CN117072054A - 旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩层破裂施工的技术领域，公开了旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，包括在土层中旋挖桩孔至岩层的岩面，岩层具有位于桩孔下部的待破碎段；利用小径筒钻在待破碎段中钻进，形成位于待破碎段中的小径环槽；待破碎段具有位于小经环槽中的小径分离段，以及位于小经分离段外部的外部段；利用中径筒钻在小径分离段与外部段之间钻进，形成中径环槽，中径环槽与小径环槽相交，且分别切割了小径分离段以及外部段，中径筒钻的直径大于小径筒钻的直径，且小于桩孔的直径；利用等径筒钻在待破碎段中钻进，将待破碎段破碎，等径筒钻的直径与桩孔的直径一致；只需再通过捞渣钻斗将破碎形成的岩块取出，实现快速钻进入岩，高效便捷、成本经济。

Description

旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法

技术领域

本发明专利涉及岩层破裂施工的技术领域，具体而言，涉及旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法。

背景技术

旋挖灌注桩是一种常见的桩基技术，广泛应用于建筑、道路、桥梁等土木工程领域。旋挖灌注桩通过旋挖钻进形成桩孔，桩孔的上部位于土层中，桩孔的下部位于岩层中。

旋挖灌注桩硬岩钻进过程，为了将岩层取出，通常先用截齿筒钻或牙轮筒钻环切硬岩留芯，再更换取芯筒钻将岩芯扭断取出，岩芯能否顺利取出取决取芯筒的钻入深度，但是，当遇上旋挖钻进入岩深度较浅的情况，使用上述方法则难以将较短的岩芯取出。

现有技术中，在旋挖钻进入岩深度较浅的情况下，通过利用破碎筒钻或牙轮钻将较短的岩芯破碎，然后更换捞渣钻斗进行捞渣，但是，通过破碎筒钻或牙轮钻来破碎岩芯，由于硬岩强度较高，导致施工效率较低，造成整体入岩效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，旨在解决现有技术中，在旋挖钻进入岩深度较浅的情况下，较短的岩芯难以取出的问题。

本发明是这样实现的，旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，包括以下施工步骤：

1)、在土层中旋挖桩孔至岩层的岩面，所述岩层具有位于桩孔下部的待破碎段，所述待破碎段的直径与桩孔的直径一致；

2)、提供小径筒钻，所述小径筒钻的直径小于桩孔的直径；利用小径筒钻在待破碎段中钻进，形成位于待破碎段中的小径环槽；所述待破碎段具有位于小经环槽中的小径分离段，以及位于小经分离段外部的外部段；

3)、提供中径筒钻，所述中径筒钻的直径大于小径筒钻的直径，且小于桩孔的直径；利用所述中径筒钻在小径分离段与外部段之间钻进，形成位于待破碎段中的中径环槽，所述中径环槽与小径环槽相交，且分别切割了小径分离段以及外部段；

4)、提供等径筒钻，所述等径筒钻的直径与桩孔的直径一致；利用所述等径筒钻在待破碎段中钻进，将所述待破碎段破碎。

可选的，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的外周与待破碎段的外周重合钻进，所述小径环槽的一侧与待破碎段的外周重合，形成小径重合位，所述小径环槽的另一侧朝向待破碎段的中部布置。

可选的，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的直径大于桩孔的1/2直径，所述小径环槽的另一侧越过待破碎段的中心。

可选的，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的直径等于桩孔的1/2直径，所述小径环槽的另一侧穿过待破碎段的中心。

可选的，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的直径小于桩孔的1/2直径，所述小径环槽的另一侧朝向待破碎段的中心布置。

可选的，所述施工步骤3)中，所述中径筒钻的外周与待破碎段的外周重合钻进，所述中径环槽的一侧与待破碎段的外周重合，形成中径重合位，所述中径环槽的另一端朝向待破碎段的中部布置。

可选的，所述中径重合位与小径重合位相向布置。

可选的，所述中径重合位与小径重合位以待破碎段的中心为中心对称布置。

可选的，所述小径筒钻的内部具有底部开口的小径筒腔，所述小径筒钻的底部设有多个小径截齿，多个所述小径截齿沿着小径筒腔的周向间隔环绕布置；

所述小径筒腔的顶部朝下延伸有内部筒，所述内部筒中具有底部开口的内部腔，所述内部筒的底部设有多个内部截齿，多个所述内部截齿沿着内部腔的周向间隔环绕布置；

所述施工步骤2)中，当所述小径筒钻在待破碎段中钻进时，所述内部筒同步在小径分离段中钻进，在所述小径分离段中形成内部环槽；所述施工步骤3)中，所述中径环槽与内部环槽相交。

