鉆噴一體化地基處理方法及專用鉆具組件技術

本發明專利技術給出了一種鉆噴一體化地基處理方法，鉆孔前，高壓水和高壓空氣向下切割鉆孔位置的地層，鉆孔時，高壓水和高壓空氣向下和延鉆頭的徑向方向切割地層，灌漿時，高壓水泥漿液向鉆頭徑向方向噴射，高壓空氣向下和延鉆頭的徑向方向切割地層的方法，不用鉆先導孔后更換設備再進行灌漿作業，所以是一種工序簡單、節約時間、降低成本、加速鉆孔，而且能減少鉆頭磨損的鉆噴一體化地基處理方法；本發明專利技術還涉及鉆噴一體化地基處理方法的專用鉆具組件，專用鉆具組件在鉆孔時噴射高壓空氣和高壓水,在鉆孔結束后提升鉆具組件時噴射高壓水泥漿液和高壓空氣,實現了鉆孔和灌漿一道工序完成，不僅方便鉆孔作業而且增加了鉆頭壽命的鉆具組件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高壓噴射灌漿施工方法和采用鉆噴一體化地基處理方法的專用鉆具組件。
技術介紹
目前巖土工程防滲加固處理的傳統方法為先鉆先導孔，后下噴射管進行高壓噴射灌漿，該傳統方法只在提升時才進行高壓噴射，因此稱為單程式高壓噴射灌漿，由于是先鉆孔然后下噴射管進行高壓噴射，因此其鉆孔時，不用高壓射流的鉆孔直徑較小，并且高噴時水泥用量大，水泥浪費嚴重，而且由于單程式高壓噴射灌漿采用鉆機鉆孔，然后再用高壓噴射灌漿設備進行高壓噴射，所以設備復雜，人員繁冗，提高了工程造價，從技術上來講，單程式高壓噴射的鉆孔垂直度是通過先鉆孔，然后用測斜儀下放至鉆孔內進行斜度測量，工序復雜，如果測斜出現孔斜率過大，還需要洗孔糾偏，甚至重新造孔，當單程式高壓噴射灌漿在擺噴時，其噴嘴部位的成墻較薄，不能保證工程質量，另外，單程式高壓噴射灌漿是先用鉆機造孔，后移開鉆機，將高壓噴射臺車移動至鉆孔位置，然后下噴漿管進行高壓噴射，這種操作存在的弊端在于當遇到卵石、砂及淤泥地層時，鉆機的鉆孔很難成孔，并且容易塌孔、埋鉆桿，無法放置噴射管，使用時，需要10位熟練操作人員(現場約6 7人，后場3人)進行操作，費時費力。目前，所使用的鉆具組件通常是簡單的、沒有其他功能的單純鉆具，利用鉆孔臺車的電機帶動鉆桿及鉆頭旋轉鉆孔作業，采用普通的鉆頭實際使用深度小于1600m，所以鉆頭在日常使用時磨損大，需要經常更換。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種工序簡單、節約時間、降低成本、加速鉆孔，而且能減少鉆孔磨損的鉆噴一體化地基處理方法，本專利技術還提供一種實施上述方法的專用鉆具組件，不僅要使鉆孔作業更方便而且需要增加鉆頭壽命的鉆具組件。為解決上述技術問題，本專利技術供了一種鉆噴一體化地基處理方法，包括以下步驟 a)使鉆噴一體臺車移動至鉆孔位置，將鉆頭設置在鉆孔位置上方3 5cm處； b)通過鉆桿內的水管和氣管分別輸送高壓水和高壓空氣，使得高壓水和高壓空氣延鉆頭前端的噴水孔和噴氣孔向下切割鉆孔位置的地層，高壓空氣以O. 6 O. SMpa的壓強向下噴射，聞壓水以20 40Mpa的壓強向下噴射。c)驅使傳動系統帶動鉆桿及鉆頭以15 30cm/min、20 40r/min的速度水平旋轉下沉，在此過程中，高壓水以20 40Mpa的壓強分別延鉆頭前部的噴水孔向下和延鉆頭后部的噴水孔向鉆頭徑向方向切割地層，高壓空氣以O. 6 O. SMpa的壓強分別延鉆頭前部的噴氣孔向下和延鉆頭后部的噴氣孔向鉆頭徑向方向切割地層，直至預定深度形成鉆孔，停止輸送高壓水，鉆孔的孔位誤差不大于20毫米，鉆孔的垂直度的不大于O. 