本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种用于深厚基岩地连墙施工的方法。
背景技术：
在城市基坑围护结构地连墙施工中，针对深厚基岩成槽，一般是通过往槽内加稀浆或水来稀释浓浆，悬浮槽内钻渣，在造孔结束后进行清孔。采用上述的这种方式存在如下缺点：一是由于浆液悬浮能力差，造成钻机重复钻进，成槽效率低；二是大量加水加浆，导致废浆量增加，加大了废浆处理难度，不利于施工的环保要求。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于深厚基岩地连墙施工的方法，其在钻头冲击岩体成槽的过程中，实现泥浆在槽内的循环，提高浆液的悬浮能力，防止因钻渣等沉淀物沉淀在孔底而使得钻头对沉淀物重复钻进，提高钻进效率，并能确保造孔孔斜。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种用于深厚基岩地连墙施工的方法，其包括：
在对深厚基岩进行地连墙槽段开挖前，将送风管的一端固定在用于牵引对基岩钻进成槽的钻头的钢丝绳上，将送风管的另一端与空压机相连；
将送风管的一端固定在钢丝绳上后，利用钻头对基岩钻进以便地连墙成槽；
利用钻头对基岩钻进成槽的过程中，持续不断的向槽内供给泥浆，并通过空压机和送风管向槽内送风，以便槽内的钻渣悬浮在泥浆中；
通过空压机和送风管向槽内送风的同时，利用钻头对位于钻渣下方的基岩继续钻进，防止钻头对钻渣的重复钻进。
其中，所述送风管是通过风管导向架固定在所述钢丝绳上，以防止在钻头钻进时送风管缠绕在钢丝绳上。
优选的，所述风管导向架包括：用于套装在所述钢丝绳上的架体；设置在架体外并与其连接在一起的弧形架；其中，所述送风管套装于所述弧形架与所述架体之间。
其中，所述架体包括：U型管；设置于U型管开口端且与U型管可拆卸连接的连接杆。
其中，所述送风管的所述一端位于所述钻头和所述钢丝绳连接处的上方。
其中，所述送风管的底部安置在所述风管导向架内。
优选的，所述钻头为摩擦式钻头。
其中，所述摩擦式钻头包括钻柄、其顶端连接所述钻柄底端的钻体，所述钻体包括：其顶端连接所述钻柄底端的本体；设置在所述本体底端的多个磨削组件；设置在所述本体外壁上的用于排出岩粉的多个排浆槽，其每个排浆槽的排浆口与所述多个磨削组件中的两个磨削组件相邻；设置在本体底端的用于分别封闭每个磨削组件一部分的多个弧形体。
优选的，所述磨削组件包括：设置于所述本体底端的一对第一磨削块；设置于所述本体底端且位于一对第一磨削块内侧的第二磨削块；其中，所述第二磨削块与所述一对第一磨削块呈Y字形分布。
其中，所述本体底部具有至少三个瓣爪，每个所述磨削组件安置于一个瓣爪上。
与现有技术相比，本发明实施例的用于深厚基岩地连墙施工的方法具有如下优点：
1)、本实施例的方法，在用于牵引钻头的钢丝绳上安置送风管，通过送风管向钻头冲击岩体所成的槽内送风，使钻头钻进和送风同时进行，从而实现槽内泥浆在槽内循环，提高浆液的悬浮能力，防止因钻渣等沉淀物沉淀在孔底而使得钻头对沉淀物重复钻进，提高钻进效率，在成孔结束后集中清孔，降低废浆排放量，确保了造孔孔斜符合要求；
2)、本实施例的方法，送风管通过风管固定架固定于钢丝绳上，有效防止在钻头钻进时、送风管缠绕在钻头上的现象，提高生产安全及施工效率；
