[发明专利]一种钻孔桩成孔方法及设备

说明书

本发明涉及钻探工程技术领域，特别是适应多数地层条件的一种钻孔桩成孔方法及设备。

现有的钻孔桩成孔方法有很多种类，问题是一种成孔方法只能适应少数地层条件，这是由于碎岩钻进方法与排渣出孔钻进工艺往往不能相互适应造成的。如泥浆循环回转钻成孔法，采用的是回转碎岩钻进方法和泥浆循环排渣钻进工艺，由于泥浆只能携带细小的钻渣出孔，而回转碎岩方法不易分离粘土颗粒，很难破碎卵石和花很多时间碎细岩石。再如冲抓钻成孔法，采用的是冲击碎岩钻进方法和提钻出孔排渣钻进工艺，由于抓瓣从孔壁向孔心合拢抓取钻渣，钻头可装载块状粘土、大粒径卵石、粗略破碎的岩石出孔，但是，冲击钻进方法难以将抓瓣送入密实、坚硬的地层内。

在钻探工程技术领域里，地层条件决定成孔方法类型，而成孔方法类型又决定成孔设备的型式。所以，现有的成孔设备也存在与上述相同的问题及其它一些缺点。

本发明的目的是提供一种钻孔桩成孔方法及设备，以解决一种成孔方法只能适应少数地层条件的问题，消除碎岩钻进方法与排渣出孔钻进工艺不相适应的原因，使本发明提供的钻孔桩成孔方法能适应多数地层条件，提供的成孔设备也比较简单和操作方便。

本发明的目的是这样实现的：

采用旋抓钻成孔方法，包括：先取芯或全面回转切削破碎土石钻进，然后，抓斗出孔排渣，或泥浆循环排渣，或抓斗出孔和泥浆循环复合排渣，重复钻进、排渣过程，直至成孔。

为实施上述成孔方法，所提供的成孔设备具有钻头、伸缩钻杆、回转动力机、升降机、钻架和移架装置。其中，钻头是回转钻头，包括：筒式取芯钻头，由取芯钻进的刃圈和刃圈座相连而成，刃圈下端安有耙齿或滚齿，刃圈座上部通过联接销与导环相连；具有开合机构的抓斗，它至少有2个抓瓣；全面钻进刃架，与刃圈以联接件相连。此种成孔设备属全能型，可用于复杂地层钻进，如含有基岩、特大块石地层钻进。

如果将上述设备中的钻头，拆除全面钻进刃架，则可以适用于卵石、小块石地层钻进。再拆除筒式取芯钻头，仅保留抓斗，则适用于粘土、变径桩孔钻进。

为实施泥浆循环排渣工艺，应在抓斗中的各抓瓣上安有喷管，此喷管经中心管、旋转接头连通伸缩钻杆而构成泥浆循环通道，以适应粉细砂层钻进。

为便于运渣，可以在上述钻塔上安装一个绕钻塔作平面转动的运渣吊机。为便于移架作业，可以在单层底盘上安装滚轮，此滚轮轮缘与滚管相吻合。

本发明的优点主要有如下几点：

其一，一机多用，可以适应多数地层条件，包括卵砾石和漂石层，使钻进工艺及成孔设备变得比较简单。

其二，可实施多种截面桩孔钻进，包括地下连续墙墙槽和用于逆筑法施工的中间支承柱柱孔。

其三，可在孔内调节抓瓣开度，因此可在圆截面桩孔中施钻变径桩孔，包括扩底桩孔，从而有利于推广单位工程量承载能力大的变径桩。

其四，改变抓瓣的型式及安装方式，可在圆截面桩孔中或者在两个圆截面桩孔之间施钻矩形截面和矩形组合截面桩孔。

其五，钻进效率高，施工方便，尤其是在桩孔中有多种地层分布时效果突出。因为，在粘性土层不需将钻渣研磨成泥浆；在卵砾石层可不经破碎工序；在漂石层可以不经破碎或经部分破碎工序，即可以由抓斗直接排出钻渣。

其六，可不用或少用泥浆，减少桩孔施工中对环境的污染。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中具有开合机构2的钻头1的结构示意图。

图3、图4分别是图2中钻头1的结构示意图。

图5是图1中伸缩钻杆6内装有伸缩芯管及钻具吊绳51的结构示意图。

为适应多种地层结构的特点，本发明提供了旋抓钻成孔方法及设备。

一、方法实施例

先取芯或全面回转切削破碎土石钻进，然后，由抓斗出孔排渣，或由泥浆循环排渣，或由抓斗出孔和泥浆循环复合排渣，重复钻进、排渣过程，直至成孔。

其中，由取芯钻进和抓斗出孔排渣组成的旋抓钻成孔方法是：在动力机驱动下，钻头回转，钻头刃具沿孔壁切削破碎圆环形孔底，抓瓣随刃具进入孔底地层内，钻进一定深度后，抓瓣由孔壁向桩孔中心合拢抓取钻渣，各瓣抓瓣合拢后形成一向上敞开的抓斗并盛放钻渣，然后出孔排渣，再钻进、排渣，直至成孔。

二、设备实施例