CN109026097B - 一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，具体包括如下步骤：步骤一：施工工作面开挖及孔位定位；步骤二：钻机就位、安装外套管钻具；步骤三：外钻头钻进成孔；步骤四：内钻头钻进成孔；步骤五：清孔并拔出内钻头；步骤六：下放锚杆；步骤七：一次常压注浆；步骤八：二次高压劈裂注浆。本发明采用外钻头全套管钻进护壁，外套管进入岩面，可在内钻头钻进过程中提供全套管护壁，确保松散地层的稳定，能够快速且高质量的成孔，操作简单、安全、可控，综合施工成本低、节能环保，适用于松散易塌地层的抗浮锚杆成孔施工。
Description
技术领域
本发明涉及地下结构抗浮锚杆技术领域，尤其涉及一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法。
背景技术
在地下结构抗浮设计的选择中，抗浮锚杆因其施工简单、快速、经济等特点而被广泛应用。抗浮锚杆施工工序主要包括成孔、锚杆制安、注浆等，锚杆制安、注浆都是通常的操作，不受外界环境条件的影响，而锚杆成孔则受场地地层条件影响极大，如钻孔时遇填土、淤泥质土、粉土、砂性土、砾砂层、卵石层、碎石层等松散易塌地层时，由于抗浮锚杆成孔通常多采用潜孔锤钻机钻进，孔底岩层受冲击成粉状后与水经高风压空气混合成浆液向孔外喷出，对冲壁产生较大的冲刷，容易造成孔壁坍塌，导致锚杆成孔困难。
因此，亟待设计一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效的地下结构松散地层易垮塌地层抗浮锚杆的双钻头护壁、成孔的施工方法，旨在解决现有技术中抗浮锚杆成孔易塌孔的难题。通过采用专用的锚固钻机，钻机配备大扭距、高频强冲击顶驱动力头，尤其对坍塌、破碎、风化岩及卵砾石和砂层有良好的适应性；成孔时，工序安排上先采用外钻头敝开式筒式环状合金钻头钻进，钻进时不破碎地层，只将套管钻至基岩面，主要起到钻进导向和护壁作用；护壁外套管就位后，松开外钻头连接，动力排渣头再连接内钻头破碎地层钻进，直至设计锚固深度；最后下入锚杆、注浆工序完成抗浮锚杆的施工，能够快速且高质量的成孔，操作简单、安全、可控，综合施工成本低、节能环保。
根据本发明实施例的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，具体包括如下步骤：
步骤一：施工工作面开挖及孔位定位，准备进行抗浮锚杆施工前利用挖机对即将施工的场地进行开挖、整平，施工工作面的高度需高于底板标高面0.2～0.3m，并利用水准仪控制工作面标高，随后测量员定出锚杆施工孔位，并在地面标记；
步骤二：钻机就位、安装外套管钻具，钻机到达指定位置后，将排渣头连接于钻机动力头位置，将带外钻头的第一节外套管与排渣头相连接，然后调整钻机机架臂的竖向位置，使外套管和套管夹具对准孔位；
步骤三：外钻头钻进成孔，开动钻机，外钻头先行工作，外钻头环向钻进，钻进过程中的地下水由外套管底部上至排渣头侧壁上的排渣口，并携带钻渣由排渣头排出，随着钻进孔深加长，松开排渣头与外钻头的第一节外套管的连接，不断加长外套管的长度，循环钻进直至设计岩面；
步骤四：内钻头钻进成孔，松开排渣头处与外套管的连接，将带内钻头的钻杆顶部与排渣头连接，随后开动钻机同时注入清水进行内钻头破碎钻进，高压清水由钻杆内的内管进入并排至孔底，携带钻渣由内管与外套管间的空腔返回，最终由外套管管口排出，随着钻进孔深加长，松开排渣头处第一节内管，不断加长内管的长度，循环钻进直至设计需入岩的深度；
步骤五：清孔并拔出内钻头，当钻进达到设计锚杆深度时，高压水泵继续泵水，上下抽动内管，用水清渣，水清后停止泵水，并将内管从外套管内全部取出；
步骤六：下放锚杆，清孔完成后立即将按设计要求制作好的锚杆下放入孔内，保证锚杆竖直并下放至设计孔深；