3)、本实施例的方法，采用摩擦式钻头对岩体钻进成槽，其具有多个磨削组件，通过多个磨削组件采用平面磨削的方式对深厚基岩成槽施工，增大了磨削组件与基岩之间的接触面积，使钻头对基岩的冲击力均匀，在磨削造孔的过程中不易出现卡钻现象，具有造孔纠偏的作用。
4)、本实施例的摩擦式钻头，多个磨削组件和多个弧形体之间可以形成蜂窝形的临空面，从而利于钻头对基岩钻进时的成孔破碎，提高钻进工效，加快施工进度；
5)、本实施例的摩擦式钻头，在第一磨削块和第二磨削块之间留有预留水口，且预留水口与排浆口相连通，从而使钻头磨削基岩时形成的岩粉甚至磨削块的碎渣会被及时排出而不会积聚于孔底，因此不会在孔底形成较厚的沉淀物，避免沉淀物缓冲钻头的冲击力和钻头对沉淀物进行重复钻进，提高了钻头的钻进工效，提高施工进度；
6)、本实施例的摩擦式钻头，弧形体将对应的一对第一磨削块的外侧面封闭，且弧形体的外径与对应瓣爪的半径相同，因此，可确保钻头钻进基岩造孔时，孔的边缘圆滑而无齿牙阻力，提高钻进时的施工效率，减少修孔的辅助工时，确保工程质量；
7)、本实施例的摩擦式钻头，各磨削块由耐磨耐冲击的高强度合金制成，在磨削基岩时不会轻易掉渣或破碎，减少对钻头进行维修、对钻孔进行排渣、修孔的辅助工时，提高钻进工效。
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例的摩擦式钻头的主视图；
图2是图1所示摩擦式钻头的仰视图；
图3是本发明实施例的风管导向架固定于钢丝绳上的结构示意图；
图4是图3中A部分放大图；
图5是本发明实施例的风管导向架结构示意图(未示出连接杆)；
图6是本发明的槽内泥浆循环方法的流程图。
具体实施方式
如图6所示，为本发明提供的用于深厚基岩地连墙施工的方法的流程图，由图可知，该方法包括：
在对深厚基岩进行地连墙槽段开挖前，将送风管的一端固定在用于牵引对基岩钻进成槽的钻头的钢丝绳上，将送风管的另一端与空压机相连；
将送风管的一端固定在钢丝绳上后，利用钻头对基岩钻进以便地连墙成槽；
利用钻头对基岩钻进成槽的过程中，持续不断的向槽内供给泥浆，并通过空压机和送风管向槽内送风，以便槽内的钻渣悬浮在泥浆中；
通过空压机和送风管向槽内送风的同时，利用钻头对位于钻渣下方的基岩继续钻进，防止钻头对钻渣的重复钻进。
具体的，如图6所示，本发明的槽内泥浆循环方法包括如下步骤：
步骤1、在对深厚基岩进行地连墙槽段开挖前，将送风管的一端固定在用于牵引对基岩钻进成槽的钻头的钢丝绳上，将送风管的另一端与空压机相连，以便空压机产生的压缩空气可以通过送风管送入槽内。
步骤2、当将送风管的一端固定在钢丝绳上后，利用钻头对基岩由上至下冲击钻进，以便造孔后地连墙成槽。
步骤3、当钻头对基岩钻进成槽时，使得基岩被粉碎成大量的岩粉类的钻渣，因此，随着钻头对基岩钻进成槽，通过现有技术的方法向形成的槽内持续不断的供给泥浆，同时，通过空压机和送风管向槽内送风，以便通过压缩空气吹动槽内的泥浆及钻渣，使得泥浆在槽内循环、钻渣悬浮在泥浆中，即，泥浆和钻渣不会沉淀在孔底。
步骤4、通过空压机和送风管向槽内送风的同时，钻头对位于钻渣下方的岩体继续钻进，由于钻头前期钻进基岩时形成的钻渣悬浮在泥浆中而未沉淀在孔底，因此，当钻头继续对下方的岩体进行钻进时，钻头的底端会穿过钻渣而直接接触到岩体，从而在继续钻进时不会对前期形成的钻渣钻进，有效防止了钻头对钻渣等沉淀物的重复钻进。
