CN220081306U - 一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构，反循环气动潜孔锤的双壁钻杆为双层钻杆结构，包括位于双壁之间的环状间隙以及位于中心内层的中心内部通道，空气压缩机通过气管与双壁钻杆的环状间隙连通，气动潜孔锤钻头设置在双壁钻杆的底端，中心内部通道的顶端与排渣集尘组件连通；液动潜孔锤的泥浆泵通过软管与水龙头连通，水龙头设置在单壁钻杆的顶端，且与单壁钻杆内部连通，液动潜孔锤钻头设置在单壁钻杆的底端，泥浆沉淀组件设置在钻井孔口的一侧。本实用新型采用反循环潜孔锤钻进方式，具有高效率、低成本的特点，有利于清洁生产；适用性广，具备高效低耗低污染的优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及大口径硬岩桩基成孔技术领域，特别涉及一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构。
背景技术
目前，桩基础施工广泛采用旋挖钻机钻孔成桩，其具有高效率、高成孔质量、高自动化等优点。但实践表明，岩石抗压强度达到60MPa以上时，旋挖成孔进尺非常缓慢，若岩石抗压强度超过150MPa时，旋挖钻机钻头切削破碎岩石极为困难。这表明旋挖钻机不适用于钻进较完整、裂隙及层理不发育的中硬-硬质基岩地层。近年来，潜孔锤钻进技术不断发展，其冲击回转的碎岩方式高效节能，可很好地钻进硬岩地层。然而，常规潜孔锤所能钻取的孔径受限，难以直接应用于大口径桩基施工。集束式大直径潜孔锤钻进技术可满足大直径硬岩钻进施工，但对设备要求高、且能耗较大。为提升施工效率，将小口径潜孔锤与旋挖钻机结合进行桩基施工作业，该方案的整体思路为先局部后整体，先利用潜孔锤进行硬岩岩层破碎，再采用旋挖钻机进行扩孔捞渣成孔。但目前潜孔锤入岩施工的传统施工方法为正循环钻进，气流携带着岩屑上返的过程中，孔口粉尘弥漫，影响作业，且难以满足环保要求。而相比于正循环钻进，反循环钻进中，气流通过双壁钻杆环状间隙流动到潜孔锤，驱动潜孔锤进行碎岩工作后，携带岩屑从钻杆内通道排出，易于收集岩屑和除尘，具有高效低污染的特点。同时，该方案联合液动潜孔锤钻进技术便可很好应对传统空气潜孔锤难以钻进含水地层的情况，液动潜孔锤可采用清水或泥浆作为循环介质，清洁环保、能耗低，孔口无粉尘。
因此，针对传统大直径桩基施工过程中的技术难题，本基于对原有旋挖钻机硬岩桩基施工方法的改进，提出了一种清洁的反循环潜孔锤-旋挖钻机硬岩桩基施工方法。
实用新型内容
本实用新型的目的是：针对传统大直径桩基施工过程中的技术难题，基于对原有旋挖钻机硬岩桩基施工的改进，提供一种清洁的反循环潜孔锤-旋挖钻机硬岩桩基施工结构。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构，包括反循环气动潜孔锤以及液动潜孔锤；
所述反循环气动潜孔锤包括空气压缩机、气管、双壁钻杆、气动潜孔锤钻头、排渣集尘组件，所述双壁钻杆为双层钻杆结构，包括位于双壁之间的环状间隙以及位于中心内层的中心内部通道，所述空气压缩机通过气管与所述双壁钻杆的环状间隙连通，所述气动潜孔锤钻头设置在所述双壁钻杆的底端，所述中心内部通道的顶端与所述排渣集尘组件连通；
所述液动潜孔锤包括水龙头、泥浆泵、泥浆沉淀组件、单壁钻杆、液动潜孔锤钻头，所述泥浆泵通过软管与所述水龙头连通，所述水龙头设置在所述单壁钻杆的顶端，且与所述单壁钻杆内部连通，所述液动潜孔锤钻头设置在所述单壁钻杆的底端，所述泥浆沉淀组件设置在钻井孔口的一侧。