步骤七：一次常压注浆，锚杆下放完成后，开动注浆泵，通过一次注浆管向孔内注入拌制好的水泥浆；待返出浆液的浓度与拌制浆液的浓度相同时停止一次注浆，完成后拔除外套管；待外套管全部拔出后，通过一次注浆管对孔内进行补浆，直至孔口返浆；
步骤八：二次高压劈裂注浆，在一次注浆体初凝后、终凝前，在常温下2.5～3h间，对孔内进行二次高压劈裂注浆，使浆液在高压下被压入孔内壁的土体中，二次注浆压力为2.0～3.0MPa，待孔口返浆停止注浆，即完成施工。
在上述方案基础上，在所述步骤一中，修整工作面的同时需在无锚杆区域挖出一个集水池并沿锚杆水平方向挖出一段沟槽。
在上述方案基础上，在所述步骤二中，钻机选用BHD-150型多功能全液压锚杆钻机。
在上述方案基础上，所述钻具包括外钻头与内钻头，所述外钻头的外套管和内钻头钻杆的两端均设有丝扣，一端与排渣头连接，另一端与相对应的钻杆连接。
在上述方案基础上，所述排渣头为嵌套式排渣头，采用排渣头将内钻头、外钻头依次内外层连接，所述排渣头内设丝扣，一端连接动力头，另一端依次连接外钻头的外套管、内钻头的内管。
在上述方案基础上，在所述步骤二中，钻进中遇到块石，根据块石大小调整钻进方式，对于较小的块石直接用合金环状钻头进行破碎处理；对于较大的块石，则采用潜孔锤引孔进行处理。
在上述方案基础上，在所述步骤六中，在孔口预留0.6m长度，钢筋放入孔内前先进行清理。
在上述方案基础上，在所述步骤七中，水泥采用P.O.42.5R型普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45～0.50，注浆压力为0.8MPa。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1、本发明采用外钻头全套管钻进护壁，外套管进入岩面后可在内钻头钻进过程中为其提供全套管护壁，能够确保松散地层的稳定，能够快速成孔，确保了成孔的质量；
2、能够适用于松散易塌地层的抗浮锚杆成孔施工，亦适用于松散易塌地层的预应力锚索、锚杆施工；
3、采用了排渣头将外钻头、内钻头依次连接于一端，可快速进行内外钻头的施工转换，连接、拆卸钻杆便利，操作简单、安全、可控；
4、本发明所使用BHD系列锚杆钻机为电动力，使钻机更节能、更环保；
5、通过在钻机上专门配备了一台小型柴油机，以便在钻机不方便接电时能完成自行移动，能够提高该锚杆钻机的移运效率；
6、施工过程中所需配套设备除钻具外均能沿用传统抗浮锚杆的施工设备，外套管、外钻头、内管、内钻头等施工用具均能通过加工制作，施工过程中的正常维修和保养也较简便、快捷，加之成孔效率高，其综合施工成本低。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法的施工工艺流程图；
图2为本发明提出的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法的排渣头与外钻头外套管的连接示意图；
图3为本发明提出的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法的内钻头钻进排渣示意图；
图4为本发明提出的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法的内钻头钻进返渣示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参照图1，以抗浮锚杆直径130mm为例，一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，具体施工工艺包括如下步骤：
步骤一：施工工作面开挖及孔位定位，准备进行抗浮锚杆施工前利用挖机对即将施工的场地进行开挖、整平，施工工作面的高度需高于底板标高面0.2～0.3m，并利用水准仪控制工作面标高，随后测量员定出锚杆施工孔位，并在地面标记；
步骤二：钻机就位、安装外套管钻具，钻机到达指定位置后，将排渣头2连接于钻机动力头位置，将带外钻头5的第一节外套管4与排渣头2相连接，然后调整钻机机架臂的竖向位置，使外套管4和套管夹具对准孔位；