其中，上述步骤2中，将送风管的一端固定在钢丝绳上，是通过将送风管的一端穿设过风管导向架、再将风管导向架固定在钢丝绳上的方法，从而有效防止在钻头钻进时、送风管缠绕在钢丝绳上的现象，提高生产安全及施工效率。
如图3所示，为本发明实施例提供的风管导向架14安置在用于牵引钻机钻头12的钢丝绳11上的结构示意图，图4为图3所示的A部分放大图，由图3、图4可知，钢丝绳11底端穿设过用于吊装钻头的吊耳后向上折返形成折返段，且折返段与钢丝绳的未穿设过吊耳的竖直段并行，利用多个上下安置的卡扣13将钢丝绳的折返段和竖直段锁紧，而风管导向架14套装在折返段和竖直段之外。
具体的，如图4、图5所示，本发明实施例提供的风管导向架14包括：用于套装在用于牵引钻头的钢丝绳11上的架体；设置在架体外并与其连接在一起的弧形架18；其中，送风管19套装于弧形架18与架体之间。
其中，架体包括：用于套装在钢丝绳11的折返段和竖直段之外的U型管15；设置于U型管15的开口端且与U型管15可拆卸连接的连接杆17，用于将所述U型管15固定安装在钢丝绳的折返段和竖直段之外。优选的，在U型管15的平行伸出的两个伸出臂的末端分别设置套环，而连接杆17的两端分别穿设过对应的套环，再通过一对螺母16将连接杆17的两端分别固定在套环上。当然，也可以在U型管15的两个伸出臂的末端分别设置通孔，而连接杆17的两端分别穿设过一对通孔，然后再通过一对螺母将连接杆17的两端分别固定在伸出臂上。
而弧形架18为与U型管15的弧形部封闭连接的部分呈弧形的固定架，送风管19套装于弧形架18和U型管15的弧形部之间，即，送风管19与钢丝绳11平行设置。设计时，应使弧形架18的半径略大于送风管19的半径，以便送风管19在穿设过弧形架18后与弧形架18之间略有间隙，使得送风管19在弧形架18内可以旋转。而为了防止送风管19脱出弧形架18，送风管19的底端可以设置凸出于送风管19外壁的一对环形体，一对环形体的半径均大于弧形架18的半径，且弧形架18位于一对环形体之间，从而使送风管19在风管导向架14的作用下既可以随着钢丝绳上下运动、又可以相对风管导向架14旋转。即，送风管19可以随着钢丝绳牵引的钻头上下运动，且在钻头旋转时，送风管19不会随着钻头旋转，有效防止送风管19缠绕在钢丝绳上，此外，在钻头钻进基岩的过程中，送风管19底端相对钻头顶端的位置保持不变，使得送风管19的送风效果一直保持不变，也避免送风管缠绕在钻头上。
其中，步骤2中，在将送风管19的一端固定在钢丝绳11上时，送风管11的所述一端(即送风管11的底端)位于钻头和钢丝绳11连接处的上方(如图3所示)，而送风管19的底部安置在风管导向架14内。通过大量实验得出，送风管19底端离钻头顶端的距离为1.2-1.8m时，送风效果最佳。
本发明通过在钻头上方安装用于套装送风管的风管导向架，防止送风管缠绕在钻头上，而通过在钻头钻进的同时进行送风，可以有效防止钻渣等沉淀在孔底，避免钻头对钻渣重复钻进，提高钻进效率。
其中，本发明的用于钻进基岩的钻头可以采用摩擦式钻头。
如图1所示，为本发明实施例提供的摩擦式钻头的主视图，图2为图1所示摩擦式钻头的仰视图。由图1、图2可知，本发明实施例提供的摩擦式钻头包括用于和钻机连接的钻柄1、其顶端连接钻柄1底端的钻体2，其中，钻体2包括：其顶端连接钻柄1底端的本体3；设置在本体3底端的多个磨削组件；设置在本体3外壁上的用于排出岩粉的多个排浆槽4，其每个排浆槽4的排浆口与多个磨削组件中的两个磨削组件相邻；设置在本体3底端的用于分别封闭每个磨削组件一部分的多个弧形体6。
