一种多工艺桩孔施工方法

专利名称：一种多工艺桩孔施工方法
技术领域：
本发明涉及钻探工程技术领域，特别是涉及一种多工艺桩孔施工方法。
背景技术：
本发明背景技术的内容较多，故分为以下五个部分造孔方法的传承；桩孔施工方法；桩孔施工方法的适用性；桩孔施工方法的组成特点；桩孔施工方法的问题。第一部分造孔方法的传承。造孔方法的传承分为造孔方法的传承顺序；造孔方法的传承方式；造孔方法的 传承特点；造孔方法的传承问题。以下是造孔方法的传承顺序。为了解桩孔施工方法的历史发展，发明人制作了附图11和附图2，即基本造孔方法出现时间顺序和基本造孔方法传承顺序。以下说明附图11和附图12。图中将向地下钻孔的方法，统称为造孔方法。在附图11和附图12中，既有其它井孔施工方法，又有桩孔施工方法(或称桩孔施工钻)，而且，在传承过程中，其它井孔施工方法在先，桩孔施工方法在后。之所以将附图11和附图12中的造孔方法称为基本造孔方法，是因为图中的一种造孔方法，还可以细分成多种造孔方法。造孔方法由钻进设备和钻进工艺组成，其中，钻进工艺由破岩工艺和排碴工艺组成(见文献[I])。按钻进工艺，图中的造孔方法共有四种类型，即垂直破岩运载排碴类(附图I和附图2中的第一类)；垂直破岩流体排碴类(附图I和附图2中的第二类)；水平破岩运载排碴类(附图I和附图2中的第三类)；水平破岩流体排碴类(附图I和附图2中的第四类)。垂直破岩运载排碴类钻进工艺，由垂直破岩工艺和运载排碴工艺组成；垂直破岩流体排碴钻进工艺，由垂直破岩工艺和流体排碴工艺组成；水平破岩运载类钻进工艺，由水平破岩工艺和运载排碴工艺组成；水平破岩流体排碴类钻进工艺，由水平破岩工艺和流体排碴工艺组成。垂直破岩工艺破岩力的方向与钻掘面垂直；水平破岩工艺的一部分破岩力的方向与钻掘面垂直、一部分破岩力的方向与破岩面平行。运载排碴工艺不需要流休参与排碴；流体排碴工艺必须要有流体参与排碴。流体排碴工艺有断续循环排碴和连续循环排碴之分，断续循环排碴如抽筒排碴工艺等，连续循环排碴如正循环排碴工艺等。通常，正、反循环回转钻和正、反循环冲击回转钻造孔方法的钻进工艺，归于不同的类型，本发明之所以将它们归于同一类型，是因为下述原因。正、反循环回转钻造孔方法的钻进工艺，由静压给进回转破岩工艺和正、反循环排碴工艺组成，在静压给进回转破岩工艺中，包括有静压给进作业和回转作业。静压给进作业的目的，是将切削具压入地层内，为回转作业切削土体提供先决条件；回转作业的目的，是分散或钻挖土体。正、反循环冲击回转钻造孔方法的钻进工艺，由冲击给进回转破岩工艺和正、反循环排碴工艺组成，在冲击给进回转破岩工艺中，包括有冲击给进作业和回转作业。冲击给进作业的目的，是将切削具击入地层内，为回转作业剪切岩体提供先决条件；回转作业的目的，是剪切岩体。静压力和冲击力都是垂直破岩力，如果，将冲击给进回转破岩工艺归于水平、垂直破岩工艺类，将正、反循环冲击回转钻造孔方法的钻进工艺归于水平、垂直破岩循环排碴类，那么，静压给进回转破岩工艺也应归于水平、垂直破岩工艺类，正、反循环回转钻造孔方法的钻进工艺也应归于水平、垂直破岩循环排碴类。 包括有水平、垂直破岩力的破岩工艺有两种，一种是复合破岩工艺，一种是联合破岩工艺，二者的区别在于前者的垂直、水平破岩作业是同时进行的，后者的垂直、水平破岩作业不是同时进行的。如果，将复合破岩工艺和联合破岩工艺，同归于水平、垂直破岩工艺类，不便于区分包括有复合破岩工艺的钻进工艺、和包括有联合破岩工艺的钻进工艺。包括有泥浆、运载排碴作业的排碴工艺有两种，一种是复合排碴工艺，一种是联合排碴工艺，二者的区别在于前者的泥浆、运载排碴作业排出的是同一钻碴，后者的泥浆、运载排碴作业排出的不是同一钻碴。如果，将复合排碴工艺和联合排碴工艺，同归于泥浆、运载排碴工艺类，不便于区分包括有复合排碴工艺的钻进工艺、和包括有联合排碴工艺的钻进工艺。因此，将抽筒排碴工艺归于泥浆排碴类。以下按类型说明附图11和附图12中造孔方法出现的时间。以下说明第一类造孔方法出现的时间。洛阳铲出现在15世纪初期的中国，依据是洛阳铲钻在“明代中叶即流传于民间”(百度百科洛阳铲)。冲抓钻出现的具体时间不能确定。在地球科学辞典(地质学术语查询-地球科学辞典-甘肃省地矿局)钻探工程学科内的冲抓锥词目中，没有冲抓钻的出现时间；文献检索结果是冲抓钻1965年出现于中国(见文献[3]);按复杂程度判断，冲抓钻出现的时间应在全套管冲抓钻出现之前。全套管冲抓钻(贝诺特法)20世纪50年代初出现于法国(见文献[4])。压抓钻与泥浆护壁地下连续墙相伴而生，1950年泥浆护壁地下连续墙在意大利米兰出现(百度百科地下连续墙)。以下说明第二类造孔方法出现的时间。人力冲击钻出现在距今2000多年(见文献[5])的中国。冲击钻出现于19世纪初期(见文献[6])，冲抓钻也应出现于该时期。反循环冲击钻出现于20世纪70年代初期的意大利(见文献[7])。以下说明第三类造孔方法出现的时间。人力回转钻(包括人力勺形斗钻、人力螺旋钻等)出现的具体时间不能确定。“古代的文化遗址和墓葬的探查等都是用人力冲击、回转造孔方法来完成的”(见文献[2])，据此推断，人力回转钻与洛阳铲同时出现在15世纪初期的中国。锅锥钻出现的时间早于钢绳冲击钻和冲抓钻、晚于人力回转钻，即在15世纪初期与19世纪初期之间，依据是“锅锥中国劳动人民创造的一种用人力或人力与机动相配合的回转式打井工具”(地球科学辞典-钻探工程-锅锥)。螺旋钻1940年出现于美国(见文献[8])。钻斗钻(或称 旋挖钻)二战前出现于美国(见文献[9])。以下说明第四类各造孔方法出现的时间。正循环回转钻1862年出现于瑞士 (见文献[10])。反循环回转钻出现1951年出现于前联邦德国(见文献[11])。正循环冲击回转钻(或称小口径潜孔锤)20世纪60年代出现于前苏联(见文献)。正循环冲击回转钻(或称大口径潜孔锤)目前(2010年初)仍在发展中。以下是造孔方法的传承方式
造孔方法的传承方式有2种，即改变方式和改善方式。造孔方法的组成内容包括钻进设备和钻进工艺，其中钻进工艺的组成内容包括破岩工艺和排碴工艺。改变方式是改变传者钻进工艺的组成内容，例如由正循环回转钻到反循环回转钻。正循环回转钻的钻进工艺的组成内容包括静压给进回转全面破岩工艺；正循环排碴工艺。反循环回转钻的钻进工艺的组成内容包括静压给进回转全面破岩工艺；反循环排碴工艺。比较二者钻进工艺的组成内容可知，由正循环回转钻到反循环回转钻，用的改变方式。在第一类造孔方法中，采用改变方式的有洛阳铲钻一冲抓钻；冲抓钻一全套管冲抓钻；冲抓钻一压抓钻。在第二类造孔方法中，采用改变方式的有冲击钻一反循环冲击钻。在第三类造孔方法中，没有采用改变方式的传承。在第四类造孔方法中，采用改变方式的有正循环回转钻一正循环冲击回转钻；正循环回转钻一反循环回转钻；反循环回转钻一反循环冲击回转钻。改善方式是改善钻进设备对传者钻进工艺的适应性。例于由锅锥钻到钻斗钻。锅锥钻的钻进工艺的组成内容包括回转全面破岩工艺；锅锥钻头运载排碴工艺。钻斗钻的钻进工艺的组成内容包括回转全面破岩工艺；钻斗钻头运载排碴工艺。二者钻进工艺组成项目的数量相同，组成内容中仅排碴工艺略有不同，说明从锅锥钻到钻斗钻，通过的主要是改善方式。在第一类造孔方法中，没有采用改善方式的传承。在第二类造孔方法中，采用改善方式的有人力冲击钻一冲击钻。在第三类造孔方法中，采用改善方式的有人力勺形斗钻一锅锥钻；一锅锥钻一钻斗钻；人力螺旋钻一螺旋钻。在第四类造孔方法中，没有采用改善方式的传承。以下是造孔方法的传承特点。造孔方法的传承特点是针对传者的某个应用问题，通过改变传者的钻进工艺或改善钻进设备对传者钻进工艺的适应性，提供一种钻进工艺类型与传者相同的造孔方法。例如由正循环回转钻到反循环回转钻。
正循环回转钻的一个应用问题，是在造大直径孔时钻速低，原因是泥浆从孔底向地面的流速低，具体原因是正循环排碴时，泥浆携带钻碴通过钻杆与孔壁之间的环状空间出孔，由于过流面积大，泥浆和钻碴出孔慢。针对上述问题及原因，人们首先对正循环回转钻的钻进工艺做了以下改变，即通过用反循环排碴工艺置换正循环排碴工艺，组成了与正循环回转钻进工艺类型相同的反循环回转钻进工艺；然后提供了满足反循环回转钻进工艺要求的反循环回转钻进设备；最终组成了反循环回转钻。反循环回转钻进工艺在排碴时，携带钻碴的泥浆通过钻杆空腔从孔底向地面，钻杆空腔的过流面积小，泥浆和钻碴的流速大、出孔快，由此，反循环回转钻很好地解决了正循环回转钻，在造大直径孔时钻速低的问题。
例如由冲击钻到反循环冲击钻。冲击钻的冲击钻进工艺，由冲击全面(全部孔底面)破岩工艺和抽筒排碴工艺组成。冲击钻的一个应用问题，是钻碴的重复破碎，原因是破岩、排碴作业分时进行。针对上述问题及原因，人们首先对冲击钻的钻进工艺做了以下改变，即通过用反循环排碴工艺置换抽筒排碴工艺，组成了与冲击钻进工艺类型相同的反循环冲击钻进工艺；然后提供了满足反循环冲击钻进工艺要求的反循环冲击钻进设备；最终组成了反循环冲击钻。反循环冲击钻进时，破岩、排碴作业同时进行，很好地解决了冲击钻进时的钻碴重复破碎问题。例如由锅锥钻到钻斗钻。锅锥钻的一个应用问题，是钻速太低，原因是钻碴出孔太慢，具体原因是锅锥钻造孔设备使用的是连接式钻杆，钻头运载钻碴出孔时，需要逐节拆卸钻杆，钻头入孔时又需要逐节接装钻杆。针对上述问题及原因，通过改善钻进设备对锅锥钻进工艺的适应性，即用伸缩钻杆置换了锅锥钻进设备的连接式钻杆，用与伸缩钻杆相适应的钻桅、全方位回转式底盘、自行式底座置换了锅锥钻造孔设备的钻架，组成了钻斗钻。由于采用了伸缩钻杆，钻斗钻很好地解决了锅锥钻钻速太低的问题。以下是造孔方法的传承问题。造孔方法传承的问题是，传承难以为继，即