3% ； d)鉆桿內的漿管輸送高壓水泥漿液，高壓水泥漿液以20 40Mpa的壓強延鉆頭后部的噴漿孔向鉆頭徑向方向噴射，高壓水泥漿液靜止噴射30秒后，驅使傳動系統帶動鉆桿及鉆頭以6 20cm/min、20 40r/min的速度向上提升； e)鉆頭上升至高出鉆孔處，停止輸送高壓空氣，當水泥漿液充滿鉆孔時，停止輸送高壓水泥漿液，工序結束。采用這種方法后，鉆噴一體臺車移動至鉆孔位置，利用高壓水與高壓空氣先對鉆孔位置的地層進行垂直噴射、切割，使土層松化，方便鉆孔作業，也減少鉆頭磨損； 然后啟動傳動系統驅使鉆桿及鉆頭水平旋轉下沉，在此過程中，高壓水與高壓空氣直接對鉆孔周圍原始地層進行旋噴切割，高壓水沖切鉆桿周圍的土層成流塑狀，使鉆桿連同鉆頭垂直下沉，避免了所成墻體開叉現象，直至預定深度形成鉆孔，停止輸送高壓水；最后通過鉆桿內的漿管輸送高壓水泥漿液，高壓水泥漿液延鉆頭前端的噴漿孔向鉆頭周圍方向噴射水泥漿液，先高壓水泥漿液靜止噴射30秒，使得鉆孔底部充滿水泥漿液，防止因為地層的滲透、鉆孔的塌方，鉆孔內沒有充滿水泥漿液的情況，也避免因漿液排水固結引起防滲墻塌陷，傳動系統驅使鉆桿及鉆頭向上提升，提升時高壓水泥漿液二次噴射、切割鉆孔內壁的土層，使鉆孔內壁的土層更均勻、密實度得以提高，同時高壓空氣從鉆頭噴氣孔中噴出，使高壓水泥漿液與鉆孔時產生的土粒強制混合，鉆頭上升至高出鉆孔處，先停止輸送高壓空氣，向孔內不斷注入水泥漿，直到漿液不下沉為止，再停止輸送高壓水泥漿液，工序結束。將鉆先導孔工序與灌漿工序有序的合二為一，使得灌漿施工作業更為簡單、安全，不用擔心因為鉆孔周圍的土質疏松造成塌孔，影響灌漿質量。本專利技術還涉及鉆噴一體化地基處理方法專用的鉆具組件，鉆具組件包括鉆頭和鉆桿，鉆桿徑向截面投影小于鉆頭徑向截面投影，鉆桿內含有氣管、水管、漿管； 此鉆具組件的鉆頭內有噴氣管，噴氣管分別與鉆頭前部設置軸向方向的第一噴氣孔和鉆頭后部徑向方向上的第二噴氣孔相連；鉆頭內有噴水管，噴水管分別與鉆頭前部軸向方向的第一噴水管和鉆頭后部徑向方向的第二噴水孔相連；鉆頭內有噴漿管，噴漿管與鉆頭徑向上的噴漿孔相連； 鉆頭的后部與鉆桿固定連接，鉆頭的噴氣管與鉆桿的氣管對應連通，鉆頭的噴水管與鉆桿的水管對應連通，鉆頭的噴漿管與鉆桿的漿管對應連通。采用這種結構，鉆桿為內含三個輸送管，三個輸送管是輸氣管、輸水管、輸漿管，分別用來輸送高壓空氣、高壓水、高壓水泥漿液；將輸水管與輸漿管分離可以保證在灌漿過程中水泥漿液的濃度，而且可以防止輸送管內堵塞。鉆頭中噴氣管分別與鉆頭前部設置軸向方向的第一噴氣孔和鉆頭后部徑向方向上的第二噴氣孔相連，使得高壓空氣可以分別延鉆頭軸向方向向下和延鉆頭徑向方向噴射；同樣噴水管分別與鉆頭前部設置軸向方向的第一噴水孔和鉆頭后部徑向方向上的第二噴水孔相連，使得高壓水可以分別延鉆頭軸向方向向下和延鉆頭徑向方向噴射；噴漿管與鉆頭后部徑向方向上的噴漿孔相連，使得高壓水泥漿液延鉆頭徑向方向噴射，達到上述鉆噴一體化地基處理方法中要求的特定效果。上述鉆噴一體化地基處理方法專用的鉆具組件，鉆桿的截面為方形優點在于方形的鉆桿在旋轉過程中與鉆孔之間有空隙，方便使鉆頭第一噴氣孔和第二噴氣孔噴射出的高壓空氣排出鉆孔，而且加速水泥漿液與土層的混合。以下為了方便理解將鉆噴一體化地基處理方法專用的鉆具組件簡略稱為鉆具組件。附圖說明圖1是本專利技術鉆具組件的主視圖。圖2是本專利技術鉆具組件延A-A方向的剖視圖。圖3是本專利技術鉆具組件延B-B方向的剖視圖。圖4是本專利技術鉆噴一體化地基處理方法的工藝流程圖。