一种潜孔钻钻孔的定位导向系统装置.pdf

本实用新型旨在提供一种潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，由搁置在护筒上的定位导向框架和导向管两部分组成，所述定位导向框架是由上钢板、下钢板和之间相连的支撑杆构成；其中，上钢板的外形大于护筒的外径，可搁架在护筒顶部；下钢板的外形小于护筒的内径，可深入到护筒内部；所述上、下钢板上对应地开设着有用于安装所述导向管的通孔；其中导向管的内径与潜孔钻的钻杆外径相适。本实用新型是基于岩石破碎理论的潜孔钻掏“蜂窝煤”工艺中要用到的一种导向新装置，可使入岩进尺效果显著，而且钻头损耗小，卡锤、掉锤现象减少，入岩效率高，大大节约施工成本，经济效益显著。

权利要求书
1.  一种潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，由搁置在护筒上的定位导向 框架和导向管两部分组成，其特征在于，所述定位导向框架是由上 钢板(1)、下钢板(2)和之间相连的支撑杆(3)构成；其中，上 钢板(1)的外形大于护筒的外径，可搁架在护筒顶部；下钢板(2) 的外形小于护筒的内径，可深入到护筒内部；所述上、下钢板(1、 2)上对应地开设着有用于安装所述导向管(4)的通孔；所述导向 管(4)的内径与潜孔钻的钻杆外径相适。

2.  根据权利要求1所述的潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，其特征在 于，所述上、下钢板(1、2)上的通孔在圆周上均匀设置，大小和 数量根据桩基和岩层硬度而定；孔与孔之间的距离保持在70-90cm。

3.  根据权利要求2所述的潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，其特征在 于，所述桩基的直径2.8m时，所述通孔的直径180mm，数量16个， 分2排设置，即内圆周4个，外圆周12个。

4.  根据权利要求2所述的潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，其特征在 于，所述桩基的直径2.2m时，所述通孔的直径180mm，数量12个， 分2排设置，即内圆周3个，外圆周9个。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的潜孔钻钻孔的定位导向系统装 置，其特征在于，所述上、下钢板(1、2)为圆形的8mm厚钢板制 成；其中上钢板(1)直径比护筒直径大20cm，下钢板(2)直径比 护筒直径小20cm。

6.  根据权利要求5所述的潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，其特征在 于，所述支撑杆(3)由若干根长1m的I18工字钢制成，并与上、 下钢板(1、2)为电焊固定连接。

7.  根据权利要求6所述的潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，其特征在 于，所述导向管(4)由内径150mm、壁厚5mm的镀锌管制成，一端 外露出所述上钢板(1)的表面10cm以上，一端直接搁置在河床面 上。