步骤三：外钻头5钻进成孔，开动钻机，外钻头5先行工作，外钻头5环向钻进，钻进过程中的地下水由外套管4底部上至排渣头2侧壁上的排渣口3，并携带钻渣由排渣头2排出，随着钻进孔深加长，松开排渣头2与外钻头5的第一节外套管4的连接，不断加长外套管4的长度，循环钻进直至设计岩面；
步骤四：内钻头7钻进成孔，松开排渣头2处与外套管4的连接，将带内钻头7的钻杆6顶部与排渣头2连接，随后开动钻机同时注入清水进行内钻头7破碎钻进，高压清水由钻杆6内的内管进入并排至孔底，携带钻渣由内管与外套管4间的空腔返回，最终由外套管4管口排出，随着钻进孔深加长，松开排渣头2处第一节内管，不断加长内管的长度，循环钻进直至设计需入岩的深度；
步骤五：清孔并拔出内钻头7，当钻进达到设计锚杆深度时，高压水泵继续泵水，上下抽动内管，用水清渣，水清后停止泵水，并将内管从外套管4内全部取出；
步骤六：下放锚杆，清孔完成后立即将按设计要求制作好的锚杆下放入孔内，保证锚杆竖直并下放至设计孔深，
步骤七：一次常压注浆，锚杆下放完成后，开动注浆泵，通过一次注浆管向孔内注入拌制好的水泥浆；待返出浆液的浓度与拌制浆液的浓度相同时停止一次注浆，完成后拔除外套管4；待外套管4全部拔出后，通过一次注浆管对孔内进行补浆，直至孔口返浆；
步骤八：二次高压劈裂注浆，在一次注浆体初凝后、终凝前，在常温下2.5～3hh间，对孔内进行二次高压劈裂注浆，使浆液在高压下被压入孔内壁的土体中，二次注浆压力为2.0～3.0MPa，待孔口返浆停止注浆，即完成施工。
其中，在步骤一中，修整工作面的同时需在无锚杆区域挖出一个集水池并沿锚杆水平方向挖出一段沟槽；在步骤二中，钻机选用BHD-150型多功能全液压锚杆钻机；
钻具包括外钻头5与内钻头7，外钻头5的外套管4和内钻头7的钻杆6的两端均设有丝扣，一端与排渣头2连接，另一端与相对应的钻杆6连接，外钻头5为敝开式筒式钻头，前端为合金环状钻头，外钻头5与外套管4相连，即为外套管4的一部分，主要承担前端先导钻进作用，外钻头5将钻进岩层，在钻进过程中外钻头不破碎地层，主要为内钻头7钻进时起到成孔护壁作用，外钻头5外径150mm、内径130mm、壁厚10mm，外套管4间用丝扣连接，内钻头7为三角钻头破碎钻进，外径70mm、内径50mm、壁厚10mm，钻杆6的内管接φ115mm全合金潜孔锤钻头，其在空压机的作业下起钻进破碎渣土及入岩的作用；
排渣头2为嵌套式排渣头，采用排渣头2将内钻头7、外钻头5依次内外层连接，长60cm，排渣头2内设丝扣，一端连接动力头1，另一端依次连接外钻头5的外套管4、内钻头7的内管，周身局部开有小口作为排渣出口3，具体结构参照图2，在外钻头5工作时，如有地下水，水由外套管4底部上返至排渣口3，携带钻渣由排渣头2排出，内钻头7破碎钻进时，水由钻杆6进入，上返携带出的钻渣由钻杆6与外套管4间的间隙返回，从外套管4管口排出；
参照图3-4，外钻头5的钻进过程中，钻进前，先将第一节外套管4通过与动力头1连接的排渣头2前端丝扣连接上，开动钻机后外钻头5先行开始环向钻进，遇地下水丰富时，地下水由外套管4底部上至排渣口3排出；内钻头7的钻进过程中，松开外套管4与排渣头2处的连接，将内钻头7顶端的钻杆6与排渣头2连接，并开动钻机同时注入清水开始内钻头7的钻进，进行环向破碎钻进，高压清水由内钻头7钻杆6的内管进入至孔底，并携带钻渣由内管与外套管4间空腔上返，由外套管4管口排出；
在步骤二中，钻进中遇到块石，根据块石大小调整钻进方式，对于较小的块石直接用合金环状钻头进行破碎处理；对于较大的块石，则采用潜孔锤引孔进行处理；在步骤六中，在孔口预留0.6m长度，钢筋放入孔内前先进行清理；在步骤七中，水泥采用P.O.42.5R型普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45～0.50，注浆压力为0.8MPa。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤一：施工工作面开挖及孔位定位，准备进行抗浮锚杆施工前利用挖机对即将施工的场地进行开挖、整平，施工工作面的高度需高于底板标高面0.2～0.3m，并利用水准仪控制工作面标高，随后测量员定出锚杆施工孔位，并在地面标记；