具體實施例方式如圖1-3所示，鉆具組件包括鉆頭2和鉆桿1，鉆桿I的截面為方形，鉆桿I內含有分離的三個輸送管，三個輸送管是輸送高壓空氣的氣管11、輸送高壓水的水管12、輸送高壓水泥漿液的漿管13，高壓空氣與高壓水和高壓水泥漿液輸送壓強不同，因此將氣管11必須要與水管12和漿管13分離，水管12與漿管13分離可以保證在灌漿過程中水泥漿液的濃度，而且可以防止輸送管內堵塞。此鉆具組件的鉆頭2內有噴氣管21，噴氣管21分別與鉆頭2前部設置軸向方向的第一噴氣孔21a和鉆頭2 后部徑向方向上的第二噴氣孔21b相連；鉆頭2內有噴水管22，噴水管22分別與鉆頭2前部軸向方向的第一噴水孔22a和鉆頭2后部徑向方向的第二噴水孔22b相連；鉆頭2內有噴漿管23，噴漿管23分別與鉆頭2徑向上的第一噴漿孔23a和第二噴漿孔23b相連。鉆頭2的后部與鉆桿I通過螺紋固定連接，鉆頭2的噴氣管21與鉆桿I的氣管11對應連通，鉆頭2的噴水管22與鉆桿I的水管12對應連通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鉆噴一體化地基處理方法，包括以下步驟：a)將鉆噴一體臺車移動至鉆孔位置，將鉆頭設置在鉆孔位置上方；b)?通過鉆桿內的水管和氣管分別輸送高壓水和高壓空氣，使得高壓水和高壓空氣延鉆頭前部的噴水孔和噴氣孔向下切割鉆孔位置的地層；c)?驅使傳動系統帶動鉆桿及鉆頭水平旋轉下沉，在此過程中，高壓水分別延鉆頭前部的噴水孔向下和延鉆頭后部的噴水孔向鉆頭徑向方向切割地層,?高壓空氣分別延鉆頭前部的噴氣孔向下和延鉆頭后部的噴氣孔向鉆頭徑向方向切割地層,直至預定深度形成鉆孔，停止輸送高壓水；d)鉆桿內的漿管輸送高壓水泥漿液，高壓水泥漿液延鉆頭后部的噴漿孔向鉆頭徑向方向噴射，驅使傳動系統帶動鉆桿及鉆頭向上提升；e)鉆頭上升至高出鉆孔處，停止輸送高壓空氣，當水泥漿液充滿鉆孔時，停止輸送高壓水泥漿液，工序結束。

【技術特征摘要】
1.鉆噴一體化地基處理方法，包括以下步驟: a)將鉆噴一體臺車移動至鉆孔位置，將鉆頭設置在鉆孔位置上方； b)通過鉆桿內的水管和氣管分別輸送高壓水和高壓空氣，使得高壓水和高壓空氣延鉆頭前部的噴水孔和噴氣孔向下切割鉆孔位置的地層； c)驅使傳動系統帶動鉆桿及鉆頭水平旋轉下沉，在此過程中，高壓水分別延鉆頭前部的噴水孔向下和延鉆頭后部的噴水孔向鉆頭徑向方向切割地層，高壓空氣分別延鉆頭前部的噴氣孔向下和延鉆頭后部的噴氣孔向鉆頭徑向方向切割地層，直至預定深度形成鉆孔，停止輸送高壓水； d)鉆桿內的漿管輸送高壓水泥漿液，高壓水泥漿液延鉆頭后部的噴漿孔向鉆頭徑向方向噴射，驅使傳動系統帶動鉆桿及鉆頭向上提升； e)鉆頭上升至高出鉆孔處，停止輸送高壓空氣，當水泥漿液充滿鉆孔時，停止輸送高壓水泥漿液，工序結束。2.根據權利要求1所述的鉆噴一體化地基處理方法，其特征在于:所述的步驟a)中鉆頭設置在鉆孔位置上方的3 5cm處。3.根據權利要求1所述的鉆噴一體化地基處理方法，其特征在于:所述的步驟b)中高壓空氣以0.6 0.8Mpa的壓強向 下噴射，高壓水以20 40Mpa的壓強向下噴射。4.根據權利要求1所述的鉆噴一體化地基處理方法，其特征在于:所述的步驟c)中鉆桿與鉆頭以15 30cm/min、20 40r/min的速...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張紹虎，徐少華，董傳明，薛永志，胡慶林，白彥平，
申請(專利權)人：安徽水利開發股份有限公司，
類型：發明
國別省市：