自20世纪50年代初全套管冲抓钻面世以来，第一类造孔方法就一直没有实质性地进
展；
自20世纪70年代初反循环冲击钻面世以来，第二类造孔方法就一直没有实质性地进
展；
自二战前钻斗钻(或称旋挖钻)面世以来，第三类造孔方法就一直没有实质性地进展； 自1951年反循环回转钻面世以来，第四类造孔方法就一直没有实质性地进展。造孔方法的传承难以为继的原因，是造孔方法的发展不充分。造孔方法的发展不充分的原因，是造孔方法的钻进工艺的平行发展。造孔方法的钻进工艺平行发展的原因，是承者的钻进工艺类型沿袭传者钻进工艺类型。
承者钻进工艺类型沿袭传者钻进工艺类型的原因，是解决传者的某个应用问题，承者不需要改变传者的钻进工艺类型。形状不同的桩孔、性质不同的地层对造孔方法有差异很大的要求，如果，我们针对已有的各种造孔方法的共有问题提供解决方案，就有可能产生钻进工艺新类型，就有可能解决造孔方法的传承问题。针对已有各种造孔方法的共有问题提供解决方案，需要先了解已有各种造孔方法的共有问题。本发明的目的，是要提供一种桩孔施工方法技术方案，因此，需要了解的只是已有各种桩孔施工方法的共有问题。第二部分桩孔施工方法。桩孔施工方法分为桩孔施工钻的定义；现有桩孔施工钻的组成。以下是桩孔施工钻的定义。在《钻探工艺学》(李世忠.钻探工艺学[M].北京地质出版社，1992年)中，工程地质及施工钻是钻探工艺学的分支，工程施工钻是工程地质及施工钻的分支。按应用领域，工程施工钻分为基桩工程施工钻；地基处理工程施工钻；其它(矿井、核试验井等)工程施工钻。按是否排土，基桩分为排土桩和非排土桩；按孔内是否有地下水或护壁泥浆，排土桩施工方法分为湿作业法和干作业法；按桩截面的大小，排土桩分为大桩、中桩和小桩；排土桩的施工方法分为成孔方法和成桩方法。本发明所述的桩孔施工钻，是用湿作业法施工排土桩大桩(桩径或桩宽> 600mm)桩孔的造孔方法，其中包括既可用湿作业法施工排土桩大桩桩孔、又可用干作业法施工排土桩大桩桩孔的造孔方法。工程施工钻当初是“初步形成”的、“还再迅速向前发展”的、“钻探技术的一个专门的分支”;其后，没有人将工程施工钻作为钻探技术的一个分支进行继续研究；现在，工程施工钻仍然是尚未完全形成的钻探技术的一个专门分支，对桩孔施工钻也没有确切的定义。工程施工钻未成系统的原因之一，是按钻进过程描述桩孔施工钻。钻进过程能区分各种桩孔施工钻，但不能反映各种桩孔施工钻共有的区别技术特征，因此，按钻进过程不能定义桩孔施工钻。为了解各种桩孔施工钻的共有组成问题，以下给桩孔施工钻定义。破岩工艺(切削、挖掘土体和破碎岩石的工艺)和排碴工艺(由孔内向孔外排出钻碴的工艺)是桩孔施工钻的组成元素。按施加外力的性质和方式，破岩工艺分为水平破岩工艺和垂直破岩工艺；按是否有流体参与排碴，排碴工艺分为循环排碴工艺和运载排碴工艺。其中
垂直破岩工艺的破岩力的方向与钻掘面垂直，水平破岩工艺的一部分破岩力的方向与钻掘面垂直、一部分破岩力的方向与破岩面平行(详见前文“造孔方法的传承顺序”);
运载排碴工艺不需要流休参与排碴；流体排碴工艺必须要有流体参与排碴。钻进工艺由破岩工艺和排碴工艺组成，在造孔过程中不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，一种钻进工艺的破岩工艺和排碴工艺可联合作业。
水平破岩、垂直破岩、循环排碴和运载排碴等四种工艺，可排列组合成成9类钻进工艺，即(I)水平破岩循环排碴类；(2)水平破岩运载排碴类；(3)水平破岩联合排碴类；(4)垂直破岩循环排碴类；(5)垂直破岩运载排碴类；(6)垂直破岩联合排碴类；(7)联合破岩循环排碴类；(8)联合破岩运载排碴类；(9)联合破岩联合排碴类。其中联合破岩是水平破岩工艺和垂直破岩工艺联合破岩；联合排碴工艺是循环排碴工艺和运载排碴工艺联合排碴。9种钻进工艺可组成9类桩孔施工钻，即(I)单类单工艺和单类多工艺桩孔施工钻；(2)双类多工艺桩孔施工钻；(3) 3类多工艺桩孔施工钻；(4) 4类多工艺桩孔施工钻；
(5)5类多工艺桩孔施工钻；(6) 6类多工艺桩孔施工钻；(7) 7类多工艺桩孔施工钻；(8) 8类多工艺桩孔施工钻；(9)全类多工艺桩孔施工钻。单类多工艺桩孔施工钻又称为同类多工艺桩孔施工钻，第(2)至第(9)等8种桩孔 施工钻合称为异类多工艺桩孔施工钻。以上各种桩孔施工钻可以这样描述
在造孔过程中，一种单类单工艺桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，用一种钻进工艺实行钻进；
在造孔过程中，一种单类多工艺桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，分别用同属于I种类型的多种钻进工艺实行钻进；
在造孔过程中，一种双类多工艺桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，分别用分属于2种类型的多种钻进工艺实行钻进；
在造孔过程中，一种全类多工艺桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，分别用分属于9种类型的多种钻进工艺实行钻进；
总之，在造孔过程中，一种桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，或者用一种钻进工艺实行钻进、或者分别用同属于I种类型的多种钻进工艺实行钻进、或者分别用分属于多种类型的多种钻进工艺实行钻进。一种桩孔施工钻的钻进设备，是单功能钻进设备。如果，在造孔过程中，一种桩孔施工钻的钻进设备，经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，可用另一种桩孔施工钻的钻进工艺实行钻进，则该钻进设备是多功能钻进设备。之所以将“在造孔过程中，不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)”作为定义桩孔施工钻及其组成内容的前提条件，是因为拆装钻杆或刚性排碴管的时间对纯钻时间的占比太大。为了进一步地了解桩孔施工施工钻的组成，本发明对钻进工艺进行了细分。钻进工艺由组合破岩工艺和组合排碴工艺组成。组合破岩工艺由一种或几种单一破岩工艺组成，在造孔过程中，一种由几种单一破岩工艺组成的组合破岩工艺，不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，其各种单一破岩工艺可联合作业；
单一破岩工艺有简单和复杂单一破岩工艺之分。单一复杂破岩工艺如冲击给进回转破岩工艺(详见“造孔方法的传承顺序”)。组合排碴工艺由一种或几种单一排碴工艺组成，在造孔过程中，一种由几种单一排碴工艺组成的组合排碴工艺，不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，其各种单一排碴工艺可联合作业。
单一排碴工艺有简单和复杂单一排碴工艺之分。单一复杂排碴工艺如抽筒排碴工艺(详见“造孔方法的传承顺序”)。以下是现有桩孔施工钻的组成。现有的单一水平破岩工艺分类列于附表1，现有的单一垂直破岩工艺分类列于附表2,现有的单一排碴工艺分类列于表3、现有的钻进工艺及其组成内容列于表4-1和附表4-2，、现有的桩孔施工钻及其钻进工艺列于附表5。以下解释附表I所列破岩工艺。水平破岩工艺的一部分破岩力的方向与破岩面垂直、一部分破岩力的方向与破岩面平行(详见“造孔方法的传承顺序”)。横轴回转破岩工艺的钻头旋转轴心线与桩孔中心线垂直；竖轴回转破岩工艺的钻头旋转轴心线与桩孔中心线重合或平行。 静压给进破岩工艺的给进力是静压力；冲击给进破岩工艺的给进力是冲击力；振动给进破岩工艺的给进力是振动力。横向给进回转破岩工艺的给进力指向孔壁或孔心；竖向给进破岩工艺的给进力指向孔底。环面回转破岩工艺钻掘的是沿孔壁的圆环形孔底面；全面回转破岩工艺钻掘的是孔底面。被动给进回转破岩工艺利用孔底面对钻具的反作用力实现横向给进；主动给进破岩工艺不利用孔底面对钻具的反作用力实现横向给进。有循环破岩工艺在钻进时，有循环泥浆参加分散土体或清洁钻进面；无循环破岩工艺在钻进时，没有循环泥浆参加分散土体或清洁钻进面。以下解释附表2所列破岩工艺。垂直破岩工艺的钻进力的方向与破岩面垂直。冲击破岩工艺用冲击力破坏土体和岩石；静压破岩工艺用静压力向地层中压入钻具。潜孔锤冲击破岩工艺用风力驱动钻头，钢绳冲击用钢绳带动钻头。油缸冲击破岩工艺是通过油缸实现冲击钻进；连杆冲击破岩工艺是通过曲柄连杆实现冲击钻进；卷扬冲击破岩工艺是通过卷扬机实现冲击钻进。双绳冲击破岩工艺用两根钢丝绳提升钻头；单绳冲击破岩工艺用一根钢丝绳提升钻头。环面冲击破岩工艺钻进的是沿孔壁的圆环形孔底面；全面冲击破岩工艺钻进的是孔底面。垂直静压破岩工艺向下压入钻具；水平静压破岩工艺从下而上、由两边向中间或从下而上、由中间向两边压入钻具；双向静压破岩工艺从上而下、由两边向中间压入钻具。以下解释附表3所列排碴工艺。循环排碴工艺必须要有流体参与排碴；运载排碴工艺不需要流体参与排碴。用断续循环排碴工艺排碴时，泥浆在孔内外断续地流动；用连续循环排碴工艺排碴时，泥浆在孔内外连续地流动。正循环排碴工艺由地面向孔底输入泥浆使泥浆在孔内外循环流动；反循环排碴工艺由孔底向地面输出泥浆使泥浆在孔内外循环流动。第三部分桩孔施工方法的适用性。桩孔施工方法的适用性分为桩孔施工钻的组成与适用性；单一破岩和排碴工艺的适用性条件；现有桩孔施工钻的适用性。以下是桩孔施工钻的组成与适用性。建筑桩基技术规范(见文献[13])附录A中所述的适用性，是给设计者用来选择