说明书一种潜孔钻钻孔的定位导向系统装置
技术领域
本实用新型涉及水中裸岩硬岩质钻孔桩的施工领域，具体地说，是 采用潜孔钻辅助冲击钻进行“蜂窝煤孔”式的施工时，需要用到的一种 潜孔钻钻孔的定位导向系统装置。
背景技术
21世纪后，随着科技不断进步，交通建设事业得到了快速的发展， 水中桥梁工程施工中遇到的难题也急需面临解决。水下钻孔桩施工时， 水中裸岩硬岩质钻孔桩的施工向来是桩基施工中的难点，因为水中裸岩 需要解决无覆盖层条件下护筒埋设易漏浆的问题，硬岩质需要解决成孔 过程中的进尺速度过慢的问题。
针对桩基直径大、岩层硬、入岩深度长，(钻机一开钻，入河床即为 裸岩或少量覆盖层，且入岩即为中风化花岗岩，强度在60MPa左右)，如 果采用常规冲击钻施工工艺，因岩层硬，钻头容易打爆，每天冲击进尺 不到20cm。
鉴于以上的问题和原理，发明人想到了隧道施工中的管棚工艺的潜 孔钻取小孔的方法。这种方法是基于岩石破碎机理：成孔前，对孔内岩 芯圆周进行破坏，增加岩层自由面，以降低其应力水平，使之有利于冲 击钻进一步钻进，提高其工作效率。
但为了能使潜孔钻在桥梁水中硬岩质桩基施工中应运，还需要解决 一个定位导向的问题。因为在潜孔钻掏“蜂窝煤”时，潜孔钻钻杆需要 有一个定位导向系统装置，以便在岩层面上按尺寸取孔，钻杆也可沿着 导向管一直搁置到岩层；在空压机吹孔时，钻渣可沿着导向管排到桩基 的外面，从而形成“蜂窝煤”孔，破坏整体坚硬的岩层，为冲击钻钻进 提高显著的效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种潜孔钻 钻孔的定位导向系统装置，好让潜孔钻钻杆沿着固定的位置一直接触到 岩层面，并让空压机吹出的钻渣能沿着导向管排到桩基外面。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种潜孔钻钻孔的定位导向系统装置，由搁置在护筒上的定位导向 框架和导向管两部分组成，其特征在于，所述定位导向框架是由上钢板、 下钢板和之间相连的支撑杆构成；其中，上钢板的外形大于护筒的外径， 可搁架在护筒顶部；下钢板的外形小于护筒的内径，可深入到护筒内部； 所述上、下钢板上对应地开设着有用于安装所述导向管的通孔；其中导 向管的内径与潜孔钻的钻杆外径相适。
作为本实用新型的进一步改进，所述上、下钢板上的通孔在圆周上 均匀设置，大小和数量根据桩基和岩层硬度而定；孔与孔之间的距离保 持在70-90cm。
作为本实用新型的进一步改进，所述桩基的直径2.8m时，所述通 孔的直径180mm，数量16个，分2排设置，即内圆周4个，外圆周12 个。
作为本实用新型的进一步改进，所述桩基的直径2.2m时，所述通 孔的直径180mm，数量12个，分2排设置，即内圆周3个，外圆周9 个。
作为本实用新型的进一步改进，所述上、下钢板为圆形的8mm厚钢 板制成；其中上钢板直径比护筒直径大20cm，下钢板直径比护筒直径小 20cm。
作为本实用新型的进一步改进，所述支撑杆由若干根长1m的I 18 工字钢制成，并与上、下钢板为电焊固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述导向管由内径150mm、壁厚5mm 的镀锌管制成，一端外露出所述上钢板的表面10cm以上，一端直接搁 置在河床面上。这样导向管就不需要与上钢板进行焊接固定，可以直接 可以搁置在定位框架上进行导向钻孔的工作。
与现有技术相比，对于硬岩质桩基，如采用传统冲击成孔，入岩进 尺缓慢；而本实用新型是基于岩石破碎理论的潜孔钻掏“蜂窝煤”工艺， 根据岩性特点，选用潜孔钻事先在桩基平面范围内钻取一定数量的小 孔，使岩石破碎后再用冲击钻钻进；并且在冲击钻钻进时，通过护筒处 理，杜绝了护筒漏浆，加快了进尺速度，入岩进尺效果显著，可达到传 统工法的4倍左右；而且钻头损耗小，卡锤、掉锤现象减少，入岩效率 高，大大节约施工成本，经济效益显著。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中的导向管结构示意图。
图3为桩基直径为2.8m时的钢板上通孔排布图。
图4为桩基直径为2.2m时的钢板上通孔排布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：
