一種采用大直徑反循環(huán)牙輪鉆進行水中樁基鉆孔的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橋梁粧基粧孔的施工方法，尤其涉及一種采用大直徑牙輪鉆機進行水中粧孔施工的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的公路跨河橋梁施工，對于水中的粧基粧孔施工，通常采用旋挖鉆、沖擊鉆、循環(huán)鉆(正循環(huán)、反循環(huán))等進行鉆孔。旋挖鉆是通過螺旋鉆頭破碎巖石，在鉆進硬質(zhì)或極硬巖層過程中易晃動，成孔質(zhì)量較難控制，且水上作業(yè)時危險系數(shù)較大，鉆渣收集過程中極易造成污染；沖擊鉆是通過鉆錘反復(fù)擊打破碎巖石，功效低，噪音大，粧孔灌注前清孔麻煩；而且兩者對泥漿要求都比較高，要求泥漿要有很好的護壁性能，施工成本高。
[0003]反循環(huán)鉆機是通過旋轉(zhuǎn)盤帶動鉆頭切削破碎孔內(nèi)巖土，并通過泥漿的循環(huán)保護粧孔和出渣，即通過泥漿的循環(huán)，把鉆孔里的鉆渣帶出來。用泥漿栗從粧孔口(鉆桿外面)向粧孔里輸送泥漿，并向孔底噴射壓縮空氣，從鉆桿的內(nèi)腔把泥漿抽出來，循環(huán)能力和排渣能力都比較強，不但排渣比較干凈，而且顆粒比較大的鉆渣也能排出來。反循環(huán)鉆機比較適合水中鉆孔施工，但一般只適用于地質(zhì)比較松軟的地層中鉆進成孔。
[0004]牙輪鉆機是一種大、中型露天礦開采中經(jīng)常使用的鉆孔設(shè)備。牙輪鉆機鉆孔時，牙輪鉆頭在巖石上同時鉆進和回轉(zhuǎn)，對巖石產(chǎn)生靜壓力和沖擊動壓力作用，切削沖擊破碎巖石；將一定壓力和流量流速的壓縮空氣，通過鉆桿內(nèi)腔從鉆頭噴嘴噴出，將巖渣從孔底沿鉆桿不斷地排至孔外，直至形成所需孔深的鉆孔，在鉆進硬質(zhì)或極硬巖層時穿孔效率較高。但普通的牙輪鉆機排渣能力弱，鉆孔孔徑小，且鉆機體積及自重大，交通運輸不便，不適合水中鉆孔施工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種水中粧基鉆孔方法，對礦用牙輪鉆進行改進，使其適用于水中粧基成孔作業(yè)，利用其在鉆進硬質(zhì)或極硬巖層時穿孔效率較高的優(yōu)點，提高施工效率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種采用大直徑反循環(huán)牙輪鉆進行水中粧基鉆孔的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008](I)搭設(shè)便橋及水上施工平臺:自岸邊向水中搭設(shè)便橋，然后搭設(shè)連接便橋的長方形的水上施工平臺，沿長度方向?qū)⑹┕て脚_劃分為主平臺和輔平臺，主平臺位于粧位一側(cè)，用于安放鉆機，輔平臺位于粧位上方，輔平臺上預(yù)留鉆孔施工口 ；
[0009](2)鉆機就位:通過便橋?qū)⒋笾睆椒囱h(huán)牙輪鉆機運至施工平臺，安放在施工平臺的主平臺上；
[0010](3)安裝鉆桿:起豎大直徑反循環(huán)牙輪鉆機門式架，在門式架一側(cè)安裝鉆桿，鉆桿位于粧孔上方，在鉆桿的頂部安裝鉆桿加壓裝置；
[0011](4)設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng):在主平臺上設(shè)置一泥漿池，按普通反循環(huán)鉆的泥漿出漿結(jié)構(gòu)設(shè)置出漿管，出漿管一端與鉆桿內(nèi)腔連通，一端放置在泥漿池上方；泥漿池外側(cè)壁靠近底部設(shè)置一與泥漿池內(nèi)部連通的回漿管；
[0012](5)鉆孔施工:在粧孔處設(shè)置鋼護筒，根據(jù)粧孔處地質(zhì)巖層的硬度，在鉆桿下端安裝適當(dāng)?shù)难垒嗐@頭，啟動鉆機，鉆桿沿鋼護筒向下開始鉆孔；鉆孔過程中，將回漿管出水管的出口放置在鋼護筒上方，使粧孔內(nèi)的泥漿攜帶鉆渣通過鉆桿內(nèi)腔及出漿管流入泥漿池，泥漿沉淀后通過回漿管流回粧孔內(nèi)，再在河水中設(shè)置一潛水栗，通過潛水栗直接抽河水向粧孔內(nèi)補水；當(dāng)鉆孔進尺較慢時，通過鉆桿加壓裝置向鉆桿提供軸向壓力，加快鉆進速度，直至達到設(shè)計的粧孔深度。
