专利名称：一种竖井/导井冲击式钻机冲击成孔施工方法
技术领域：
本发明涉及一种竖井/导井冲击式钻机冲击成孔施工方法，特别适用于长距离的竖井/导井成孔施工，属水利水电建筑技术领域。
背景技术：
竖井施工的传统方法是自上而下一次全断面凿岩爆破成型。如果竖井较长，会采用分为二段或三段，让施工人员下到施工工作面进行打眼放炮作业，自下而上进行了三次装药爆破，完成竖井分段开挖爆破扩径工作。在水利水电工程竖井(闸门井及调压井)开挖施工中，由于竖井一般开挖深度较深，开挖方量较大，多采用先开挖导井，待导井开挖完成后利用该导井为溜渣通道，扩挖施工为竖井的工艺。目前国内导井开挖主要采用人工(正井法或反井法)开挖及采用反井钻机钻孔法开挖两种。对于较大深度的竖井施工，现行施工技术一般是先采用钻机先从上往下钻设一个直径较小的导洞，然后用反井钻机从下向上进行扩大导洞孔，从而形成一定直径的导井，再利用此导井作为溜渣通道，从上向下进行竖井直径的扩大开挖工作。对于导井施工来说，利用反井钻机形成初期直径较小的导井，比采用普通钻爆法自上而下施工导井或采用爬罐法从下往上开挖导井更为安全和快捷。但反井钻机施工工艺施工设备进出场费用较高、施工准备工作较多导致施工成本较高，施工技术复杂，限于反井钻机设备的局限，形成的导井直径一般都不大，在后续的扩大开挖中，人工翻渣工程量大，而且存在因爆破块度大或翻渣方法不当或下部出渣不及时等原因而堵塞的风险。一旦导井被堵塞，处理起来十分困难。一般只能靠人进人导井清理，从上向下掏出导井内的石块，不仅耽误施工进度，而且随着疏通工作的进展，极易发生导井忽然自通，造成人石俱下，严重威胁施工人员的安全。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，发明一种竖井/导井冲击式钻机冲击成孔施工方法，则先利用冲击式钻机冲击成孔冲击锤往下反复冲击，让所产生冲击能量将岩石破碎，利用泥浆的悬浮功能让钻渣呈悬浮状，然后用抽碴筒将钻碴抽出地面成孔方法进行导井开挖，开挖后的导井直径较大，再对导井进行扩径，最后形成竖井，利用导井再扩径施工竖井，能保证施工安全、节约成本，增加各施工进度，技术可行，扩径过程中发生堵塞的可能性减少。本发明的目的是通过下列操作方法实现的一种竖井/导井冲击式钻机冲击成孔施工方法，其特征在于选用冲击式钻机为打导井或打竖井的设备，具体操作方法如下I)施工准备场地平整后，由测量工程师测放出导井孔位及钢护筒(2)安装位置，待钢护筒(2)制作、埋设完毕，钢丝绳冲击式钻机(I)钻架架设到位、泥浆池(4)、泥浆泵
(5)和沉淀池(7)系统通过管道联接到位，准备完善后，即可开始导井的钻孔施工；
2)埋设钢护筒钢护筒(2) —般用4 8mm厚的钢板卷制而成，其内径应大于钻头(3)直径150mm，钢护筒的(2)顶部应开设溢浆口，并高出地面彡200mm ;钢护筒(2)采用人工挖埋的方法埋置，挖埋时，钢护筒(2)与坑壁之间用粘性土填实，钢护筒(2)中心应与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，钢护筒(2)埋置深度在粘性土中不宜小于1. OOm ；3)泥浆制备根据场地情况合理规划布置泥浆池(5)、沉渣池(7)、循环槽泥浆循环系统，并用管道按常规联通，泥浆池的容积为钻孔容积的1. 