进一步地，所述排渣集尘组件包括鹅颈管、排渣管和集尘袋，所述鹅颈管的第一端与所述中心内部通道连通，所述鹅颈管的第二端通过所述排渣管与所述集尘袋连通。
进一步地，所述泥浆沉淀组件包括沉淀池与泥浆池，所述沉淀池与所述钻井孔口连通，所述泥浆池与所述沉淀池相邻设置，之间通过溢流板间隔。
本实用新型的上述方案有如下的有益效果：
本实用新型提供的大直径硬岩桩基施工结构，在原有旋挖钻机硬岩桩基施工设备的基础上，通过反循环气动潜孔锤的设置，采用反循环潜孔锤钻进方式，具有高效率、低成本的特点，且反循环从中心内部通道上返岩屑，更有利于清洁生产；同时，反循环气动潜孔锤与液动潜孔锤联合进行分步施工能适应各类复杂地层条件，还能避免传统正循环潜孔锤施工钻进下伏硬岩层时需要导向管的需求；原理简单，适用性广，具备高效低耗低污染的优势；
本实用新型的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本实用新型的反循环气动潜孔锤结构示意图；
图2为本实用新型的液动潜孔锤结构示意图；
图3为本实用新型实施例中涉及的岩土施工层示意图。
【附图标记说明】
10-反循环气动潜孔锤；11-空气压缩机；12-气管；13-双壁钻杆；14-气动潜孔锤钻头；15-鹅颈管；16-排渣管；17-集尘袋；18-环状间隙；19-中心内部通道；20-液动潜孔锤；21-水龙头；22-泥浆泵；23-沉淀池；24-泥浆池；25-单壁钻杆；26-液动潜孔锤钻头；27-软管；Ⅰ-护筒；Ⅱ-松软土层；Ⅲ-硬质基岩层面；Ⅳ-硬质基岩；Ⅴ-小孔。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1、图2所示，本实用新型的实施例提供了一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构，包括反循环气动潜孔锤10以及液动潜孔锤20。
反循环气动潜孔锤10包括空气压缩机11、气管12、双壁钻杆13、气动潜孔锤钻头14、鹅颈管15、排渣管16和集尘袋17。其中，双壁钻杆13为双层钻杆结构，包括位于双壁之间的环状间隙18以及位于中心内层的中心内部通道19，空气压缩机11通过气管12与双壁钻杆13的环状间隙18连通。气动潜孔锤钻头14设置在双壁钻杆13的底端。鹅颈管15的第一端与中心内部通道19连通，另一端通过排渣管16与集尘袋17连通，鹅颈形状方便其连接布置。
反循环气动潜孔锤10的钻机就位后，利用空气压缩机11将空气经进气管12由双壁钻杆13的18环状间隙泵入，气体流经气动潜孔锤钻头14，驱动钻头进行冲击碎岩，岩屑和气体混合物从中心内部通道19经反循环上返至地面，通过鹅颈管15和排渣管16流入集尘袋17中，该过程不断循环，直至钻进至指定深度。
液动潜孔锤20包括水龙头21、泥浆泵22、沉淀池23、泥浆池24、单壁钻杆25、液动潜孔锤钻头26。其中，泥浆泵22通过软管27与水龙头21连通，水龙头21设置在单壁钻杆25的顶端，且与单壁钻杆25内部连通。液动潜孔锤钻头26设置在单壁钻杆25的底端。沉淀池23开设在钻井孔口的一侧，泥浆池24与沉淀池23相邻设置，两者之间通过溢流板间隔。
液动潜孔锤的钻机就位后，利用泥浆泵22将钻井液经软管27由水龙头21输送入单壁钻杆25内部，钻井液流经液动潜孔锤钻头26后，驱动钻头进行冲击碎岩，岩屑和钻井液混合物从单壁钻杆25与井壁间的间隙上返至地面，流入沉淀池23后，岩屑沉淀至池底，泥浆液体溢流至泥浆池24进行净化，净化后的液体再次经过泥浆泵22输送至钻井系统中，该过程不断循环，直至钻进至指定深度。