桩型的，不能用来评价桩孔施工钻的适用性。在钻探工程技术领域，是用钻速(见文献[5])来评价造孔方法。按钻速可以找出桩孔施工钻的适用性问题，但不容易找出桩孔施工钻适用性问题所对应的组成问题，即产生问题的原因。按组成评价桩孔施工钻的适用性，很容易地找出桩孔施工钻适用性问题产生的原因。根据钻机总体设计的主要依据(见文献[I])，可按组成评价桩孔施工钻的适用性。钻机(本发明称钻进设备)总体设计的依据有5条，即地层条件；钻进方法和钻进工艺(本发明合称为钻进工艺)的要求；使用条件和要求；制造条件；现有同类型钻机的结构。本发明引为依据的是第I条和第2条依据。第I条依据的原文是“地层条件决定了钻进方法和钻进工艺的选择。不同的地层应采用不同的钻进方法和钻进工艺。只有采用的钻进方法和钻进工艺与地层相适应时，才能获得较高的钻进效率。”
第2条的依据原文是“不同的钻进方法和钻进工艺对钻机的结构提出了差异较大的要求，它们是影响钻机总体设计的重要因素。实际上，钻进方法和钻进工艺是决定钻机类型的根据。”
第I条和第2条依据可解读为桩孔施工钻由钻进设备和钻进工艺组成，钻进设备的组成依据是钻进工艺，钻进工艺组成依据是施工对象；只有在钻进工艺适应于施工对象、钻进设备适应于钻进工艺时，桩孔施工钻适用于施工对象。其中钻进工艺由组合破岩工艺和组合排碴工艺组成；组合破岩工艺由一种或几种单一破岩工艺组成，组合排碴工艺由一种或几种单一排碴工艺组成。根据钻机总体设计的主要依据和桩孔施工钻的组成，已知单一破岩工艺和单一排碴工艺的适用性，可知桩孔施工钻的适用性。桩孔施工钻的施工对象是桩孔与地层，即施工各类桩孔时可能钻遇的地层，如圆孔与粘土、方孔与粘土等。桩孔施工钻的适用性，是其对桩孔与地层的适用性。一种已有或将有的单一破岩工艺对桩孔与地层的适用性，是已知的或经过单项试验后是已知的；一种已有或将有的单一排碴工艺对桩孔与地层的适用性，是已知的或经过单项试验后是已知的。按事先确定的适用性条件，将单一破岩工艺和单一排碴工艺所适用于、可用于、勉强可用于、不可用于的桩孔与地层列出之后，就可按单一破岩工艺的适用性判断组合破岩工艺的适用性、按单一排碴工艺的适用性判断组合排碴工艺的适用性、按组合破岩工艺和组合排碴工艺的适用性判断钻进工艺的适用性、按钻进工艺的适用性判断桩孔施工钻的适用性。以下是按单一破岩工艺的适用性，判定组合破岩工艺适用性的条件(1)如果，一种组合破岩工艺的所有单一破岩工艺均“适用于”某桩孔与地层，则这种组合破岩工艺适用于该桩孔与地层；
(2)如果，在一种组合破岩工艺中，适用性最差的一种单一破岩工艺是“可用于”某桩孔与地层，则这种组合破岩工艺可用于该桩孔与地层；
(3)如果，在一种组合破岩工艺中，适用性最差的一种单一破岩工艺是“勉强可用于”某桩孔与地层，则这种组合破岩工艺勉强可用于该桩孔与地层；
(4)如果，在一种组合破岩工艺中，适用性最差的一种单一破岩工艺是“不可用于”某桩 孔与地层，则这种组合破岩工艺不可用于该桩孔与地层。以下是按单一排碴工艺的适用性，判定组合排碴工艺适用性的条件
(1)如果，一种组合排碴工艺的所有单一排碴工艺均“适用于”某桩孔与地层，则这种组合排碴工艺适用于该桩孔与地层；
(2)如果，在一种组合排碴工艺中，适用性最差的一种单一排碴工艺是“可用于”某桩孔与地层，则这种组合排碴工艺可用于该桩孔与地层；
(3)如果，在一种组合排碴工艺中，适用性最差的一种单一排碴工艺是“勉强可用于”某桩孔与地层，则这种组合排碴工艺勉强可用于该桩孔与地层；
(4)如果，在一种组合排碴工艺中，适用性最差的一种单一排碴工艺是“不可用于”某桩孔与地层，则这种组合排碴工艺不可用于该桩孔与地层。以下是按组合破岩工艺和组合排碴工艺的适用性，判定钻进工艺适用性的条件
(1)如果，一种钻进工艺的组合破岩工艺和组合排碴工艺均适用于某桩孔与地层，则这种钻进工艺适用于该桩孔与地层，其表征是钻进速度快、设备负荷小、废泥浆量少；
(2)如果，在一种钻进工艺中，适用性最差的组合破岩工艺或组合排碴工艺是“可用于”某桩孔与地层，则这种钻进工艺可用于该桩孔与地层，在其表征中，至少有一个表征与钻进工艺适用于该桩孔与地层时的某个表征相反；
(3)如果，在一种钻进工艺中，适用性最差的组合破岩工艺或组合排碴工艺是“勉强可用于”某桩孔与地层，则这种钻进工艺勉强可用于该桩孔与地层，在其表征中，至少有一个表征与钻进工艺适用于该桩孔与地层时的某个表征相反；
(4)如果，在一种钻进工艺中，适用性最差的组合破岩工艺或组合排碴工艺是“不可用于”某桩孔与地层，则这种钻进工艺不可用于该桩孔与地层，其表征是设备负荷极大或钻进速度极慢或不能终孔。以下是按钻进工艺的适用性，判定桩孔施工钻适用性的条件
(1)如果，在一种桩孔施工钻的钻进工艺中，只要有一种钻进工艺“适用于”某桩孔与地层，则这种桩孔施工钻适用于该桩孔与地层；
(2)如果，在一种桩孔施工钻的钻进工艺中，适用性最好的一种钻进工艺是“可用于”某桩孔与地层，则这种桩孔施工钻可用于该桩孔与地层；
(3)如果，在一种桩孔施工钻的钻进工艺中，适用性最好的一种钻进工艺是“勉强可用于”该桩孔与地层，则这种桩孔施工钻勉强可用于该桩孔与地层；
(4)如果，在一种桩孔施工钻的钻进工艺中，适用性最好的一种钻进工艺是“不可用于”某桩孔与地层，则这种桩孔施工钻不可用于该桩孔与地层。以下是单一破岩和排碴工艺的适用性条件。
业内对用湿作业法施工的排土桩大桩有详细的分类(见文献[14])，但对用湿作业法施工的排土桩大桩桩孔没有分类。此外，在业内所分的桩种中，多数桩种的分类依据是施工方法，而按施工方法分类的桩，其桩孔不能作为施工方法的研究对象。所以，本发明对用湿作业法施工的排土桩大桩桩孔进行了分类。形状不同的桩孔对桩孔施工钻有差异很大的要求，因此，本发明按形状将用湿作业法施工的排土桩大桩桩孔分为圆柱形孔(简称圆孔)、四棱柱形孔和纵向变截面孔或孔段。用湿作业法施工排土桩大桩桩孔，可能钻遇粘土、砂土、碎石土、岩石地层，而以上各种地层对桩孔施工钻也有差异很大的要求，因此，本发明按地层又作了如下分类，即将圆柱形孔分为粘土地层中的圆柱形孔、砂土地层中的圆柱形孔、碎石土地层中的圆柱形孔、岩石地层中的圆柱形孔；四棱柱形孔分为粘土地层中的四棱柱形孔、砂土地层中的四棱柱形孔、碎石土地层中的四棱柱形孔、岩石地层中的四棱柱形孔；将纵向变截面孔或孔段分为粘土地层中的纵向变截面孔或孔段、砂土地层中的纵向变截面孔或孔段、碎石土地层中的 纵向变截面孔或孔段、岩石地层中的纵向变截面孔或孔段。为了便于叙述，本发明按“桩孔与地层”来称呼上段文字中的各种桩孔，如将各种地层中的圆柱形孔称为圆柱形桩孔与粘土、砂土、碎石土、岩石地层，拆开来说就是圆柱形桩孔与粘土地层、圆柱形桩孔与砂土地层、圆柱形桩孔与碎石土地层、圆柱形桩孔与岩石地层。考虑到现有各种桩孔施工钻的施工能力，或者说为了区别现有各种桩孔施工钻的适用性，本发明对按形状分类的桩孔进行了细分，其中圆孔仍自成一类；四棱柱形孔分为桩槽和墙槽；纵向变截面孔或孔段分为扩底孔段和扩身孔段。桩槽即对孔壁质量没有严格要求的四棱柱形孔或四棱柱组合孔，如非三作用地下连续墙墙槽等；墙槽即对孔壁质量有严格要求的四棱柱形孔或四棱柱组合孔，如三作用地下连续墙墙槽等。扩底孔段是一种与孔底面相接的变截面孔段；扩身孔段是一种与孔底面不相接的变截面孔段。考虑到现有各种桩孔施工钻的施工能力，或者说为了区别现有各种桩孔施工钻的适用性，本发明对施工湿作业大桩桩孔可能钻遇的地层进行了细分，其中粘土分为软土和硬土 ；砂土分为细砂和粗砂；碎石土分为卵石土和漂石土 ；岩石(包括粒径> 1000 mm的漂石地层)分为软岩和硬岩。软土包括新近沉积的粘性土和一般性粘土；硬土包括老粘土和单轴抗压强度(5MPa的极软岩。细砂包括粉砂和细砂；粗砂包括中砂和粗砂。卵石土分为小粒卵石土(粒径彡100 mm)和大粒卵石土(粒径彡200 mm)。漂石分为小漂石土(粒径< 400 mm)和大漂石土(粒径< 1000 mm)。软岩(5MPa <单轴抗压强度彡25MPa[15]);硬岩(单轴抗压强度> 25MPa[15])。对桩孔、地层进行了细分之后，桩孔与地层的种数有29种，其中
圆孔与地层10种，即圆孔与软土、硬土、细砂、粗砂、小卵石土、大卵石土、小漂石、大漂石、软岩、硬岩地层；桩槽与地层10种，即桩槽与软土、硬土、细砂、粗砂、小卵石土、大卵石土、小漂石、大漂石、软岩、硬岩地层；
墙槽与地层3种，即墙槽与软土、硬土、细砂；
扩底孔段与地层3种，即扩底孔段与硬土、细砂、软岩；
扩身孔段与地层3种，即扩身孔段与硬土、细砂、软岩。单一破岩工艺的桩孔适用性,按下述条件判定。
