适用于岩土交汇复杂地层的预应力锚索成孔方法与流程

本申请涉及岩土施工的技术领域，尤其是涉及适用于岩土交汇复杂地层的预应力锚索成孔方法。

背景技术：

在我国华南地区，其地质条件常为岩与土交互的情况。

在传统的预应力锚索成孔施工方法中，遇到软弱土层成孔时可采用套管跟进成孔方式，能够有效防止塌孔；在较硬的砂卵石和强风化地层中采用钻机自带的冲击器进行冲击也可达到成孔的目的；并且在强风化岩层中也可以成孔，且不用退杆、换钻头，但是，由于钻头强度和冲击器冲击力度的限制，传统钻机在中微风化岩层中难以钻进。当采用潜孔锤进行钻孔时，潜孔锤冲击回旋钻进的成孔效率高，对于中微风化岩层中也能有良好的成孔效果，但在软弱岩层中钻孔时容易塌孔。由上述可知，锚索成孔钻机往往缺乏在岩、土之间相互切换作业的功能，导致锚索成孔钻机不能同时适用于岩与土交互的情况，从而影响工程进度。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有现有的锚索成孔钻机缺乏在岩、土之间相互切换作业的功能，导致影响工程进度的缺陷。

技术实现要素：

为了解决现有的锚索成孔钻机缺乏在岩、土之间相互切换作业的功能，导致影响工程进度的技术问题，本申请提供适用于岩土交汇复杂地层的预应力锚索成孔方法。

本申请提供的适用于岩土交汇复杂地层的预应力锚索成孔方法采用如下技术方案：预应力锚索成孔装置包括第一种钻孔装置、第二种钻孔装置以及第三种钻孔装置；通过所述第一种钻孔装置在软弱土层中钻孔，通过所述第二种钻孔装置在砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层中钻孔，通过所述第三种钻孔装置在中微风化岩层中钻孔，包括以下步骤：

s1：测量放线，现场确定孔位；

s2：第一种钻孔装置就位；

s3：当在软弱土层中打孔时，在第一种钻孔装置外设置有套管，使得成孔采用套管钻进；钻进过程中套管内充满高压水，钻孔过程中高压水与土体作用形成泥浆，泥浆通过套管与第一种钻孔装置之间的间隙排出，从而使土体形成泥浆排出；

s4：当在砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层中打孔时，采用第二种钻孔装置进行钻孔；

s5：将第二种钻孔装置换成第三种钻孔装置；

s6：采用第三种钻孔装置在中微风化岩层中打孔；

s7：打孔完成，将第三种钻孔装置拔出。

通过采用上述技术方案，第一种钻孔装置可以在软弱土层中钻孔，第二种钻孔装置可以在砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层中钻孔，而第三种钻孔装置可以在中微风化岩层中钻孔，使得第一种钻孔装置、第二种钻孔装置以及第三种钻孔装置组合使用，将各自成孔施工结构优点相互结合，使得在岩、土交汇复杂地层地层中成孔可行性好、成功率高；套管的设置使得钻孔过程中避免塌孔，且具有环保性，防止钻进过程中尘土飞扬，保证清孔效果好，此外，还使得成孔效率高、成本低、效益显著。

可选的，所述第一钻孔装置包括锚索钻机、钻杆以及普通钻头；所述钻杆将所述普通钻头与所述锚索钻机连接。

通过采用上述技术方案，使得普通钻头在软弱土层中钻孔效果好，使得第一种钻孔装置适用于软弱土层；且第一种钻孔装置结构简单，施工方便。

可选的，步骤s3中的套管套设在所述钻杆外，所述套管的外周面与所述软弱土层接触，所述套管的内壁与所述钻杆、普通钻头之间存在距离。

通过采用上述技术方案，使得在钻孔过程中清孔时，高压水与土体作用形成的泥浆可以通过套管内壁和钻杆外璧之间的间隙排出，使得清孔效果好。

可选的，所述第二钻孔装置包括锚索钻机、钻杆、普通钻头以及冲击器；所述冲击器固设在所述锚索钻机上，所述钻杆将所述普通钻头与所述冲击器相连。

通过采用上述技术方案，使得普通钻头在冲击器的冲击作用下可以钻进砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层中，使得第二种钻孔装置适用于砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层；当使用第二种钻孔装置时，在第一钻孔方装置在软弱土层钻孔完成后，将锚索钻机自带的冲击器打开，就可以连续钻孔，保证了钻孔的连续性，提高钻孔效率。

可选的，所述冲击器呈圆柱形，且所述冲击器内设置有空心通道。

通过采用上述技术方案，使得清孔时方便高压水流的通过，提高清孔效率。

可选的，所述第三种钻孔装置包括锚索钻机、钻杆以及潜孔锤；所述钻杆将所述潜孔锤与所述锚索钻机相连。

通过采用上述技术方案，潜孔锤的额冲击力大，使得第三种钻孔装置可以在中微风化岩层中钻孔，提高钻孔效率。

可选的，步骤s3中的套管位于所述软弱土层和所述砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层中。

通过采用上述技术方案，套管的设置，避免了在软弱土层和所述强风化地层中钻孔时出现塌孔的现象，还使得在软弱土层和所述强风化地层中钻孔时，方便清孔，从而提高成孔效率。

可选的，所述软弱土层和所述砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层中的套管与所述中微风化岩层中的钻孔紧密相连。