[0013]本發(fā)明采用的大直徑反循環(huán)牙輪鉆機，綜合了旋挖鉆、沖擊鉆、反循環(huán)鉆、牙輪鉆的優(yōu)點，在硬質(zhì)或極硬質(zhì)地質(zhì)條件下，能加快鉆孔速度。本發(fā)明通過搭設(shè)特殊的施工平臺結(jié)構(gòu)，使之能承載大體積、大自重的大直徑反循環(huán)牙輪鉆機；使用獨特的鉆桿，具有很強的抗折、抗扭、承壓性能；在遇到不同硬質(zhì)巖層時可更換不同的牙輪鉆頭；采用鉆桿加壓裝置，當(dāng)鉆進過慢時可通過鉆桿加壓裝置對鉆桿及鉆頭增加軸向壓力，加大擠壓破碎和切巖能力，提高工效；本發(fā)明采用反循環(huán)鉆機的泥漿循環(huán)方式，但對泥漿的比重要求較低，可使用河水直接進行補水，減小造漿工序，避免對河水污染，在灌粧前提鉆，可減少普通鉆機灌粧前清孔的施工步驟；本發(fā)明具體實施過程中，不僅鉆孔效率高，而且通過對成孔的檢測，能滿足粧基的施工要求，有效保證施工質(zhì)量，降低成本。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的施工流程圖；
[0015]圖2是施工平臺的俯視平面圖；
[0016]圖3是施工平臺的橫向斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明采用的大直徑反循環(huán)牙輪鉆機的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是鉆桿段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是鉆桿段設(shè)置外螺紋一端的平面結(jié)構(gòu)圖，顯示定位卡的結(jié)構(gòu)；
[0020]圖7是鉆桿段的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖8是鉆桿加壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖9是三葉錐形鉆頭的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖10是三葉錐形鉆頭的底部平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖11是四葉輪齒鉆頭的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖12是四葉輪齒鉆頭的底部平面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一種采用大直徑反循環(huán)牙輪鉆進行水中粧基鉆孔的方法，包括以下步驟:
[0027](I)搭設(shè)便橋及水上施工平臺:自岸邊向水中搭設(shè)便橋，然后搭設(shè)連接便橋的長方形的水上施工平臺，沿長度方向?qū)⑹┕て脚_劃分為主平臺和輔平臺，主平臺位于粧位一側(cè)，用于安放鉆機，輔平臺位于粧位上方，輔平臺上預(yù)留鉆孔施工口 ；
[0028](2)鉆機就位:通過便橋?qū)⒋笾睆椒囱h(huán)牙輪鉆機運至施工平臺，安放在施工平臺的主平臺上；
[0029](3)安裝鉆桿及鉆桿加壓裝置:起豎大直徑反循環(huán)牙輪鉆機門式架，在門式架一側(cè)安裝鉆桿，鉆桿位于粧孔上方，在鉆桿的頂部安裝鉆桿加壓裝置；
[0030](4)設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng):在主平臺上設(shè)置一泥漿池，按普通反循環(huán)鉆的泥漿出漿結(jié)構(gòu)設(shè)置出漿管，出漿管一端與鉆桿內(nèi)腔連通，一端放置在泥漿池上方；泥漿池外側(cè)壁靠近底部設(shè)置一與泥漿池內(nèi)部連通的回漿管；