可按圆形孔位钻孔并能保持孔壁稳定、满足桩孔质量要求的单一破岩工艺，适用于圆孔；不适用于圆孔的破岩工艺不可用于圆孔。可按矩形孔位钻孔或可一次叠钻圆孔成槽或可分次叠钻圆孔成槽、能保持孔壁稳定、满足桩孔质量要求的单一破岩工艺，适用于桩槽；不适用于桩槽的破岩工艺，不可用于桩槽。可按矩形孔位钻孔并能保持孔壁稳定、满足槽壁垂直度和平整度要求的单一破岩工艺，适用于墙槽；不适用于墙槽的单一破岩工艺，不可用于墙槽。可向孔壁破岩的单一破岩工艺，适用于扩孔段，否则不可用于扩孔段，其中利用孔底面对钻头的反力向孔壁破岩的单一破岩工艺，适用于扩底孔段，不可用于扩身孔段；不利用孔底面对钻头的反力向孔壁破岩的单一破岩工艺，适用于扩底孔段和扩身孔段。单一排碴工艺的桩孔适用性,按下述条件判定。能从孔中排出钻碴的单一排碴工艺，适用于桩孔；不适用于桩孔的单一排碴工艺，不可用于桩孔。不利用孔壁对钻碴的限制进行排碴的单一排碴工艺，适用于桩孔；利用孔壁对钻碴的限制进行排碴的单一排碴工艺，除正循环泥浆排碴工艺可用于纵向变截面孔孔段外，其它工艺不可用于四棱柱形孔和纵向变截面孔段。单一破岩工艺的地层适用性,按下述条件判定。不分散土体且破岩阻力小、进尺快的单一破岩工艺，适用于粘土 ；分散土体的、不分散土体但破岩阻力大或进尺慢的单一破岩工艺，可用于粘土；不能钻挖土体的、不能分散土体的单一破岩工艺，不可用于粘土。分散且较少地挤压土体的、不分散土体但破岩阻力小的单一破岩工艺适用于砂土 ；分散但较多地挤压土体的、不分散土体且破岩阻力较大的单一破岩工艺，可用于砂土 ；分散但压实土体的、不分散土体且破岩阻力大的单一破岩工艺，勉强可用于砂土 ；既不能分散土体又不能钻挖土体也不能将钻具压入地层内的单一破岩工艺，不可用于砂土。不分散土体且破岩阻力小、进尺快的单一破岩工艺，适用于卵石土 ；不分散土体但破岩阻力较大的、分散土体不细碎石粒的单一破岩工艺可用于卵石土 ；不分散土体但破岩阻力大的、分散土体细碎石粒的单一破岩工艺勉强可用于卵石土；既不能钻挖土体又不能分散土体又不能破碎石粒的单一破岩工艺，不可用于卵石土。可较快地切断孔边石的、可钻挖无孔边石土体且破岩阻力小的单一破岩工艺，适用于漂石土 ；可较慢地切断孔边石的、可钻挖无孔边石土体但破岩阻力较大的单一破岩工艺，可用于漂石土 ；可慢地切断孔边石的、细碎石块的单一破岩工艺，勉强可用于漂石土 ；既不能切断孔边石的、又不能钻挖无孔边石土体的、也不能破碎石块的单一破岩工艺，不可用于漂石土。
碎岩快且对设备能力要求低的单一破岩工艺,适用于岩石；碎岩快但对设备能力要求较高的单一破岩工艺，可用于岩石；碎岩快但对设备能力要求高的、碎岩慢的单一破岩工艺，勉强可用于岩石；不能碎岩的、能碎岩但碎岩速度极慢的、能碎岩但对设备能力要求极高的单一破岩工艺，不可用于岩石。单一排碴工艺的地层适用性,按下述条件判定。能排出未分散土体且排碴快的单一排碴工艺，适用于粘土；能连续地排出已分散土体的单一排碴工艺，可用于粘土；能排出未分散土体但排碴慢的、能断续地排出已分散土体的单一排碴工艺，勉强可用于粘土；不能排出未分散、已分散土体的、不能保持孔壁稳定的单一排碴工艺，不可用于粘土。能连续地排出已分散土体且排碴快的单一排碴工艺，适用于砂土；能排出未分散土体的、能连续地排出已分散土体但排碴慢的单一排碴工艺，可用于砂土 ；能断续地排出已 分散土体的单一排碴工艺，勉强可用于砂土；不能排出已分散、未分散土体的、不能保持孔壁稳定的单一排碴工艺，不可用于砂土。能排出未分散土体的单一排碴工艺，适用于碎石土 ；能排出未经破碎之石粒、石块的单一排碴工艺，可用于碎石土 ；能排出经过破碎之石粒、石块和已分散土体的的单一排碴工艺，勉强可用于碎石土；既不能排出未分散土体又不能排出石粒、石块、石屑和土粒的、不能保持孔壁稳定的单一排碴工艺，不可用于碎石土。能排出岩芯柱的单一排碴工艺，适用于岩石；能排出未经重复破碎之岩碴的单一排碴工艺，可用于岩石；能排出经过重复破碎之岩碴的单一排碴工艺，勉强可用于岩石；既不能排出岩芯柱又不能排出岩碴的单一排碴工艺，不可用于岩石。以下是根据单一破岩工艺的桩孔适用性、地层适用性，判定其桩孔与地层适用性的条件
如果，一种单一破岩工艺对某桩孔与地层的桩孔、地层的适用性，都是“适用于”，则这种单一破岩工艺适用于该桩孔与地层；
如果，一种单一破岩工艺对某桩孔与地层的桩孔或地层的最好适用性，是“可用于”，则这种单一破岩工艺可用于该桩孔与地层；
如果，一种单一破岩工艺对某桩孔与地层的桩孔或地层的适用性，是“勉强可用于”，则这种单一破岩工艺勉强可用于该桩孔与地层；
如果，一种单一破岩工艺对某桩孔与地层的桩孔或地层的适用性，是“不可用于”，则这种单一破岩工艺不可用于该桩孔与地层。以下是根据单一破岩工艺的桩孔适用性、地层适用性，判定其桩孔与地层适用性的条件
如果，一种单一排碴工艺对某桩孔与地层的桩孔、地层的适用性，都是“适用于”，则这种单一排碴工艺适用于该桩孔与地层；
如果，一种单一排碴工艺对某桩孔与地层的桩孔或地层的适用性，是“可用于”，则这种单一排碴工艺可用于该桩孔与地层；
如果，一种单一排碴工艺对某桩孔与地层的桩孔或地层的适用性，是“勉强可用于”，则这种单一排碴工艺勉强可用于该桩孔与地层；
如果。一种单一排碴工艺对某桩孔与地层的桩孔或地层的适用性，是“不可用于”，则这种单一排碴工艺不可用于该桩孔与地层。以下是现有桩孔施工钻的适用性根据“现有桩孔施工钻的组成”、“桩孔施工钻的组成与适用性”、“单一破岩和排碴工艺的适用性条件”，将现有单一破岩工艺和和单一排碴工艺适用于、不可用于的桩孔列于附表6-1和附表6-2,将现有单一破岩工艺和单一排碴工艺适用于、可用于、勉强可用于、不可用于的地层，列于附表7-1和附表7-2 ;根据6-1和附表6-2、附表7-1和附表7-2,将现有单一破岩工艺和单一排碴工艺适用于、可用于、勉强可用于、不可用于的桩孔与地层列于附表8-1和附表8-2 ;根据附表8-1和附表8-2，将现有钻进工艺适用于、可用于、勉强可用于、不可用于的桩孔与地层列于附表9-1和附表9-2 ;根据附表附表9-1和附表9-2,将现有桩孔施工钻适用于、可用于、勉强可用于、不可用于的桩孔与地层列于附表10 ;根据附表10，将桩孔施工钻适用于、可用于、勉强可用于、不可用于的桩孔与地层种数列于附表11。第四部分桩孔施工钻的组成特点 桩孔施工钻具有多样性和包容性的组成特点。桩孔施工钻的多样性特点，可反映一种桩孔施工钻先进性、适用性和经济性；桩孔施工钻的包容性特点，可反映一种桩孔施工钻的整体性。以下说明桩孔施工钻具的多样性特点。在造孔过程中，一种桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，可分别用分属于多种类型的多种钻进工艺实行钻进。因此，桩孔施工钻具有钻进工艺类型多样性特点。桩孔施工钻的先进性，在于其钻进工艺类型的多样性。在单类单工艺桩孔施工钻当中，不可能包括有单类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺；在单类多工艺桩孔施工钻当中，可能包括有单类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺。例如在正循环回转钻当中，包括有反循环回转钻的正循环回转钻进工艺，但不可能包括有反循环回转钻的反循环回转钻进工艺；在反循环回转钻当中，则包括有正循环转钻的全部钻进工艺；即正循环回转钻进工艺。在单类多工艺桩孔施工钻中，不可能包括有双类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺类型；在双类多工艺桩孔施工钻中，可能包括有单类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺类型。例如在连杆冲击钻中，包括有冲抓钻中卷扬全面冲击钻所属的钻进工艺类型，即垂直破岩循环排碴类，但不可能包括有冲抓钻中孔壁导向冲抓钻、孔壁导向冲击抓斗钻所属的钻进工艺类型，即垂直破岩运载排碴类；在冲抓钻中，则包括有连杆冲击钻中的全部钻进工艺类型，即连杆钻头冲击钻、连杆抽筒冲击钻等全部钻进工艺所属的垂直破岩循环排碴类。据以上所述类推
双类多工艺桩孔施工钻不可能包括有3类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺类型；3类多工艺桩孔施工钻可能包括有双类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺类型；
8类多工艺桩孔施工钻不可能包括有9类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺类型；9类多工艺桩孔施工钻包括有8类多工艺桩孔施工钻的全部钻进工艺类型。
据上所述，一种9类多工艺桩孔施工钻只可能被另一种9类多工艺桩孔施工钻所替代，而不可能被其它任一种桩孔施工钻所替代。所以，桩孔施工钻的先进性，在于其钻进工艺类型的多样性。桩孔施工钻的先进性，还与钻进设备对钻进工艺的适应性有关。一种钻进工艺类型种数较多的桩孔施工钻，其钻进设备完全适应其钻进工艺时，其先进性才能完全显现。桩孔施工钻的适用性，在于其钻进工艺类型的多样性。根据附表11，已有的4类钻进工艺适用于的桩孔与地层总共有圆孔与软土、细砂、粗砂，扩身孔与细砂，扩底孔与硬土、细砂，桩槽与软土、硬土、细砂、粗砂石、、小卵石、大卵石，樯槽与软土、硬土、细砂。其中
已有的水平破岩循环排碴类钻进工艺适用于的桩孔与地层有圆孔与细砂、粗砂，扩身孔与细砂，扩底孔与细砂，桩槽与细砂、粗砂，樯槽与细砂；
已有的水平破岩运载排碴类钻进工艺适用于的桩孔与地层有圆孔与软土，扩底孔与硬土 ；
已有的垂直破岩循环排碴类钻进工艺不适用于任一桩孔与地层；