可选的，所述中径筒钻的内部具有底部开口的中径筒腔，所述中径筒钻的底部设有多个中径截齿，多个所述中径截齿沿着中径筒腔的周向间隔环绕布置；

所述中径筒腔的顶部朝下延伸有内部钻杆，所述内部钻杆的底部呈球面状，形成球面端头，所述球面端头上设有多个顶部截齿；所述施工步骤3)中，当所述中径筒钻的待破碎段中钻进时，所述内部钻杆同步在外部段中钻进，在所述内部段的中心形成中心钻孔。

与现有技术相比_，本发明提供的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，通过小径筒钻在待破碎段中钻进切除破碎形成小径环槽，在钻进过程中，小径环槽的侧壁上形成有许多微小的裂隙，再通过中径筒钻在待破碎段中钻进破碎形成有中径环槽，中径环槽的侧壁上形成有许多微小的裂隙，中径环槽与小径环槽相交布置，且中径筒钻的直径比小径筒钻的更大，中径环槽的范围更大，使中径环槽的包围区域与小径环槽的包围区域的重合区域面积更大，再通过等径筒钻钻进破碎，位于待破碎段外围区域的距离等径筒钻侧壁较近的岩块，在微小裂隙以及等径筒钻的搅动下，极易破碎，位于待破碎段中部区域的，其由于重合区域的四周都充满有微小的裂隙，在等径筒钻的搅动下极易破碎，使待破碎带整体破碎成许多岩块，最后只需再通过捞渣钻斗将破碎形成的岩块取出；

这样，在旋挖钻进入岩较浅的情况下，通过小径筒钻以及中径筒钻来钻进破碎，使硬岩强度被两次削弱，而后通过等径筒钻一次性破岩，实现快速钻进入岩，高效便捷、成本经济。

附图说明

图1是本发明提供的小径筒钻的施工示意图；

图2是本发明提供的中径筒钻的施工示意图；

图3是本发明提供的等径筒钻的施工示意图；

图4是本发明提供的小径环槽的主视示意图；

图5是本发明提供的小径环槽以及中径环槽的主视示意图；

图6是本发明提供的小径环槽的主视示意图；

图7是本发明提供的小径环槽的主视示意图；

图8是本发明提供的小径环槽、中径环槽、内部环槽以及中心钻孔的主视示意图；

图9是本发明提供的小径筒钻底部的剖面示意图；

图10是本发明提供的中径筒钻局部的剖切示意图。

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。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-10所示，为本发明提供的较佳实施例。

本发明提供的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，包括以下施工步骤：

1)、在土层中旋挖桩孔至岩层10的岩面，岩层10具有位于桩孔下部的待破碎段，待破碎段的直径与桩孔的直径一致；

2)、提供小径筒钻100，小径筒钻100的直径小于桩孔的直径；利用小径筒钻100在待破碎段中钻进，形成位于待破碎段中的小径环槽110；待破碎段具有位于小经环槽中的小径分离段，以及位于小经分离段外部的外部段；

3)、提供中径筒钻200，中径筒钻200的直径大于小径筒钻100的直径，且小于桩孔的直径；利用中径筒钻200在小径分离段与外部段之间钻进，形成位于待破碎段中的中径环槽210，中径环槽210与小径环槽110相交，且分别切割了小径分离段以及外部段；