[0031](5)安裝鉆頭，鉆孔施工:在粧孔處設(shè)置鋼護筒，根據(jù)粧孔處地質(zhì)巖層的硬度，在鉆桿下端安裝適當(dāng)?shù)难垒嗐@頭，啟動鉆機，鉆桿沿鋼護筒向下開始鉆孔；鉆孔過程中，將回漿管出水管的出口放置在鋼護筒上方，使粧孔內(nèi)的泥漿攜帶鉆渣通過鉆桿內(nèi)腔及出漿管流入泥漿池，泥漿沉淀后通過回漿管流回粧孔內(nèi)，再在河水中設(shè)置一潛水栗，通過潛水栗直接抽河水向粧孔內(nèi)補水；當(dāng)鉆孔進尺較慢時，通過鉆桿加壓裝置向鉆桿提供軸向壓力，加快鉆進速度，直至達到設(shè)計的粧孔深度。
[0032]以下以一個具體的跨河橋梁粧基施工為例，對本發(fā)明進一步說明。
[0033]本實施例中，橋梁每跨橋墩處有4個粧位。以水中粧位的位置為參考標(biāo)準(zhǔn)，自岸邊向水中搭設(shè)一便橋，然后搭設(shè)一個寬10m，長30m的施工作業(yè)平臺。
[0034]所述施工平臺I的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，沿長度方向?qū)⑹┕て脚_劃分為主平臺10和輔平臺11，主平臺10位于粧位2—側(cè)，用于安放鉆機，輔平臺11位于粧位2上方，輔平臺上預(yù)留鉆孔施工口 111 ;整個施工平臺I采用鋼管粧101作為支撐基礎(chǔ)，沿平臺橫向在鋼管粧101頂部設(shè)置蓋梁102，所述蓋梁102采用2136工字鋼，即將兩根136工字鋼并焊。蓋梁102與鋼管粧101焊接連接。
[0035]沿平臺縱向在蓋梁102頂部，正對每一排鋼管粧處，設(shè)置一組貝雷梁103作為主梁，每一組貝雷梁103包括兩片單層貝雷梁，兩片單層貝雷梁用支撐架104連接；相鄰的兩組貝雷梁103之間通過斜拉撐105連接。
[0036]貝雷梁103搭設(shè)好后，在主平臺10 —側(cè)，在貝雷梁103頂部每隔一定間距設(shè)置一主平臺橫梁106，在主平臺橫梁106上每隔一定間距設(shè)置一縱梁107，縱梁107上鋪設(shè)主平臺面板108 (圖3中示出局部)。
[0037]所述主平臺橫梁106可采用125#工字鋼，相鄰主平臺橫梁按間距為90cm設(shè)置；所述縱梁107可采用112#工字鋼，相鄰縱梁按間距為30cm設(shè)置；主平臺面板108可采用8mm印花鋼紋板。
[0038]在輔平臺一側(cè)，在貝雷梁103上方每隔一定間距設(shè)置一輔平臺橫梁109，在輔平臺橫梁109上鋪設(shè)輔平臺面板110 (圖3中示出局部)，鋪設(shè)主平臺橫梁和輔平臺面板時，在正對粧位的上方預(yù)留鉆孔施工口 111。
[0039]所述輔平臺橫梁107可采用136工字鋼，相鄰輔平臺橫梁按間距為90cm設(shè)置，輔平臺面板可采用1.4cm厚的鋼板。
[0040]最后，為保證施工安全，可沿作業(yè)平臺長度方向，在作業(yè)平臺兩側(cè)，設(shè)置防護欄112。
[0041]施工平臺I搭設(shè)完成后，通過便橋?qū)⒋笾睆椒囱h(huán)牙輪鉆機運至施工平臺，安放在施工平臺的主平臺上。
[0042]如圖4所示是所述大直徑反循環(huán)牙輪鉆機3的整體結(jié)構(gòu)，包括履帶車31，履帶車上設(shè)有操作臺32、電機33、鉆機動力系統(tǒng)34、門式架35。
[0043]鉆機3就位后，起豎門式架35，在門式架35 —側(cè)安裝鉆桿36，鉆桿36位于粧位2上方。所述鉆桿36由多段鉆桿連接。
[0044]如圖5、圖6、圖7所示，鉆桿36為圓筒體，每段鉆桿36 —端外筒壁上設(shè)有外螺紋361，另一端連接一端帽362，所述端帽362的內(nèi)壁設(shè)有與所述外螺紋361配合的內(nèi)螺紋363。
[0045]本發(fā)明采用的鉆桿內(nèi)徑較大，至少為32cm，是普通反循環(huán)鉆桿的2倍。鉆桿是鉆頭的直接帶動者，施工中容易出現(xiàn)鉆桿扭轉(zhuǎn)過度和彎曲變形，造成斷管和脫管。為提高鉆桿的抗折、抗扭、承壓性能，避免斷管和脫管現(xiàn)象，本發(fā)明在每段鉆桿的外壁上，靠近所述外螺紋361處設(shè)有兩個突出于鉆桿外壁面的定位卡364，所述端帽362與鉆桿連接處焊接至少兩條相對的加強肋365。
[0046]參見圖4，本發(fā)明在鉆桿的頂部還設(shè)置有鉆桿加壓裝置37。如圖8所示，所述鉆桿加壓裝置37包括兩個滑輪組、一壓杠371、一固定聯(lián)結(jié)