如图1、图2所示，本实用新型的潜孔钻钻孔的定位导向系统装置， 是由定位导向框架和导向管4这两部分组成。当水中桩基护筒埋设处理 好后，在现场用钢板和工字钢制作定位导向框架(具体型号根据计算确 定)，一般来说，定位导向框架采用8mm钢板和I 18工字钢制作，定位导 向框架的高度一般为1m，上下分别设置上钢板1和下钢板2，两块钢板之 间采用3根或5根1m长的I 18工字钢作为支撑杆3相连；其中，上钢板1直 径要比护筒直径大20cm，下钢板2直径比护筒直径小20cm，这样整个定 位框架可以搁置在护筒顶口，而下钢板2深入到护筒中去。
随后，在两块钢板上割潜孔数量的洞口，洞口直径考虑潜孔导向管 4的外径，一般取180mm。因为采用潜孔钻钻杆直径是130mm，桩护筒顶 到裸岩面最高高度为15m，所以导向管4一般采用内径为150mm壁厚5mm 的镀锌管，长度为护筒顶的10cm到河床面高差。
实际中，定位导向框架的上、下钢板的大小取决于桩基施工时护筒 的大小，割潜孔数量的多少也取决于桩基的大小和岩层的硬度，孔与孔 之间距离控制在80cm左右，潜孔钻取孔深度为裸岩面到桩基底标高以上 50cm处，从而保证桩底岩层的完整性。
图3为桩基的直径2.8m时的通孔数量，为16个，分2排设置，即内圆 周4个，外圆周12个；图4为桩基的直径2.2m时的通孔数量，为12个，分 2排设置，即内圆周3个，外圆周9个。
综上，本实用新型所述的潜孔钻钻孔定位导向系统装置为一种施工 简便，安全可靠性高，施工成本低的设计。实际施工中，第一步安装导 向定位框架，先采用吊机起吊下放到护筒内；下放到位后，由于上钢板 直径比护筒大20cm，直接由上钢板搁置在护筒上，整个定位导向框的受 力由上钢板承受；安装好定位导向框架后，导向管由吊机一根根插入定 位导向框架的预留通孔洞里，导向管一直插到河床面为止；至此，由定 位导向框架和导向管组成的定位导向系统装置全部安装到位，为潜孔钻 钻孔做好了准备。
施工前，要对工程地质、地貌、水文情况和设计参数进行研究，认 真分析设计提供的地质勘察报告，水文资料，设计图纸，实体考察河床 情况(或根据钻孔前期搭设栈桥等临时工程时的一些基础施工记录)， 对工程地质、地貌、水文、设计参数进行全面分析。对于河床，需了解 其覆盖层厚度及其平整度，裸岩高程；对于岩性地质，需了解岩石的成 因和种类，岩石构造及裂隙发育情况，岩石强度等等；对于设计参数， 明确桩径，嵌岩深度；确定从裸岩到设计桩底的长度。
针对工程不同河床、地址和孔径情况，对清洗河床的空压机、潜孔 钻机及其配套的空压机钻杆、钻头等施工机械与设备进行选择和优化。 对于岩石强度硬且嵌岩厚度深的桩基，一台冲击钻机至少要配置2个钻 头和数套锤牙，从而保证硬岩基层的进尺速度。相应配套设备清单理清 后，根据进度要求对机械和设备有序进场，进程由机械工程师对机械和 设备进行调试，从而保证正常施工。
钢护筒下放前，由水下作业班组(潜水班组)对河床面情况进行摸 查，对有少量覆盖层的部分进行吸砂并冲洗干净，确保河床面裸露基岩， 以保证钢护筒下放护筒封底后，护筒封底混凝土与裸岩面贴合紧密。
定位框架搁置在护筒上后，采用吊机把制作好的导向管沿定位框架 孔一直下放到裸岩面。导向管放置好后潜孔钻机就位，钻机型号为 TH368Y，钻杆顺着导向管接长取孔，平均10分钟进尺3m。取孔的碎渣 由17m3/min的空压机吹出。待取孔到设计桩底标高50cm时停止取孔， 然后开始取第二个孔，如此循环待一个桩基上所有的小孔取孔完成后， 进行第2根桩基取孔。
待孔位被掏“蜂窝煤”孔后，在护筒内倒入黄泥制浆，然后采用冲 击钻钻进。达到终孔深度时，用泥浆分离器完成第一次清孔，并用测绳 测定成孔深度。下完钢筋笼后，进行二次清孔。大口径二清采用气举反 循环。孔底沉渣厚度按设计要求控制，一般嵌岩桩不得大于5cm。
最后，还要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施 例。显然，本实用新型还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从 本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实 用新型的保护范围。