步骤二：钻机就位、安装外套管钻具，钻机到达指定位置后，将排渣头连接于钻机动力头位置，将带外钻头的第一节外套管与排渣头相连接，然后调整钻机机架臂的竖向位置，使外套管和套管夹具对准孔位；所述钻具包括外钻头与内钻头，所述外钻头的外套管和内钻头钻杆的两端均设有丝扣，一端与排渣头连接，另一端与相对应的钻杆连接；所述排渣头为嵌套式排渣头，采用排渣头将内钻头、外钻头依次内外层连接，所述排渣头内设丝扣，一端连接动力头，另一端依次连接外钻头的外套管、内钻头的内管；
步骤三：外钻头钻进成孔，开动钻机，外钻头先行工作，外钻头环向钻进，钻进过程中的地下水由外套管底部上至排渣头侧壁上的排渣口，并携带钻渣由排渣头排出，随着钻进孔深加长，松开排渣头与外钻头的第一节外套管的连接，不断加长外套管的长度，循环钻进直至设计岩面；
步骤四：内钻头钻进成孔，松开排渣头处与外套管的连接，将带内钻头的钻杆顶部与排渣头连接，随后开动钻机同时注入清水进行内钻头破碎钻进，高压清水由钻杆内的内管进入并排至孔底，携带钻渣由内管与外套管间的空腔返回，最终由外套管管口排出，随着钻进孔深加长，松开排渣头处第一节内管，不断加长内管的长度，循环钻进直至设计需入岩的深度；
步骤五：清孔并拔出内钻头，当钻进达到设计锚杆深度时，高压水泵继续泵水，上下抽动内管，用水清渣，水清后停止泵水，并将内管从外套管内全部取出；
步骤六：下放锚杆，清孔完成后立即将按设计要求制作好的锚杆下放入孔内，保证锚杆竖直并下放至设计孔深；
步骤七：一次常压注浆，锚杆下放完成后，开动注浆泵，通过一次注浆管向孔内注入拌制好的水泥浆；待返出浆液的浓度与拌制浆液的浓度相同时停止一次注浆，完成后拔除外套管；待外套管全部拔出后，通过一次注浆管对孔内进行补浆，直至孔口返浆；
步骤八：二次高压劈裂注浆，在一次注浆体初凝后、终凝前，在常温下2.5～3h间，对孔内进行二次高压劈裂注浆，使浆液在高压下被压入孔内壁的土体中，二次注浆压力为2.0～3.0MPa，待孔口返浆停止注浆，即完成施工。
2.根据权利要求1所述的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，其特征在于：在所述步骤一中，修整工作面的同时需在无锚杆区域挖出一个集水池并沿锚杆水平方向挖出一段沟槽。
3.根据权利要求1所述的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，其特征在于：在所述步骤二中，钻机选用BHD-150型多功能全液压锚杆钻机。
4.根据权利要求1所述的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，其特征在于：在所述步骤二中，钻进中遇到块石，根据块石大小调整钻进方式，对于较小的块石直接用合金环状钻头进行破碎处理；对于较大的块石，则采用潜孔锤引孔进行处理。
5.根据权利要求1所述的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，其特征在于：在所述步骤六中，在孔口预留0.6m长度，钢筋放入孔内前先进行清理。
6.根据权利要求1所述的一种抗浮锚杆双钻头成孔施工方法，其特征在于：在所述步骤七中，水泥采用P.O.42.5R型普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.45～0.50，注浆压力为0.8MPa。
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