需要说明的是，本文中的深厚基岩是指硬度最高达132MPa、覆盖层为几米而岩层厚度达20-40米的地质。
具体的，如图1、图2所示，本实施例摩擦式钻头的本体3呈上窄下宽的锥形，在本体3的底端均布设置多个磨削组件(磨削组件可以为2个、3个、4个或更多个，图中仅显示4个磨削组件)，通过多个磨削组件采用平面磨削的方式对深厚基岩成槽施工，增大了磨削组件与基岩之间的接触面积，使钻头对基岩的冲击力均匀，在磨削造孔的过程中不易出现卡钻现象，具有造孔纠偏的作用。在本体3的外壁开设沿其轴向延伸的多个排浆槽4，通过排浆槽4将磨削组件磨削基岩时形成的岩粉排出，以便提高钻进工效，减少对磨削组件的磨损。在本体3底端设置多个弧形体6(弧形体6的数量与磨削组件的数量相同)，通过每个弧形体6封闭一个磨削组件一部分，以便多个磨削组件与对应的多个弧形体之间可以形成蜂窝临空面，利于对基岩钻进时成孔破碎。
其中，本体3底部具有多个瓣爪，瓣爪的数量可以为2个、3个、4个或更多个，设计时，瓣爪的数量和磨削组件、弧形体的数量相同，相互之间的位置关系也相同，并根据施工的具体情况确定瓣爪的数量。多个排浆槽4分别设置于每两个相邻的瓣爪之间。下面，仅以如图2所示的具有4个瓣爪的摩擦式钻头的结构为例，对本发明的摩擦式钻头的结构进行详细说明。
如图2所示，本实施例的摩擦式钻头具有4个瓣爪，每个瓣爪上安置一个磨削组件和一个弧形体6，弧形体设置于对应瓣爪的边缘。其中，每个瓣爪上的磨削组件包括：设置于本体3底端(即瓣爪底端)的一对第一磨削块5，设置于本体3底端(即瓣爪底端)且位于一对第一磨削块5内侧的第二磨削块7，第二磨削块7与一对第一磨削块5呈Y字形分布，使得第二磨削块7与一对第一磨削块5之间形成利于成孔破碎的临空槽。优选的，第二磨削块7的外侧面与一对第一磨削块5的内侧面之间留有预留水口8，以便磨削块磨削基岩时形成的岩粉从预留水口8流向排浆槽4的排浆口，并经由排浆槽4向外排出，避免岩粉甚至磨削块的碎渣积聚于孔底，难以在孔内浮起和排出，使得孔底形成较厚的沉淀物，而沉淀物缓冲了钻头的冲击力，使钻头对沉淀物进行重复钻进，从而降低钻头的钻进工效，影响施工进度。
优选的，本体3的每个瓣爪的外侧面呈弧形，瓣爪上的弧形体6的外径等于瓣爪的半径，即，弧形体6沿着本体3的轴向安置在瓣爪底部并朝下延伸。其中，每个瓣爪上的弧形体6的内侧面与该瓣爪上的一对第一磨削块5的外侧面分别相接触，以便弧形体6封闭一对第一磨削块5。设计时，弧形体6的高度可以小于磨削块的高度(此处的高度是指弧形体6和各磨削块沿着本体轴向方向从本体底端朝下延伸的高度)。
由于瓣爪上的弧形体6将一对第一磨削块5的外侧面封闭，且弧形体6的外径与对应瓣爪的半径相同，因此，可确保钻头钻进基岩造孔时，孔的边缘圆滑而无齿牙阻力，从而提高钻进时的施工效率。
由于每个瓣爪上的弧形体6、一对第一磨削块5和第二磨削块7之间形成空槽，使得多个瓣爪上的多个磨削组件和多个弧形体6之间可以形成蜂窝形的临空面，从而利于成孔破碎。
其中，在相邻瓣爪之间设置的排浆槽沿着本体轴向的方向上下延伸，且排浆槽的排浆口(排浆口是指排浆槽的位于本体底端的开口)呈圆弧形并朝着本体底端的中心方向凹进。设计时，排浆口的半径大于排浆槽其它部分的半径，即，排浆槽由排浆口倾斜向上延伸一部分后再竖直向上延伸。
