管的顶端安装有配套的中粗砂漏斗，中粗砂漏斗上设计有钻孔循环液溢出孔。
步骤4，将岩心管顶端的钻头更换为组合式螺纹挤土钻头，在顺时针挤土钻进时开启钻机的正循环系统，向钻孔内注入清水，作为钻孔循环液，溢出的循环液从中粗砂漏斗的溢出孔回流至循环池，挤土成孔至设计孔深。
步骤5，将钻机的循环液正循环调整为反循环，在抽出循环液时通过中粗砂漏斗向钻孔内注入清水，始终保持钻孔内的水位高于地下水平面；同时向钻孔内灌入中粗砂，使钻头埋于中粗砂之下。
步骤6，逆时针旋转钻杆，组合式螺纹挤土钻头内部的螺旋连接叶片将中粗砂向下压出，活瓣桩尖在压力下打开，在缓慢提升钻机时向钻孔内灌入中粗砂和清水，使中粗砂顶面与钻头顶部距离始终保持设定距离h2，同时保持钻孔内水位高于地下水平面。
步骤5和步骤6中保持钻孔内的水位适当高于地下水平面，可以有效防止缩颈和塌孔。
具体的，步骤1中，在场地平整后施工形成砂垫层，砂垫层为中粗砂或砂卵石，砂卵石最大直径应小于50mm。砂井直径可以取市场上常用地质钻机成孔直径，可选直径有75mm、89mm、127mm和148mm等。砂井放样结束后，钻机就位。
步骤2中，深度h1一般不宜小于1m。
步骤3中，套管的长度稍微大于钻孔的深度使套管露出垫砂层10～30cm，如图1所示本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中安装完套管及中粗砂漏斗后的结构示意图。
如图2和图3所示分别为本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中进行挤土成孔操作时和取出钻机时的结构示意图。
步骤6之后还包括：步骤7，提升钻头至地面，拆卸中粗砂漏斗，拔出套管，结束。如图4所示为本发明实施例提供的挤土成孔砂井施工方法中施工结束时的结构示意图。
本发明实施例，本发明实施例提供的一种挤土成孔砂井施工方法，充分利用了钻杆可接长和拆卸的特点及软土的高压缩性，采用挤压成孔技术，挤土成孔砂井施工设备主要为市场上通用的地质钻孔钻机，设备高度一般小于5米，处理深度则不受限制，克服了塑料排水板、袋装砂井及砂桩受施工机械设备高度限制的缺点；并且与水泥土旋喷桩、刚性桩相比，避免了钻孔取土环节，大大地提高了工效，同时避免了水冲成孔和钻孔取芯对砂垫层的污染，施工设备简单，造价低，有着明显的经济效益优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种挤土成孔砂井施工方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，施工形成垫砂层，确定砂井直径；
步骤2，选择与所述砂井直径匹配的岩心管及钻头进行钻孔，钻至地下水平面以下深度h1处；
步骤3，在所述砂井中下套管，所述套管的长度大于所述步骤2中钻孔的深度，所述套管的顶端安装有配套的中粗砂漏斗，所述中粗砂漏斗上设计有钻孔循环液溢出孔；
步骤4，将所述岩心管顶端的所述钻头更换为组合式螺纹挤土钻头，在顺时针挤土钻进时开启钻机的正循环系统，向所述钻孔内注入清水，作为所述钻孔的循环液，溢出的所述循环液从中粗砂漏斗的溢出孔回流至循环池，挤土成孔至设计孔深；
步骤5，将所述钻机的循环液正循环调整为反循环，在抽出所述循环液时通过所述中粗砂漏斗向所述钻孔内注入清水，始终保持所述钻孔内的水位高于所述地下水平面；同时向所述钻孔内灌入中粗砂，使所述钻头埋于所述中粗砂之下；
步骤6，逆时针旋转钻杆，所述组合式螺纹挤土钻头内部的螺旋连接叶片将中粗砂向下压出，活瓣桩尖在压力下打开，在缓慢提升所述钻机时向所述钻孔内灌入中粗砂和清水，使所述中粗砂顶面与所述钻头顶部距离始终保持设定距离h2，同时保持所述钻孔内水位高于所述地下水平面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，在场地平整后施工形成所述砂垫层，所述砂垫层为中粗砂或砂卵石，所述砂卵石中的最大直径应小于50mm；
所述砂井直径取市场上常用地质钻机成孔直径，包括：75mm、89mm、127mm和148mm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述深度h1不小于1m。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述套管的长度大于所述钻孔的深度使所述套管露出所述垫砂层10～30cm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6之后还包括：步骤7，提升所述钻头至地面，拆卸所述中粗砂漏斗，拔出所述套管，结束。
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