2 1. 5倍，一般不宜小于8m3 ；4)钻机具布置在平台上备足护壁泥浆粘土，冲击式钻机(I)就位，立好钻架，对准桩孔中心，拉好钢丝绳(6)，准备开始钻进，钻具选用于5T重十字型钻头(3)；5)开孔开钻时直接向孔内投入粘土，用钻头以小冲程反复冲击造浆，使泥浆比重不小于1. 2 ;钢护筒(2)底脚以下I 2m范围内，采取小冲程、高频率反复冲砸，确保孔壁稳定;6)钻进冲程根据地质情况及岩石强度的变化分别确定；如岩层表面不平整，应先投入粘土、小片石英钟，将表面垫平，再用十字型钻头(3)冲击钻进，防止发生斜孔，穿孔事故；钻进时还要注意均匀地松放钢丝绳(6)长度，严禁“打空锤”现象的发生，确保钻机、钻架和钢丝绳不受损害。7)掏渣破碎的钻渣，经泥浆悬浮后，通过钢护筒(2)溢浆口溢出孔外，进入沉渣池(7)中，沉淀后挖出，泥浆流入泥浆池(4)中，由泥浆泵(5)抽入导井(8)内循环利用，直至导井与底部水平洞相互贯通，之后再对导井进行扩径，最后形成设计尺寸直径的竖井。对于直径尺寸较小的竖井，采用本发明方法可以直接冲击式钻机设备进行扩孔构成。本发明采用冲 击式钻机冲击成孔开挖导井的施工方法，避免施工人员下到施工工作面作业，最大限度保证了施工人员安全，施工设备简单，成本较低，施工速度较快。
下面结合附图所示实施例，对结构作进一步说明，但本发明保护范围不限于此实施例。图1为发明的工艺流程框图。图2为本发明施工状态的示意图。图中1一冲击式钻机；2—钢护筒；3—钻头；4一泥衆池；5—泥衆泵；6—钢丝绳；7—沉渣池；8—导井；9一竖井。
具体实施例方式本发明采用冲击式钻机冲击成孔进行导井开挖，按图1所示操作步骤进行，(I)施工准备场地平整后，由测量工程师测放出导井孔位及钢护筒2安装位置。待钢护筒2制作、埋设完毕，钢丝绳冲击式钻机I钻架架设到位、泥浆池4、泥浆泵5和沉淀池7系统通过管道联接到位，准备完善后，即可开始导井的钻孔施工。(2)埋设钢护筒钢护筒2—般用4 8mm厚的钢板卷制而成，其内径应大于钻头直径150_，钢护筒的2顶部应开设溢浆口，并高出地面彡200_。钢护筒2采用人工挖埋的方法埋置，挖埋时，钢护筒与坑壁之间用粘性土填实，钢护筒2中心应与桩位中心应重合，偏差不得大于50_，钢护筒埋置深度在粘性土中不宜小于1. OOm0(3)泥浆制备根据场地情况合理规划布置泥浆池5、沉渣池7、循环槽等泥浆循环系统，并用管道按常规联通，泥浆池的容积为钻孔容积的1. 2 1. 5倍，一般不宜小于Sm3。(4)钻机布置在平台上备足护壁泥浆粘土，冲击式钻机安装就位，立好钻架，对准桩孔中心，拉好缆风绳，准备开始钻进，钻具选用于5T重十字型钻头。(5)开孔开钻时直接向孔内投入粘土，用钻头以小冲程反复冲击造浆，使泥浆比重不小于1. 2。钢护筒底脚以下I 2m范围内，采取小冲程、高频率反复冲砸，确保孔壁稳定。(6)钻进冲程根据地质情况及岩石强度的变化分别确定。如岩层表面不平整，应先投入粘土、小片石英钟，将表面垫平，再用十字型钻头冲击钻进，防止发生斜孔，穿孔事故。钻进时还要注意均匀地松放钢丝绳长度，严禁“打空锤”现象的发生，确保钻机、钻架和钢丝绳不受损害。(7)掏渣被破碎的钻渣，经泥浆悬浮后，少数通过多护筒溢浆口溢出孔外，大多数由泵抽入沉渣池7中，经沉淀后挖出沉渣，清除沉渣，沉渣池7内的泥浆又继续流回泥浆池4中，由泥浆泵5抽入导井8内循环利用，直至导井与底部水平洞相互贯通，再对导井进行扩径，最后形成设计尺寸直径的竖井。扩径过程中不会发生导井的堵塞现象，施工速度明显加快。本发明使用设备的冲击式钻机是成孔灌注桩施工时的通用设备，无需单独购制，减轻企业成本。本发明方法适应于粘性土、砂土、碎石土和各种岩层水利水电工程中各种竖井导井开挖，钻孔深度可以达到70m以上。