已有的垂直破岩运载排碴类钻进工艺适用于的桩孔与地层有桩槽与软土、硬土、小卵石、大卵石，樯槽与软土、硬土。以上所述说明，桩孔施工钻的适用性，在于其钻进工艺类型的多样性。桩孔施工钻的经济性，在于其钻进工艺类型的多样性。大截面桩孔的合理造价，是桩孔施工钻适用于施工对象时的桩孔造价，一种桩孔施工钻适用于某种桩孔与地层时，其相对于该种桩孔与地层具有经济性。因此，一种桩孔施工钻的经济性程度，可以用其适用于的桩孔与地层种数，对全部29种桩孔与地层的占比来表示。如果，一种桩孔施工钻适用于29种桩孔与地层，则其经济性程度为100%，或者说其相对于全部29种桩孔与地层具有经济性；如果，一种桩孔施工钻不适用于任一种桩孔与地层，则该其经济性程度为0%，或者说其相对于任一种桩孔与地层都不具有经济性。因为，桩孔施工钻的适用性，在于其钻进工艺类型的多样性，所以，桩孔施工钻的经济性，也在于其钻进工艺类型的多样性。以下说明桩孔施工钻的包容性性特点。在多工艺桩孔施工钻的一组钻进工艺中，有一种包容性钻进工艺；在一种包容性钻进工艺中，包括有同组其它钻进工艺的组成内容，或者包括有不经过拆装钻杆或刚性排碴管，可变换成同组其它钻进工艺的组成内容；一种可实现包容性钻进工艺的钻进设备，其在造孔过成中不经过拆装钻杆或刚性排碴管，可分别实现同组其它各种钻进工艺。例如泵吸反循环耙齿回转钻。泵吸反循环耙齿回转钻是一种多工艺桩孔施工钻，其一组钻进工艺中有正循环耙齿回转钻进工艺，泵吸反循环耙齿回转钻进工艺。其中的反循环耙齿回转钻进工艺，是该组钻进工艺中的包容性钻进工艺。在反循环耙齿回转钻进工艺中包括有正循环耙齿回转钻进工艺的耙齿回转破 岩工艺，包括有可变换成正循环耙齿回转钻进工艺之正循环排碴工艺的泵吸反循环排碴工艺。可实现反循环耙齿回转钻进工艺的钻进设备，在造孔过程中只需关闭反循环泵、开启正循环泵，就可由泵吸反循环耙齿回转钻进转为正循环耙齿回转钻进。例如冲抓钻。冲抓钻是一种多工艺桩孔施工钻，其一组钻进工艺中有是卷扬全面冲击钻进工艺，孔壁导向冲抓钻进工艺，孔壁导向冲击抓斗钻进工艺。其中的孔壁导向冲抓钻进工艺，是该组钻进工艺中的包容性钻进工艺。孔壁导向冲抓钻进工艺可分别变换成冲击抓斗钻进工艺和卷扬全面冲击钻进工艺。 在孔壁导向冲抓钻进工艺 中，包括有孔壁导向冲击抓斗钻进工艺的泥浆护壁圆斗排碴工艺，包括有可变换成孔壁导向冲击抓斗钻进工艺之孔壁导向全面冲击破岩工艺的孔壁导向环面冲击破岩工艺。可实现孔壁导向冲抓钻进工艺的钻进设备，在造孔过程中换用钻头，能很快地(由于是用钢绳提吊钻头)由孔壁导向冲抓钻进转为孔壁导向冲击抓斗钻进。在孔壁导向冲抓钻进工艺中，包括有可变换成卷扬全面冲击钻进工艺之孔壁导向全面冲击破岩工艺的孔壁导向环面冲击破岩工艺，包括有可变换成卷扬全面冲击钻进工艺之抽筒排查工艺的泥浆护壁圆斗排碴工艺。可实现孔壁导向冲抓钻进工艺的钻进设备，在造孔过程中更换钻头，能很快地(由于是用钢绳提吊钻头)由孔壁导向冲抓钻进转为卷扬全面冲击钻进。例如钻斗钻。钻斗钻是一种多工艺桩孔施工钻，其一组中的钻进工艺有很多种，经归纳概括后主要有短螺旋钻进工艺，钻斗钻进工艺，短螺旋钻斗钻进工艺。其中的钻斗钻进工艺，是该组钻进工艺中的包容性钻进工艺。钻斗钻进工艺可分别变换成短螺旋钻进工艺和短螺旋钻斗钻进工艺。在钻斗钻进工艺中，包括有可变换成短螺旋钻进工艺之螺旋回转破岩工艺的斗齿回转破岩工艺，包括有可变换成短螺旋钻进工艺之螺旋钻头排碴工艺的钻斗排碴工艺。可实现钻斗钻进工艺的钻进设备，在造孔过程中换用钻头，能很快地(由于是用伸缩钻杆)由钻斗钻进转为短螺旋钻进。在钻斗钻进工艺中，包括有短螺旋钻斗钻进工艺之钻斗排碴工艺，包括有可变换成短螺旋钻斗钻进工艺之螺旋回转破岩工艺的斗齿回转破岩工艺。可实现钻斗钻进工艺的钻进设备，在造孔过程中换用钻头，能很快地(由于是用伸缩钻杆)由钻斗钻进转为短螺旋钻斗钻进。桩孔施工钻的包容性反映桩孔施工钻的整体性。如果，在一组钻进工艺中没有包容性钻进工艺，则任一种钻进设备，其在造孔过成中不经过拆装钻杆或刚性排碴管，不能分别实现该组中的各种钻进工艺，即任一种钻进设备都不能与该组钻进工艺组成一种桩孔施工钻。泵吸反循环耙齿回转钻，其钻进设备在造孔过成中不经过拆装钻杆，不能实现泵吸反循环滚齿回转钻的钻进工艺；同样，泵吸反循环滚齿回转钻，其钻进设备在造孔过成中不经过拆装钻杆，不能实现泵吸反循环耙齿回转钻的钻进工艺。因此，泵吸反循环耙齿回转钻和泵吸反循环滚齿回转钻不能合并为一种桩孔施工钻。桩孔施工钻包容性特点，可用来证实一种桩孔施工钻技术方案的可实施性。
由一种钻进设备、与包括有包容性钻进工艺的一组钻进工艺组成的一种桩孔施工钻技术方案，如果其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管，可实现其包容性钻进工艺，则该桩孔施工钻技术方案具有可实施性。第五部分桩孔施工钻的问题。根据表10，已有桩孔施工钻的应用问题，从大到小有
一种桩孔施工钻不能适用于各种桩孔与地层；
一种桩孔施工钻不能一一适用于各种圆孔与地层和各种变截面孔段与地层，一种桩孔施工钻不能一一适用于各种圆孔与地层和各种方孔与地层，一种桩孔施工钻不能一一适用于各种变截面孔段与地层和各种方孔与地层；
一种桩孔施工钻不能适用于各种圆孔与地层，一种桩孔施工钻不能适用于各种变截面孔段与地层，一种桩孔施工钻不能一一适用于各种方孔与地层；
任一种桩孔施工钻都不能既适用于粘土地层又适用于砂土地层，任一种桩孔施工钻都不能适用于岩石地层、漂石地层，任一种桩孔施工钻在施工圆孔时都不能适用于卵石地层。根据第二部分即“桩孔施工方法”，已有桩孔施工钻的组成问题是
在造孔过程中，一种已有桩孔施工钻，其钻进设备不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包接长)，最多只能分别实现分属于2种类型的多种钻进工艺；
钻进工艺类型种数，只有全部9种中的4种；
在一种钻进工艺中，破岩工艺类型种数只有全部2种中的I种，排碴工艺类型种数只有全部2种中的I种。产生已有桩孔施工钻应用问题的原因，是已有桩孔施工钻的组成问题。因此，以下通过改变已有桩孔施工钻的组成，提供解决已有桩孔施工钻应用问题的技术解决方案。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是为克服现有技术的缺陷，提供一种适用于多种桩孔形状、多种地层类型的多工艺桩孔施工方法。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供了一种多工艺桩孔施工方法，该方法是由一种钻进设备和分属于全部9种类型的多种钻进工艺组成，在造孔过程中，其钻进设备不经过拆装钻杆，分别使用的各种钻进工艺
或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺。或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的8种类型。或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的7种类型。
或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的6种类型。
或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的5种类型。或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的4种类型。或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的3种类型。或者分属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的2种类型。或者属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的I种类型。或者，使用的一种钻进工艺，属于水平破岩循环排碴类、水平破岩运载排碴类、水平破岩联合排碴类、垂直破岩循环排碴类、垂直破岩运载排碴类、垂直破岩联合排碴类、联合破岩循环排碴类、联合破岩运载排碴类、联合破岩联合排碴类等9类钻进工艺中的I种类型。I、一种多工艺桩孔施工方法的特征是既用于钻挖圆孔，又用于钻挖方孔，还用于钻挖扩孔段。2、如特征I所述的钻挖圆孔，其特征是在造圆孔的每一回次钻进过程中，都是先沿靠孔壁的圆环面向下回转钻进，达到预定回次进尺量后，再向孔心钻进。3、如特征I所述的钻挖方孔，其特征是或扩大圆孔成方孔、或连通两个圆孔成方孔、或一次性钻成方孔、或叠钻圆孔成方孔。4、如特征3所述的扩大圆孔成方孔，其特征是先钻成一个圆孔，再扩大圆孔成方孔。5、如特征3所述的连通两个圆孔成方孔，其特征是先钻成两个圆孔，再连通两个圆孔成方孔。6、如特征3所述的扩大圆孔成方孔、连通两个圆孔成方孔和一次性成方孔，其特征是在向硬土、卵砾石土地层压入钻具的过程中，从钻具中向被钻具刃口挤压的土体喷射泥浆。7、如特征I所述的钻挖扩孔段，其特征是在造扩孔段的过程中，或者是由从孔底流向地面的泥浆携带钻碴出孔、或者是由钻头运载钻碴出孔、或者是由从孔底流向地面的泥浆携带细小钻碴出孔和由钻头运载粗大碴出孔。8、本发明所采用的、如附图7所示的扩孔钻头，由拉压连杆14、导环盘18、瓣铰座20、扩孔钻头连杆座38、进碴口 39、扩孔连杆40、扩径翼板41、扩孔钻头中心管42、扩孔瓣叶43、底板44等组成，其特征是贮碴斗由扩孔瓣叶43与底板44组成；扩径钻具由扩径翼板41与扩孔瓣叶43组成。9、如特征8所述的贮碴斗，其特征是扩孔瓣叶43处于合拢状态时，与底板44组成一个半合式贮碴斗。10、如特征8所述的扩径钻具，其特征是扩径翼板41连接在扩孔瓣叶43上。本发明与现有技术相比具有的优点主要是适用于全部下29种桩孔与地层中的27种，克服了一种现有桩孔施工方法最多只能适用于4种桩孔与地层的缺点。推广应用本发明，可降低桩孔造价、普及应用扩孔桩和矩形截面桩。