通过采用上述技术方案，使得套管与中微风化岩层中的钻孔形成相对密封的区域，从而保证在风压清孔时，不会出现漏风的现象，提高清孔质量。

可选的，步骤s3中，第一种钻孔装置在钻进的过程中不取芯。

通过采用上述技术方案，保证钻孔的连续性，提高钻孔效率。

可选的，所述第一种钻孔装置、第二种钻孔装置以及第三种钻孔装置内的钻杆均为空心。

通过采用上述技术方案，方便清孔时高压水流的通过，使得清孔过程顺畅，提高清孔效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.第一种钻孔装置、第二种钻孔装置以及第三种钻孔装置组合使用，将各自成孔施工结构优点相互结合，使得在岩、土交汇复杂地层地层中成孔可行性好、成功率高；套管的设置使得钻孔过程中避免塌孔，且具有环保性，防止钻进过程中尘土飞扬，保证清孔效果好，此外，还使得成孔效率高、成本低、效益显著；

2.套管的内壁与钻杆的外壁存在间距，使得在钻孔过程中清孔时，高压水与土体作用形成的泥浆可以通过套管内壁和钻杆外璧之间的间隙排出，使得清孔效果好；

3.套管与中微风化岩层中的钻孔形成相对密封的区域，从而保证在风压清孔时，不会出现漏风的现象，提高清孔质量。

附图说明

图1是第一种钻孔装置钻孔的示意图；

图2是第二种钻孔装置钻孔的示意图；

图3是第三种钻孔装置钻孔的示意图。

图中，10、软弱土层；20、砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层；30、中微风化岩层；1、锚索钻机；2、钻杆；3、普通钻头、4、冲击器；5、潜孔锤；6、套管。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开适用于岩土交汇复杂地层的预应力锚索成孔方法。

参考图1，适用于岩土交汇复杂地层的预应力锚索成孔方法包括：

s1：测量放线，现场确定孔位；施工平台整平，复核每排锚索的水平标高，按设计的锚索水平间距要求拉通线进行布孔，并用木桩或钢筋作为标记并编号。

s2：第一种钻孔装置就位；第一种钻孔装置包括锚索钻机1、钻杆2以及普通钻头3，钻杆2设置为空心，钻杆2将普通钻头3与锚索钻机1相连，一般的，用木枋或者钢板将锚索钻机1垫平稳，保证钻孔过程中锚索钻机1不会有较大的晃动而影响成孔质量；其中，普通钻头3前部为类圆饼构造，后部为空心圆管构造，且类圆饼表面有多个凸点和两个圆孔，凸点是为了利于普通钻头3掘进，圆孔是保证清孔时高压水流通过；钻杆2为空心构造，也是保证清孔时高压水流通过；钻杆2与普通钻头3的圆孔相连，使得清孔高压水流流经钻杆2到普通钻头3。普通钻头3以及钻杆2均是由合金材料制作而成。

s3：当在软弱土层10中钻孔时，第一种钻孔装置在软弱土层10的最前部为普通钻头3，钻杆2外套设有套管6，使得钻孔时采用套管6钻进的方式，保证第一种钻孔装置在软弱土层10中钻孔时不会塌孔，从而保证成孔的质量；套管6的外壁与软弱土层10接触，套管6的内壁与钻杆2以及普通钻头3之间设置有距离；锚索钻机1连接有清水泵。

施工时，采用套管6前端的普通钻头3钻进，钻进过程中启动清水泵，使得套管6内充满高压水，钻孔过程中高压水与土体作用形成泥浆，泥浆通过套管6与钻杆2间的间隙排出，从而将土体形成泥浆排出，直至孔口返出的泥浆不挂手为宜；普通钻头3在钻进过程中不取芯，从而保证套管6连续钻进。

s4：参考图2，当普通钻头3钻至砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层20时，将第一种钻孔装置换成第二种钻孔装置；第二种钻孔装置包括锚索钻机1、钻杆2、普通钻头3以及锚索钻机1自带的冲击器4；冲击器4呈圆柱形，且其内部设置有空心通道，用于水流和空气的流通，冲击器4的两端分别与锚索钻机1和钻杆2相连，钻杆2将冲击器4和普通钻头3相连，当第二种钻孔装置在砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层20中钻孔时，冲击器4给钻头提供冲击力，使得普通钻头3钻孔时更容易。

第二种钻孔装置钻孔时，在钻杆2外也套设有套管6，且这步骤中的套管6和s3中套管6的安装方式一样，第二种钻孔装置钻进过程中套管6内充满高压水，钻孔过程中高压水与土体作用形成泥浆，泥浆通过套管6与第二种钻孔装置之间的间隙排出，从而使土体形成泥浆排出。

s5：参考图3，当第二种钻孔装置钻至中微风化岩层30时，将第二种钻孔装置拔出，换成第三种钻孔装置，第三种钻孔装置包括锚索钻机1、钻杆2以及潜孔锤5，钻杆2将潜孔锤5与锚索钻机1相连。

s6：采用第三种钻孔装置在中微风化岩层30中打孔；在套管6内放入钻杆2以及潜孔锤5，利用高压使潜孔锤5在岩石中成孔，因潜孔锤5需穿越套管6，所以冲击成孔的直径小于套管6成孔的孔径。在第三种钻孔装置在钻孔过程中采用风压清孔。

将软弱土层10和砂卵石和强风化地层或者在强风化岩层20的套管6与中微风化岩层30紧密连接，使得两者形成相对密封的区域，使得在风压清孔过程中，不会出现漏风的情况，因此保证了清孔质量。

s7：打孔完成，将第三种钻孔装置拔出。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。