其中，本实施例的第一磨削块5和第二磨削块7分别为其一条棱边朝下的三棱体(如图2所示)，该棱边成为磨削块的磨削刃，而与该棱边对应的棱面固定安装在本体底端，如通过焊接的方式将各磨削面焊接在本体的底端。
优选的，第一磨削块5和第二磨削块7均由高强度合金制成，制作磨削块的高强度合金可以采用现有技术的具有耐磨、耐冲击性成的高强度硬质合金钢制成，且最好屈服强度不低于800MPa，如可以采用YG3X钨钢合金制成。而弧形体可采用与磨削块相同的材料制成，也可采用具有高强度的其它材料制成，如，采用高强度弹簧或半轴制成，并通过焊接的方式固定于本体的边缘，与各磨削块一起，实现全断面形成高强度摩擦面。
此外，本实施例在钻体2(如图1所示)或用于连接钻机的其它部件上设置吊耳9，通过在吊耳9内穿设用于牵引钻头的钢丝绳，防止本发明的摩擦式钻头在对基岩进行高速冲击时、钻头掉钻情况的发生。
当然，本发明的钻头也可以采用现有技术的钻头如十字钻头，但经现场施工比较，采用本实施例的摩擦式钻头对硬度最高达132MPa、岩层厚度达20-40米的岩体进行造孔成槽时，钻进效率可比现有技术的十字钻头提高一倍以上，极大保证了施工安全，确保了工程质量，加快了工程进度。
综上所述，与现有技术相比，本发明实施例的用于深厚基岩地连墙施工的方法具有如下优点：
1)、本实施例的方法，在用于牵引钻头的钢丝绳上安置送风管，通过送风管向钻头冲击岩体所成的槽内送风，使钻头钻进和送风同时进行，从而实现槽内泥浆在槽内循环，提高浆液的悬浮能力，防止因钻渣等沉淀物沉淀在孔底而使得钻头对沉淀物重复钻进，提高钻进效率，在成孔结束后集中清孔，降低废浆排放量，确保了造孔孔斜符合要求；
2)、本实施例的方法，送风管通过风管固定架固定于钢丝绳上，有效防止在钻头钻进时、送风管缠绕在钻头上的现象，提高生产安全及施工效率；
3)、本实施例的方法，采用摩擦式钻头，其具有多个磨削组件，通过多个磨削组件采用平面磨削的方式对深厚基岩成槽施工，增大了磨削组件与基岩之间的接触面积，使钻头对基岩的冲击力均匀，在磨削造孔的过程中不易出现卡钻现象，具有造孔纠偏的作用。
4)、本实施例的摩擦式钻头，多个磨削组件和多个弧形体之间可以形成蜂窝形的临空面，从而利于钻头对基岩钻进时的成孔破碎，提高钻进工效，加快施工进度；
5)、本实施例的摩擦式钻头，在第一磨削块和第二磨削块之间留有预留水口，且预留水口与排浆口相连通，从而使钻头磨削基岩时形成的岩粉甚至磨削块的碎渣会被及时排出而不会积聚于孔底，因此不会在孔底形成较厚的沉淀物，避免沉淀物缓冲钻头的冲击力和钻头对沉淀物进行重复钻进，提高了钻头的钻进工效，提高施工进度；
6)、本实施例的摩擦式钻头，弧形体将对应的一对第一磨削块的外侧面封闭，且弧形体的外径与对应瓣爪的半径相同，因此，可确保钻头钻进基岩造孔时，孔的边缘圆滑而无齿牙阻力，提高钻进时的施工效率，减少修孔的辅助工时，确保工程质量；
7)、本实施例的摩擦式钻头，各磨削块由耐磨耐冲击的高强度合金制成，在磨削基岩时不会轻易掉渣或破碎，减少对钻头进行维修、对钻孔进行排渣、修孔的辅助工时，提高钻进工效。
尽管上文对本发明实施例作了详细说明，但本发明实施例不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明实施例的原理进行修改，因此，凡按照本发明实施例的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明实施例的保护范围。