图I是孔底式传动装置的组成示意图。图2是瓣叶环切旋抓钻头的组成示意图。图3是截齿环切旋抓钻头的组成示意图。图4是滚齿环切旋抓钻头的组成示意图。图5是滚齿环切取芯钻头的组成示意图。图6是方孔钻头的组成示意图。图7是扩孔钻头的结构示意图。图8是组合孔示意图。图9是扩钻方孔示意图。 图10是连成方孔示意图。
图11是基本造孔方法出现时间顺序示意图；图12是基本造孔方法传承顺序示意图。图中1、内层钻杆；2、水龙头；3、电磁筏；4、回转器；5、回转器中心管；6、升降油缸；7、定向筒；8、拉压器中心管；9、升降筒；10、上圆盘；11、中圆盘；12、下圆盘；13、钻头中心管；14、拉压连杆；15、上连杆座；16、上开合连杆；17、孔边上排碴管；18、导环盘；19、下开合连杆；20、瓣铰坐；21、下连杆坐；22、旋抓瓣叶；23、截齿环切筒；24、截齿叶片；25、截齿；26、滚齿环切筒；27、孔边下排碴管；28、滚齿；29、取芯瓣叶；30、向心截齿；31、向下截齿；32、开合扛杆；33、出浆管；34、吸浆口 ；35、软管；36、静压瓣叶；37、喷浆管；38、扩孔钻头连杆座；39、进碴口 ；40、扩孔连杆；41、扩径翼板；42、扩孔钻头中心管；43、扩孔瓣叶；44、底板。45、一次钻挖的墙槽；46、一次钻挖的桩槽；47、叠钻圆孔的桩槽；48、圆孔；49、扩孔段的圆基孔；50、扩孔段的扩大部分；51、方孔的圆基孔；52、方孔的扩大部分；53、导孔间的土体；54、方孔的圆形导孔；55、软土 ；56、细砂；57、砂土 ；58、硬土 ；59、粘土 ；60、卵石；61、漂石；62、岩石；63、软岩。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。一、多工艺桩孔施工方法所用的钻进设备 钻进设备由地面设备和地下设备组成。地面设备包括钻架、动力装置、泥浆泵组等。其中钻架由履芾式底坐、回转式底盘、(平面位置、倾角)可调式钻桅等组成。地下设备包括封闭伸缩缝后可通过泥浆的密封式伸缩钻杆、孔底式传动装置和本实施例将要用到的圆孔钻头、方孔钻头、扩孔钻头。其中圆孔钻头有瓣叶环切旋抓钻头、截齿环切旋抓钻头、滚齿环切旋抓钻头、滚齿环切取芯钻头。所述孔底式传动装置的结构如图I所示，具体如下
水龙头2用于连通不转动的内层钻杆和转动的回转器中心管5。电磁筏3用于控制回转器4、升降油缸6。电磁筏3往上有一根进油管和一根回油管与回转式底盘上的液压钻连通；回转器4、往下有一根进油管和一根回油管分别与回转 器4、升降油缸6连通。回转器4用于驱动回转器中心管5。回转器中心管5用于连通拉压器中心管8和钻头中心管13、并带着拉压器中心管8和钻头中心管13转动。在拉压器中升降油缸6、定向筒7、升降筒9、中圆盘11等不随拉压器中心管8转动，上圆盘10、下圆盘12、拉压连杆14等随拉压器中心管8转动；升降油缸6的活塞、升降筒9、上圆盘10、中圆盘11、下圆盘12、拉压连杆14等组件升降油缸6的活塞、升降油缸6的缸套、定向筒7可随拉压器中心管8上下移动。拉压器的作用，让转动组件与不转运组件不相互干拢。因此，可随拉压器中心管8上下移动的组件，升起或降下可通拉压连杆14开启或闭合钻头上的瓣叶。所述瓣叶环切旋抓钻头的结构如图2所示，具体如下
辦叶环切旋抓钻头由钻头座和旋抓辦叶组成。钻头座的组件包括钻头中心管13、拉压连杆14、上连杆座15、上开合连杆16、孔边上排碴管17、导环盘18、下开合连杆19和瓣铰坐20，瓣叶的组件包括下连杆坐21和旋抓瓣叶22。在钻头座中上开合连杆的上端，通过上连杆座与钻头中心管铰接；下开合连杆的下端，通过下连杆坐与旋抓瓣叶铰接；上开合连杆通过其下端、开合连杆通过其上端、拉压连杆通过其下端铰接。旋抓瓣叶与钻头座有两个较接点，一是通过其铰轴和瓣铰坐与钻头座铰接，二是通过下连杆坐和下开合连杆、上开合连杆与钻头座铰接。下压拉压连杆，上开合连杆、开合连杆、拉压连杆的铰接点，以上连杆座为圆心、以上开合连杆为半径向下、向钻头中心管转动，随着铰接点向下、向钻头中心管的转动，上连杆座与下连杆坐之间的直线距离变短、旋抓瓣叶张开；上拉拉压连杆，则旋抓瓣叶合拢。钻进时，旋抓瓣叶还是瓣叶环切旋抓钻头的向下切削具。在钻头座中，钻头中心管还是孔心排碴管，孔心排碴管和孔边上排碴管均装有水阀，以避免孔心排碴管和孔边排碴管同时过流。所述截齿环切旋抓钻头的结构如图3所示，具体如下
截齿环切旋抓钻头由钻头座、截齿钻进筒和旋抓瓣叶组成，其中钻头座和旋抓瓣叶的组件以及连接关系与前述的相同，截齿钻进筒的组件包括旋抓瓣叶22、截齿环切筒23和截齿叶片24，旋抓瓣叶张开时紧挨着截齿环切筒的内壁，截齿叶片和截齿是截齿环切旋抓钻头的向下切削具，钻进时旋抓瓣叶由截齿叶片和截齿导入地层内。所述滚齿环切旋抓钻头的结构如图4所示，具体如下滚齿环切旋抓钻头由钻头座、滚齿钻进筒和旋抓瓣叶组成，其中钻头座和旋抓瓣叶的组件以及连接关系与前述的相同，滚齿钻进筒的组件包括截齿25、滚齿环切筒26、孔边下排碴管27和滚齿28。滚齿和截齿是滚齿环切旋抓钻头的向下切削具，钻进时旋抓瓣叶由截齿和滚齿导入地层内。钻进时有泥浆和岩屑通过孔边下排碴管和孔边上排碴管流向地面。所述滚齿环切取芯钻头的结构如图5所示，具体如下
滚齿环切取芯钻头由钻头座、滚齿钻进筒和取芯瓣叶组成，其中钻头座和滚齿钻进筒的组件以及连接关系与前述的相同，旋抓瓣叶的组件包括取芯瓣叶29和向心截齿30。滚齿和截齿是滚齿环切取芯钻头的向下切削具，钻进时取芯瓣叶由截齿和滚齿导 入地层内。钻进时有泥浆和岩屑通过孔边下排碴管和孔边上排碴管流向地面。取芯瓣叶进入地层内一定深度后，向心截齿是滚齿环切取芯钻头的向孔心刻取岩芯的切削具。所述方孔钻头的结构如图6所示，具体如下
开合扛杆32与静压瓣叶36共用瓣铰坐20，开合扛杆的下端与静压瓣叶固定连接。上拉开合扛杆，两片瓣叶向两边张开；下压开合扛杆，两片瓣叶向中间合拢。出浆管33、软管7和喷浆管9是正循环泥浆通道的组成部分，钻头中心管13和吸浆口 34是反循环泥浆通道的组成部分。在出浆管中装有水阀，在吸浆口中也装有水阀。泥浆正循环流动时，水阀断开反循环泥浆通道，泥浆反循环流动时，水阀断开正循环泥浆通道。所述扩孔钻头的结构如图7所示，具体如下
扩孔钻头中心管42穿过导环盘18和底板44并与导环盘和底板固连。瓣绞坐20在导环盘18的外缘内侧与导环盘固连。扩孔瓣叶43通过瓣铰坐20与导环盘18铰接。扩径翼板41沿扩孔瓣叶43的中垂线，在凸面与扩孔瓣叶固连。沿扩径翼板41的切削面，在扩孔瓣叶43上开有多个进碴口 39。扩孔钻头连杆座38通过键槽外套于扩孔钻头中心管42。扩孔瓣叶43通过扩孔连杆40、扩孔钻头连杆座38相连。扩孔钻头连杆座38通过拉压连杆14与钻头以外的拉压器相连。拉压器上拉扩孔钻头连杆座38，两片扩孔瓣叶相向转动合拢；拉压器下压扩孔钻头连杆座38，两片扩孔瓣叶相背转动张开。在已钻成的基孔中的指定孔段，回转钻头并外张扩孔瓣叶，扩径翼板上的刃具切削破碎孔壁面土石，钻碴通过进碴口进入扩孔瓣叶以内，并暂贮于底板之上的孔壁之间，扩径翼板向孔壁进尺一定深度后，内合扩孔瓣叶；扩孔瓣叶合拢后，位于底板以上的扩孔瓣叶，与底板组成一个桶状贮碴斗，并将底板以上的钻碴装入斗内；位于底板以下的扩孔瓣叶，则形成一个蛘形贮碴斗，并将底板以下的钻碴装入斗内；然后，提升钻头出孔，钻头出孔后，张开扩孔瓣叶将钻碴卸于地面，合拢瓣叶后降下钻头，进行下一回次的钻进。钻头中心管8还是泥浆管道的组成部分，其空腔可通过流过泥浆。
二、多工艺桩孔施工方法 (一)、钻挖组合孔的实施方法
所述组合孔的结构如图8所示，具体如下
在组合孔中，包括有一次钻挖的墙槽45、一次钻挖的桩槽46、叠钻圆孔的桩槽47、圆孔48、扩孔段的圆基孔49和扩孔段的扩大部分50。在一次钻挖的墙槽中包括有软土 55、细砂56和硬土 58 ；
在一次钻挖的桩槽中包括有软土 55、砂土 57、硬土 58和卵石60 ；
在叠钻圆孔的桩槽中包括有漂石61和岩石62 ；
在圆孔包括有砂土 57、粘土 59、卵石60、漂石61和岩石62 ；
在扩孔段的圆基孔中包括有细砂55、硬土 57和软岩62 ；
在扩孔段的扩大部分中包括有细砂56、硬土 58和软岩63。钻挖组合孔所用的钻进工艺列于附表12。钻挖图8所示组合孔的顺序是一次性的钻挖墙槽45 ;—次性的钻挖桩槽46 ;清孔；叠钻桩槽47 ;钻挖圆孔48 ;钻挖扩径孔的圆形基孔49 ;钻挖扩孔段的扩大部分50。I、一次性钻挖墙槽的实施方法