权利要求
1. 一种竖井/导井冲击式钻机冲击成孔施工方法，其特征在于选用冲击式钻机设备打导井或竖井，施工具体操作方法如下1)施工准备场地平整后，由测量工程师测放出导井孔位及钢护筒(2)安装位置，待钢护筒(2)制作、埋设完毕，钢丝绳冲击式钻机(I)钻架架设到位、泥浆池(4)、泥浆泵(5)和沉淀池(7)系统通过管道联接到位，准备完善后，即可开始导井的钻孔施工；2)埋设钢护筒钢护筒(2)—般用4 8_厚的钢板卷制而成，其内径应大于钻头(3)直径150_，钢护筒的(2)顶部应开设溢浆口，并高出地面彡200mm;钢护筒(2)采用人工挖埋的方法埋置，挖埋时，钢护筒(2)与坑壁之间用粘性土填实，钢护筒(2)中心应与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，钢护筒(2)埋置深度在粘性土中不宜小于1. OOm ；3)泥浆制备根据场地情况合理规划布置泥浆池(5)、沉渣池(7)、循环槽泥浆循环系统，并用管道按常规联通，泥浆池的容积为钻孔容积的1. 2 1. 5倍，一般不宜小于Sm3;4)钻机具布置在平台上备足护壁泥浆粘土，冲击式钻机(I)就位，立好钻架，对准桩孔中心，拉好钢丝绳(6)，准备开始钻进，钻具选用于5T重十字型钻头(3)；5)开孔开钻时直接向孔内投入粘土，用钻头以小冲程反复冲击造衆，使泥浆比重不小于1. 2 ;钢护筒(2)底脚以下I 2m范围内，采取小冲程、高频率反复冲砸，确保孔壁稳定；6)钻进冲程根据地质情况及岩石强度的变化分别确定；如岩层表面不平整，应先投入粘土、小片石英钟，将表面垫平，再用十字型钻头(3)冲击钻进，防止发生斜孔，穿孔事故;钻进时还要注意均匀地松放钢丝绳(6)长度，严禁“打空锤”现象的发生，确保钻机、钻架和钢丝绳不受损害。7)掏渣破碎的钻渣，经泥浆悬浮后，通过钢护筒(2)溢浆口溢出孔外，进入沉渣池(7)中，沉淀后挖出，泥浆流入泥浆池(4)中，由泥浆泵(5)抽入导井(8)内循环利用，直至导井与底部水平洞相互贯通，之后再对导井进行扩径，最后形成设计尺寸直径的竖井。
全文摘要
本发明涉及一种竖井/导井冲击式钻机冲击成孔施工方法，特别适用于长竖井/导井成孔施工，属水利水电建筑技术领域。则先利用冲击式钻机冲击成孔冲击锤往下反复冲击，让所产生冲击能量将岩石破碎，利用泥浆的悬浮功能让钻渣呈悬浮状，然后用抽碴筒将钻碴抽出地面成孔方法进行导井开挖，开挖后的导井直径较大，再进行扩径过程中，发生堵塞的可能性减少，利用竖井施工，保证施工安全、节约成本，增加各施工进度，技术可行。
文档编号E21D1/03GK103046931SQ201210509000
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者王加红, 沈家文, 代绍海, 付永春, 杨兴华, 周怀春, 刘金荣, 赵永任, 张云鹤 申请人:云南建工水利水电建设有限公司