需要说明的是，双壁钻杆13、单壁钻杆25均通过钻机回转机构与对应的钻机连接。
相较于直接用旋挖钻机钻进硬质基岩，本实施例提供的方案能够合理结合旋挖钻机和反循环气动潜孔锤10、液动潜孔锤20的技术优势，不仅将钻探工作对环境的影响降到最低，而且还能显著提升施工效率，可达到在硬质岩层快速成桩的目的，降低工程成本。
同时如图3所示，采用本实施例提供的施工结构进行施工的过程如下：
S1，施工前准备。进行场地平整工作，并依据施工设计要求对桩孔位置进行测量定位，确定位置后，埋设护筒Ⅰ。
S2，旋挖钻进松软土层Ⅱ。旋挖钻机就位，利用螺旋钻头破碎表面松软土层Ⅱ，进行清渣工作至完全揭露硬质基岩层面Ⅲ，清孔过程力求使岩层面平整以便潜孔锤施工。
S3，(反循环气动和液动)潜孔锤钻进硬质基岩Ⅳ。首先在硬质基岩层面Ⅲ上确定小孔Ⅴ的直径、数目和分布方式，小孔中心距采用1-3倍小孔直径。然后以合理的钻压、转速和循环介质流速，使用潜孔锤钻机对硬质基岩Ⅳ进行冲击回转碎岩作业；观察上返的岩屑钻井液混合物，判断井壁和地层情况；若无异常情况，可一次性钻进至桩孔所需深度，若钻遇软弱夹层或岩脉，如有需要可提钻进行扫孔，调整钻进工作参数后继续进行钻进工作。小孔的钻取可采取挨个钻孔的方式，也可采取每间隔一个或多个小孔孔位再继续钻孔的“跳钻”方式；完成所有小孔施工后，观察孔间岩脊Ⅵ的裂隙发育程度，倘若基岩破碎程度未达到预定期望，还可采用小型炸药爆破或膨胀等方式破坏岩脊Ⅵ达到弱化地层的目的，使岩体整体结构破坏更为彻底，为旋挖钻机钻扩孔增加自由面条件，使后期破碎岩石更加容易。
S4，二次旋挖硬质基岩Ⅳ，完成桩孔。重新将旋挖钻机移回，此时岩石整体裂隙发育程度高，使得旋挖钻机更易钻进已破碎岩体，在钻进深度到达桩孔所需深度后，进行清渣及终孔工作。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构，其特征在于，包括反循环气动潜孔锤以及液动潜孔锤；
所述反循环气动潜孔锤包括空气压缩机、气管、双壁钻杆、气动潜孔锤钻头、排渣集尘组件，所述双壁钻杆为双层钻杆结构，包括位于双壁之间的环状间隙以及位于中心内层的中心内部通道，所述空气压缩机通过气管与所述双壁钻杆的环状间隙连通，所述气动潜孔锤钻头设置在所述双壁钻杆的底端，所述中心内部通道的顶端与所述排渣集尘组件连通；
所述液动潜孔锤包括水龙头、泥浆泵、泥浆沉淀组件、单壁钻杆、液动潜孔锤钻头，所述泥浆泵通过软管与所述水龙头连通，所述水龙头设置在所述单壁钻杆的顶端，且与所述单壁钻杆内部连通，所述液动潜孔锤钻头设置在所述单壁钻杆的底端，所述泥浆沉淀组件设置在钻井孔口的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构，其特征在于，所述排渣集尘组件包括鹅颈管、排渣管和集尘袋，所述鹅颈管的第一端与所述中心内部通道连通，所述鹅颈管的第二端通过所述排渣管与所述集尘袋连通。
3.根据权利要求1所述的一种高效清洁的大直径硬岩桩基施工结构，其特征在于，所述泥浆沉淀组件包括沉淀池与泥浆池，所述沉淀池与所述钻井孔口连通，所述泥浆池与所述沉淀池相邻设置，之间通过溢流板间隔。
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