4)、提供等径筒钻300，等径筒钻300的直径与桩孔的直径一致；利用等径筒钻300在待破碎段中钻进，将待破碎段破碎。

上述提供的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，通过小径筒钻100在待破碎段中钻进切除破碎形成小径环槽110，在钻进过程中，小径环槽110的侧壁上形成有许多微小的裂隙11，再通过中径筒钻200在待破碎段中钻进破碎形成有中径环槽210，中径环槽210的侧壁上形成有许多微小的裂隙11，中径环槽210与小径环槽110相交布置，且中径筒钻200的直径比小径筒钻100的更大，中径环槽210的范围更大，使中径环槽210的包围区域与小径环槽110的包围区域的重合区域面积更大，再通过等径筒钻300钻进破碎，位于待破碎段外围区域的距离等径筒钻300侧壁较近的岩块，在微小裂隙11以及等径筒钻300的搅动下，极易破碎，位于待破碎段中部区域的，重合区域覆盖在这部分，其由于重合区域的四周都充满有微小的裂隙11，在等径筒钻300的搅动下极易破碎，使待破碎带整体破碎成许多岩块，最后只需再通过捞渣钻斗将破碎形成的岩块取出，这样，在旋挖钻进入岩较浅的情况下，通过两次钻进破碎硬岩，再通过等径筒钻300一次性破碎，实现快速钻进入岩，高效便捷、成本经济。

具体的，先利用直径较小的小径钻筒在完整的岩面上快速切削破碎，由于其直径较小，扭矩较大，针对与完整岩面切割也可以保证施工效率，产生许多小裂隙11后，再通过直径更大的中径筒钻200对不完整的岩面来钻进，保证施工效率。

作为较佳实施例，施工步骤2)中，小径筒钻100的外周与待破碎段的外周重合钻进，小径环槽110的一侧与待破碎段的外周重合，形成小径重合位，小径环槽110的另一侧朝向待破碎段的中部布置。

这样，小径筒钻100的一侧与待破碎段的外周重合，即小径筒钻100的外周贴着桩孔侧壁入岩的，避免钻孔出现倾斜，达不到设计要求，同时使形成的小径环槽110的范围尽可能的大，而小径筒钻100的另一侧朝向待破碎段的中部布置，使形成在待破碎段中部的裂隙11、裂纹尽可能多，使在等径筒钻300钻进时，中部的岩块更易破碎。

在本实施例中，参照图4-5所示，施工步骤2)中，小径筒钻100的直径大于桩孔的1/2直径，小径环槽110的另一侧越过待破碎段的中心。这样，重合区域的面积更大，重合区域直接覆盖在待破碎段的中部，由于重合区域的四周都充满裂隙11，使在等径筒钻300钻进时，中部的岩块更易破碎。

作为较佳实施例，参照图6所示，施工步骤2)中，小径筒钻100的直径等于桩孔的1/2直径，小径环槽110的另一侧穿过待破碎段的中心。这样，使形成在待破碎段中部的裂隙11、裂纹尽可能多，使在等径筒钻300钻进时，中部的岩块更易破碎。

在本实施例中，参照图7所示，施工步骤2)中，小径筒钻100的直径小于桩孔的1/2直径，小径环槽110的另一侧朝向待破碎段的中心布置。

施工步骤3)中，中径筒钻200的外周与待破碎段的外周重合钻进，中径环槽210的一侧与待破碎段的外周重合，形成中径重合位，中径环槽210的另一端朝向待破碎段的中部布置。

这样，中径筒钻200的一侧与待破碎段的外周重合，即中径筒钻200的外周贴着桩孔侧壁入岩的，避免钻孔出现倾斜，达不到设计要求，同时使形成的中径环槽210的范围尽可能的大，而中径筒钻200的另一侧朝向待破碎段的中部布置，使形成在待破碎段中部的裂隙11、裂纹尽可能多，使在等径筒钻300钻进时，中部的岩块更易破碎。

中径重合位与小径重合位相向布置。这样，确保产生的微小裂隙11能均匀排布在待破碎段上的各个区域。

中径重合位与小径重合位以待破碎段的中心为中心对称布置。这样，确保待破碎段上的各个区域都形成有微小裂隙11。

在本实施例中，小径筒钻100的内部具有底部开口的小径筒腔，小径筒钻100的底部设有多个小径截齿，多个小径截齿沿着小径筒腔的周向间隔环绕布置；

小径筒腔的顶部朝下延伸有内部筒400，内部筒400中具有底部开口的内部腔，内部筒400的底部设有多个内部截齿401，多个内部截齿401沿着内部腔的周向间隔环绕布置；

施工步骤2)中，当小径筒钻100在待破碎段中钻进时，内部筒400同步在小径分离段中钻进，在小径分离段中形成内部环槽410；施工步骤3)中，中径环槽210与内部环槽410相交。这样，通过内部筒400的设计，使之在一次钻进过程中，形成有内部环槽410以及小径环槽110，产生更多的裂隙11，使其等径筒钻300钻进时，带破碎段的中部更容易破碎。