一次性钻挖墙槽使用的是如图6所示的方孔钻头。(I)对于软土，使用的是附表12所列的无循环双向液压抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，降下钻头，驱动瓣叶由两边向中间挖取土体，瓣叶合拢后，提升钻头出孔，张开瓣叶卸碴后降下钻头，进行下一回次钻进。(2)对于细砂，使用的是附表12所列的反循环双向液压钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，降下钻头，令泥浆在孔内外反循环流动，驱动瓣叶由两边向中间挖取土体，瓣叶合拢后提升钻头，钻头至设定高度后，张开瓣叶并降下钻头，进行下一回次钻进，分散在孔内泥浆中的砂粒，由不断在孔内外反循环流动的泥浆携带出孔。(3)对于硬土，使用的附表12所列的是有循环双向液压抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，降下钻头，泵送泥浆并令泥浆从钻头的喷射管中喷出，驱动瓣叶反复地向相、向相背运动，并向中间合拢挖土，瓣叶合拢后停止泵送泥浆并提升钻头出孔，张开瓣叶卸碴后降下钻头，进行下一回次钻进。2、一次性钻挖墙槽的实施方法
一次性钻挖桩槽使用的是如图6所示的方孔钻头。(I)对于软土，使用的是附表12所列的无循环双向液压抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，降下钻头，驱动瓣叶由两边向中间挖取土体，瓣叶合拢后，提升钻头出孔，张开瓣叶卸碴后降下钻头，进行下一回次钻进。(2)对于砂土，使用的是附表12所列的反循环双向液压钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，降下钻头，令泥浆在孔内外反循环流动，驱动瓣叶由两边向中间挖取土体，瓣叶合拢后提升钻头，钻头至设定高度后，张开瓣叶并降下钻头，进行下一回次钻进，分散在孔内泥浆中的砂粒，由不断在孔内外反循环流动的泥浆携带出孔。(3)对于硬土和卵石，使用的是附表12所列的有循环双向液压抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，降下钻头，泵送泥浆并令泥从钻头的喷射管中喷出，驱动瓣叶反复地向相、向相背运动，并向中间合拢挖土，瓣叶合拢后停止泵送泥浆并提升钻头出孔，张开瓣叶卸碴后降下钻头，进行下一回次钻进。3、清孔的实施方法
一次性钻挖桩槽至漂石地层后，为防止一次性钻挖桩槽时的残留钻碴影响叠钻圆孔，清理已成方孔孔段的孔底。清孔用的是如图6所示的方孔钻头，使用的是附表12所列的反循环液压抓斗钻进工艺，具体的实施方式是将钻头降至孔底，令泥浆在孔内外反循环流动，驱动瓣叶反复开合，孔底的细粒钻碴由反循环流动的泥浆携带出孔，孔底的粗粒钻碴由钻头运载出孔。
4、叠钻桩槽、钻挖圆孔、钻挖扩径孔的圆形基孔的实施方法 叠钻圆孔的顺序是先钻一个边孔，再钻另一个边孔，最后钻中间的孔。( I)对于软土、硬土、粘土，使用的是如附图2所示瓣叶环切旋抓钻头、附表12所列的瓣叶环切抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，下钻，回转钻头，瓣叶沿孔边回转向下进入地层后，停止回转钻头，驱动瓣叶向孔心挖取土体，瓣叶合拢后提升钻头出孔，张开瓣叶卸去土体后下钻，进行下一回次钻进。(2)对于砂土、细砂,使用的是如图2所示的瓣叶环切旋抓钻头,或者是如图3所示的截齿环切旋抓钻头，使用的是附表12所列的反循环环切水平液压钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，下钻，令泥浆在孔内外反循环流动，回转钻头，瓣叶或截齿沿孔边回转进入地层后，停止回转钻头，驱动瓣叶向孔心挖取土体，瓣叶合拢后提升钻头，钻头至设定高度后张开瓣叶并降下钻头，进行下一回次钻进，分散在孔内泥浆中的砂粒，由不断在孔内外反循环流动的泥衆携带出孔。(3)对于卵石，使用的是如图3所示的截齿环切旋抓钻头，使用的是附表12所列的截齿环切抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，下钻，回转钻头，瓣叶随截齿沿孔边回转向下进入地层后，停止回转钻头，驱动瓣叶向孔心挖取土石，瓣叶合拢后提升钻头出孔，张开瓣叶卸去土石后下钻，进行下一回次钻进。(4)对于漂石，使用的是如图4所示的滚齿环切旋抓钻头，使用的是附表12所列的反循环滚齿环切抓斗钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，下钻，令泥浆在孔内外反循环流动，回转钻头，瓣叶随滚齿沿孔边回转向下进入地层后，停止泥浆流动和回转钻头，驱动瓣叶向孔心挖取土石，瓣叶合拢后提升钻头出孔，张开瓣叶卸去土石后下钻，进行下一回次钻进。(5)对于岩石，使用的是如图5所示的滚齿环切取芯钻头，使用的是附表12所列的反循环环切取芯钻进工艺，具体实施方式
是张开瓣叶，下钻，令泥浆在孔内外反循环流动，回转钻头，瓣叶随滚齿沿孔边回转向下进入地层后，停止向下给进并向心给进，钻头的向心截齿回转刻取岩芯，岩芯折断后，停止泥浆流动和回转钻头，驱动瓣叶夹紧岩芯，提升钻头出孔，张开瓣叶卸去岩芯后下钻，进行下一回次钻进。5、钻挖扩孔段的扩大部分的实施方法
钻挖扩孔段的扩大部分使用的是如图7所示的扩孔钻头。(I)对于软岩，使用的是附表12所列的反循环扩孔钻斗钻进工艺，具体实施方式
是合拢瓣叶，下钻，钻头降至设定高度后，令泥浆在孔内外反循环流动，驱动钻头回转并向孔壁驱动瓣叶，扩径翼板上的滚齿沿孔壁回转破岩，细小岩碴由在孔内外反循环流动的泥浆携带出孔，粗大钻碴则暂贮孔底，粗大钻碴贮量达到设定值后，停止泥浆流动、停止驱动钻头回转，驱动瓣叶合拢装碴，瓣叶合拢后提升钻头出孔，张开瓣叶卸碴后合拢瓣叶，降下钻头进行下一回次钻进。(2)对于硬土，使用的是附表12所列扩孔钻斗钻进工艺，具体实施方式
是合拢瓣叶，下钻，钻头降至设定高度后，驱动钻头回转并向孔壁驱动瓣叶，扩径翼板沿孔壁回转削土，从孔壁上削下的土块暂贮在孔底，土块贮量达到设定置后，停止驱动钻头回转，驱动瓣叶合拢装碴，瓣叶合拢后提升钻头出孔，张开瓣叶卸碴后合拢瓣叶，降下钻头进行下一回次钻进。(3)对于细砂，使用的是附表12所列反循环回转扩孔钻进工艺，具体实施方式
是合拢瓣叶，下钻，钻头降至设定高度后，令泥浆在孔内外反循环流动，驱动钻头回转并向孔壁驱动瓣叶，扩径翼板沿孔壁回转切削砂土，散落于孔底附近的砂粒，由不断在孔内外反循环流动的泥衆携带出孔。(二 )、扩钻方孔的实施方法
所述扩钻方孔的结构如图9所示，具体是
在扩钻的方孔中，包括有方孔的圆基孔51和方孔的扩大部分52。在方孔的圆基孔中，包括有软土 55、砂土 57、硬土 58和卵石60 ；
在方孔的扩大部分中，包括有软土 55、砂土 57、硬土 58和卵石60。扩钻方孔的顺序是先钻挖方孔的圆基孔，再钻挖方孔的扩大部分。钻挖方孔的圆基孔所用的钻头、钻进工艺以及具体实施方式
，与叠钻桩槽、钻挖圆孔、钻挖扩径孔的圆形基孔的相同；钻挖方孔的扩大部分所用的钻头、钻进工艺以及具体实施方式
，与一次性钻挖墙槽和桩槽的相同。(三)、连成方孔的实施方法
所述连成方孔的结构如图10所示，具体是
在连成的方孔中，包括有导孔间的土体53和方孔的圆形导孔54。在方孔的导孔间的土体中，包括有软土 55、砂土 57、硬土 58和卵石60 ；
在方孔的方孔的圆形导孔中，包括有软土 55、砂土 57、硬土 58和卵石60。连成方孔的顺序是先钻挖两个圆形导孔，再钻挖导孔间的土体。钻挖钻挖圆形导孔所用的钻头、钻进工艺以及具体实施方式
，与叠钻桩槽、钻挖圆孔、钻挖扩径孔的圆形基孔的相同；钻挖钻挖导孔间的土体所用的钻头、钻进工艺以及具体实施方式
，与一次性钻挖墙槽和桩槽的相同。上述实施例的主要优点如下
I、据具体实施方式
，在造组合孔的过程中，一种多工艺桩孔施工方法分别使用过的钻进工艺有9类12种(详见附表12)、钻头有6种，由于使用的是伸缩钻杆，在造孔过程中没有拆装钻杆。换言之，一种多工艺桩孔施工方法在造孔过程中，未经过拆装钻杆或刚性排碴管，分别使用了分属于全部9种类型的12种钻进工艺。一种常用的现有桩孔施工方法在造孔过程中，不经过拆装钻杆或刚性排碴管(不包括接长)，只能使用一种钻进工艺或同属于一种类型的多种钻进工艺。以上所述说明，一种多工艺桩孔施工方法具有最广泛地钻进工艺类型多样性优点。据背景技术，桩孔施工方法的先进性，在于其钻进工艺类型的多样性，因此，一种桩孔施工方法具有显著的先进性优点。2、据桩孔施工方法的组成与适用性和桩孔施工方法的适用性条件(详见背景技术)，一种多工艺桩孔施工方法在实施方法中使用过的12种钻进工艺，适用于附表13所列的全部29种桩孔与地层中的27种，其适用于的桩孔与地层种数，比任一种常用的现有桩孔施工方法的至少多23种。说明一种多工艺桩孔施工方法具有显著的适用性优点。3、据背景技术，桩孔施工方法的经济性在于其适用性，桩孔施工方法的适用性在于其钻进工艺类型多样性，一种桩孔施工方法具有最广泛地钻进工艺类型多样性优点，因此也具有显著的经济性优点。4、据具体实施方式
，在任一地层造圆孔的过程中的每一回次钻进，都是先沿靠孔壁的圆环面向下回转钻进，然后，再向孔心钻进，因此，本发明具有回转向下钻进阻力小的优点。5、据具体实施方式
，一种多工艺桩孔施工方法，其既可钻圆孔，又可钻方孔，还可钻扩孔段，具有用一种施工方法钻挖各种桩孔的优点。 6、据具体实施方式
，一种多工艺桩孔施工方法，其既可钻圆孔，又可钻方孔，具有用一种施工方法先成圆孔后成方孔的优点。7、据具体实施方式
，一种多工艺桩孔施工方法，其既可钻挖圆孔，又可钻挖扩底孔段，还可钻挖扩身孔段，具有用一种桩孔施工方法钻挖多段扩径孔(糖胡芦桩孔)的优点。8、据

，如附图7所示的扩孔钻头，其扩径钻具由扩径翼板与瓣叶固连而成，而瓣叶又是通过双铰与导环相连，因此扩孔钻头具有扩径钻具承载能力大的优点。9、据