中径筒钻200的内部具有底部开口的中径筒腔，中径筒钻200的底部设有多个中径截齿，多个中径截齿沿着中径筒腔的周向间隔环绕布置；

中径筒腔的顶部朝下延伸有内部钻杆230，内部钻杆230的底部呈球面状，形成球面端头231，球面端头231上设有多个顶部截齿232；施工步骤3)中，当中径筒钻200的待破碎段中钻进时，内部钻杆230同步在外部段中钻进，在内部段的中心形成中心钻孔220。这样，通过顶部截齿232以及中径截齿的作用下，在中径筒钻200一次钻进的过程中，形成中径环槽210以及中心钻孔220，中心钻孔220形成在待破碎段的中部，有效的将后续等径筒钻300钻进过程中，较难破碎的部分先通过顶部截齿232的作用下破碎，提高入岩效率。

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 (10)

1.旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

1)、在土层中旋挖桩孔至岩层的岩面，所述岩层具有位于桩孔下部的待破碎段，所述待破碎段的直径与桩孔的直径一致；

2)、提供小径筒钻，所述小径筒钻的直径小于桩孔的直径；利用小径筒钻在待破碎段中钻进，形成位于待破碎段中的小径环槽；所述待破碎段具有位于小经环槽中的小径分离段，以及位于小经分离段外部的外部段；

3)、提供中径筒钻，所述中径筒钻的直径大于小径筒钻的直径，且小于桩孔的直径；利用所述中径筒钻在小径分离段与外部段之间钻进，形成位于待破碎段中的中径环槽，所述中径环槽与小径环槽相交，且分别切割了小径分离段以及外部段；

4)、提供等径筒钻，所述等径筒钻的直径与桩孔的直径一致；利用所述等径筒钻在待破碎段中钻进，将所述待破碎段破碎。

2.如权利要求1所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的外周与待破碎段的外周重合钻进，所述小径环槽的一侧与待破碎段的外周重合，形成小径重合位，所述小径环槽的另一侧朝向待破碎段的中部布置。

3.如权利要求1所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的直径大于桩孔的1/2直径，所述小径环槽的另一侧越过待破碎段的中心。

4.如权利要求1所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的直径等于桩孔的1/2直径，所述小径环槽的另一侧穿过待破碎段的中心。

5.如权利要求1所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述施工步骤2)中，所述小径筒钻的直径小于桩孔的1/2直径，所述小径环槽的另一侧朝向待破碎段的中心布置。

6.如权利要求2所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述施工步骤3)中，所述中径筒钻的外周与待破碎段的外周重合钻进，所述中径环槽的一侧与待破碎段的外周重合，形成中径重合位，所述中径环槽的另一端朝向待破碎段的中部布置。

7.如权利要求6所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述中径重合位与小径重合位相向布置。

8.如权利要求6所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述中径重合位与小径重合位以待破碎段的中心为中心对称布置。

9.如权利要求1至8任一项所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述小径筒钻的内部具有底部开口的小径筒腔，所述小径筒钻的底部设有多个小径截齿，多个所述小径截齿沿着小径筒腔的周向间隔环绕布置；

所述小径筒腔的顶部朝下延伸有内部筒，所述内部筒中具有底部开口的内部腔，所述内部筒的底部设有多个内部截齿，多个所述内部截齿沿着内部腔的周向间隔环绕布置；

所述施工步骤2)中，当所述小径筒钻在待破碎段中钻进时，所述内部筒同步在小径分离段中钻进，在所述小径分离段中形成内部环槽；所述施工步骤3)中，所述中径环槽与内部环槽相交。

10.如权利要求1至8任一项所述的旋挖浅入岩错位咬合碎裂钻进施工方法，其特征在于，所述中径筒钻的内部具有底部开口的中径筒腔，所述中径筒钻的底部设有多个中径截齿，多个所述中径截齿沿着中径筒腔的周向间隔环绕布置；

所述中径筒腔的顶部朝下延伸有内部钻杆，所述内部钻杆的底部呈球面状，形成球面端头，所述球面端头上设有多个顶部截齿；所述施工步骤3)中，当所述中径筒钻的待破碎段中钻进时，所述内部钻杆同步在外部段中钻进，在所述内部段的中心形成中心钻孔。