，如附图7所示的扩孔钻头，其用瓣叶与底板组成贮碴斗，具有省去了专用贮碴斗的优点。据优点1，推广应用本发明，可实现由单类多工艺桩孔施工方法，向全类多工艺桩孔施工方法的转变。据优点2和优点3，推广应用本发明，可降低桩孔造价。据优点4和优点5，推广应用本发明，可普及应用单桩和单位桩体承载能力较高、能完全适应偏心荷载特点的矩形截面桩。据优点4、优点6、优点7、优点8，推广应用本发明，可普及应用单桩和单位桩体承载承能力较高的扩孔桩。在附表8-1的第一列中1为单一破岩工艺；2为单一水平破岩工艺；3为单一垂直破岩工艺；4为梳齿回转破岩；5为楔齿回转破岩；6为被动给进回转破岩；7为主动给进回转破岩；8为有循环截齿环切破岩；9为有循环滚齿环切破岩；10为无循环截齿环切破岩；11为耙齿回转破岩；12为滚齿回转破岩；13为多头回转破岩；14为柱螺旋回转破岩；15为锥螺旋回转破岩；16为铲齿回转破岩；17为截齿回转破岩；18为冲击回转破岩；19为振动回转破岩；20为单一垂直破岩工艺；21为潜孔锤冲击破岩；22为油缸双绳方头冲击破岩；23为油缸双绳圆头冲击破岩；24为方头冲击破岩；25为圆头冲击破岩；26为钻头冲击破岩；27为抽筒冲击破岩；28为孔壁导向环面冲击破岩；29为套管导向环面冲击破岩；30为孔壁导向全面冲击破岩。在附表8-2的第一列中31为套管导向全面冲击破岩；32为垂直静压破岩；33为圆斗水平索压破岩；34为圆斗水平液压破岩；35为无循环方斗水平液压破岩；36为有循环方斗水平液压破岩；37为无循环方斗双向液压破岩；38为有循环方斗双向液压破岩；39为单一排碴工艺；40为单一循环排碴工艺；41为单一运载排碴工艺；42为抽筒排碴；43为抽筒式钻头排碴；44为正循环排碴；45为泵吸反循环排碴；46为泵举反循环排碴；47为气举反循环排碴；48为单一运载排碴工艺49为泥浆护壁圆斗排碴；50为套管护壁圆斗排碴；51为方斗排碴；52为螺旋钻头排碴；53为卡断器取芯排碴；54为切割具取芯排碴；55为土层钻斗排碴；56为砂层钻斗排碴；57为卵碌石层钻斗排碴；58为岩层钻斗排碴；59为扩孔钻斗排碴。在表9-1的第一列中1为水平破岩循环排碴类；2为反循环梳齿；3为反循环楔齿；4为正循环扩底回转；5为反循环扩底回转；6为正循环扩孔回转；7为反循环扩孔回转；8为正循环祀齿回转；9为泵举反循环祀齿回转；10为泵吸反循环祀齿回转；11为泵吸反循环滚齿回转；12为气举反循环滚齿回转；13为反循环多头回转；14为反循环冲击回转；15为反循环震动回转；16为水平破岩运载排碴类；17为短螺旋；18为土层钻斗；19为砂层钻斗；20为卵碌石层钻斗。在附表9-2的第一列中21为环切钻斗；22为岩层钻斗；23为螺旋钻斗；24为环切螺旋钻斗；25为扩孔钻斗；26为垂直破岩循环排碴类；27为连杆钻头冲击；28为连杆抽筒冲击；29为卷扬全面冲击；30为反循环潜孔锤冲击；31为正循环油缸圆头冲击；32为反循环油缸圆头冲击；33为反循环油缸方头冲击；34为正循环连杆圆头冲击；35为反循环连杆圆头冲击；36为反循环连杆方头冲击；37为垂直破岩运载排碴类；38为孔壁导向冲抓；39为孔壁导向冲击抓斗；40为套管导向冲抓；41为套管导向冲击抓斗；42为无循环双向液压抓斗。在附表10的第一列中1为全表所有桩孔施工钻；2为反循环横轴梳齿回转钻；3为反循环横轴楔齿回转钻；4为反循环扩底回转钻;5为反循环钻扩孔回转钻；6为正循环奉巴齿回转钻；7为泵举反循环祀齿回转钻；8为泵吸反循环祀齿回转钻；9为泵吸反循环滚齿回转钻；10为气举反循环滚齿回转钻；11为反循环多头回转钻；12为反循环冲击回转钻；13为反循环震动回转钻；14为钻斗钻；15为连杆冲击钻；16为卷扬冲击钻；17为反循环潜孔锤冲击钻；18为反循环油缸圆头冲击钻；19为反循环反循环连杆圆头；20为冲击钻油缸方头冲击钻；21为反循环连杆方头冲击钻；22为全套管冲抓钻；23为无循环液压抓斗钻；24为冲抓钻。在附表13的第一列中1为一种多工艺桩孔施工方法；2为反循环回转扩孔；3为扩孔钻斗钻进工艺；4为反循环扩孔钻斗钻进工艺；5为反循环环切取芯钻进工艺；6为反循环双向液压钻进工艺为无循环双向液压钻进工艺；8为有循环双向液压抓斗钻进工艺；9为反循环液压抓斗钻进工艺；10为反循环环切水平液压钻进工艺；11为瓣叶环切抓斗钻进工艺；12为截齿环切抓斗钻进工艺；13为反循环滚齿环切抓斗钻进工艺。在附表中“A”表示适用于；“B”表示可用于；“C”表示勉强可用于；“空格”表示不可用于或不必用于或不可能钻遇。
附表表1:单一水平破岩和排碴工艺分类表
-msmI 一纽_ I -I石纽破岩工艺
權轴回转C I )梳齿回转
横轴回转(2>楔齿回转
iiiff~SiH.(.....3")......涵福通丽~ 竖轴回转~横向绐进(4)主动绐进回转~
竖轴回转~整向绐进静压给进环面回转C 5 >有循环截齿环切
竖轴回转~竖向绐进静压绐进环面回转6)有循环滚齿环切
竖轴回转~竖向给进静压绐进环面回转C 7》无循环截齿环切竖轴回转^竖向绐进静E绐进全面回转有_^ (S)耙齿回转竖轴回转~坚向给进静压绐进全面回转有循坏~ ( 9 )滚齿回转竖轴回转竖向绝迸静压给迸全面回转有循环 (10多头回转竖轴回转竖向给进静压给进全面回转无循环 (11) 旋回转竖轴回转~竖向给进静压铪进全面回转Hl~Tmlwii竖轴回转~竖向给进静压绐进全面回转~ c 13) re回转竖轴回转~竖商给进静压绐进全面回转无循环 (14)截齿回转竖轴回转~竖《给进冲击绐进全面回转Im —(15)冲击回转
,_ 表2:单一垂直破岩工艺分类表_,
一运^ [二类S运岩土艺
港孔锤冲i—c I y -孔観冲击—
钢绳冲击油紅冲击(2》油缸双绳方头冲击
钢绳冲击油缸冲击(3)油缸效绳画头冲击
钢绳冲击连杆冲击纖中击(4)方头冲击
钢绳冲击连杆冲击纖冲击CS)圆头冲击
钢绳冲击连杆冲击单绳冲击(6)钻头冲击
钢绳冲击连杆冲击单绳冲击(7>_筒冲击
钢绳冲击卷扬冲击环面冲击(8)孔壁导A环面冲击
钢绳冲击卷扬冲击环而冲击(50套管导W环面冲击
钢绳冲击卷扬冲击全面冲击(10)孔壁导向全面冲击~
钢绳冲击卷扬冲击全面冲击(11)套管导向全ffi冲击~
11 垂量静压(12)垂苴静压
WM 水平静压(13)圆斗水平索压
M STffil(14>圆斗水平液压
SI 水平静E(15)无循环方斗水平篏压
SE 平静EC16)有循环方斗水平篏压
致ii静压 —~ 117)无循环方斗双向液f
静压翦向静压(18)有循环方斗翦向液压
权利要求
1.一种多工艺桩孔施工方法，其特征是该方法是由一种钻进设备和多种钻进工艺组成，该方法用于钻挖圆孔、钻挖方孔、钻挖扩孔段中的一种，或多种。
2.根据权利要求I所述的多工艺桩孔施工方法，其特征是所述的钻挖圆孔，在其每一回次钻进过程中，都是先沿靠孔壁的圆环面向下回转钻进，达到预定回次进尺量后，再向孔心钻进。
3.根据权利要求I所述的多工艺桩孔施工 方法，其特征是所述的钻挖方孔，是进行扩大圆孔成方孔、连通两个圆孔成方孔、一次性钻成方孔或叠钻圆孔成方孔。
4.根据权利要求3所述的多工艺桩孔施工方法，其特征是所述的扩大圆孔成方孔，是先钻成一个圆孔，再扩大圆孔成方孔。
5.根据权利要求3所述的多工艺桩孔施工方法，其特征是所述的连通两个圆孔成方 孔，是先钻成两个圆孔，再连通两个圆孔成方孔。
6.根据权利要求3所述的多工艺桩孔施工方法，其特征是所述的扩大圆孔成方孔、连通两个圆孔成方孔和一次性成方孔，是在向硬土、卵砾石土地层压入钻具的过程中，从钻具中向被钻具刃口挤压的土体喷射泥浆。
7.根据权利要求3所述的多工艺桩孔施工方法，其特征是所述的钻挖扩孔段，是在造扩孔段的过程中，或者是由从孔底流向地面的泥浆携带钻碴出孔、或者是由钻头运载钻碴出孔、或者是由从孔底流向地面的泥浆携带细小钻碴出孔和由钻头运载粗大碴出孔。
8.一种用于多工艺桩孔施工方法的扩孔钻头，其特征是主要由拉压连杆(14)、导环盘(18),瓣铰座(20)、扩孔钻头连杆座(38)、进碴口(39)、扩孔连杆(40)、扩径翼板(41)、扩孔钻头中心管(42 )、扩孔瓣叶(43 )、底板(44 )组成，贮碴斗由扩孔瓣叶(43 )与底板(44 )组成；扩径钻具由扩径翼板(41)与扩孔瓣叶(43)组成。
9.根据权利要求8所述的多工艺桩孔施工扩孔钻头，其特征是在扩孔瓣叶(43)处于合拢状态时，所述的贮碴斗与底板(44)组成一个半合式贮碴斗。
10.根据权利要求8所述的多工艺桩孔施工扩孔钻头，其特征是所述的扩径钻具，其扩径翼板(41)连接在扩孔瓣叶(43)上。
全文摘要
本发明所采用的一种多工艺桩孔施工方法其在造圆孔的每一回次钻进过程中，都是先沿靠孔壁的圆环面向下回转钻进，达到预定回次进尺量后，再向孔心钻进；其在造方孔时，或先钻成一个圆孔、再扩大圆孔成方孔，或先钻成两个圆孔、再连通两个圆孔成方孔，或一次性钻成方孔，或叠钻圆孔成方孔；其在造扩孔段时，或者是由从孔底流向地面的泥浆携带钻碴出孔、或者是由钻头运载钻碴出孔、或者是由从孔底流向地面的泥浆携带细小钻碴出孔和由钻头运载粗大碴出孔。本发明的优点是，适用于全部下29种桩孔与地层中的27种，克服了一种现有桩孔施工方法最多只能适用于4种桩孔与地层的缺点。推广应用本发明，可降低桩孔造价、普及应用扩孔桩和矩形截面桩。
文档编号E21B7/00GK102654022SQ201210131120
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者程天森 申请人:程天森