土建施工中高水头粉细砂层成孔施工工艺的制作方法

1.本发明属于土建施工技术领域，具体涉及一种土建施工中高水头粉细砂层成孔施工工艺。


背景技术：

2.高水头粉细砂层土质为粉细砂，地下水含量大，水压大，成孔施工中极易出现涌水、涌砂等问题，影响基坑土体及周边建(构)筑物的安全，且成孔后容易出现渗水、透水、塌孔等现象，难以达到设计要求，影响后续施工。
3.现有土建施工中的成孔技术多是针对不透水地层或是低地下水压力的砂层，专门针对高水头粉细砂层成孔施工的技术少。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种土建施工中高水头粉细砂层成孔施工工艺，套管和内钻管同步钻进，通过内钻管头部和套管头部设置的出液孔喷出流体密封止水材料，流体密封止水材料在压力作用下与作业面一定范围内的砂土挤压渗透、进而混合凝结，实现对作业面砂土止水、封闭、密实加固的目的，阻止地下水、砂土外涌，解决了在高水头粉细砂层成孔施工中涌水、涌砂的问题。
5.本发明的目的是这样实现的：一种土建施工中高水头粉细砂层成孔施工工艺，包括如下步骤，
6.步骤一，内钻管先行钻进土体，套管紧随其后钻入，然后同步钻进；
7.步骤二，内钻管头部周向安装有螺旋叶片并在侧壁上分布出液孔，内钻管内部空心形成输液通道，流体密封止水材料通过传动连接内钻管的转轴内腔输入内钻管的输液通道内，并由出液孔挤压出；
8.步骤三，螺旋叶片随内钻管同步转动，并将流体密封止水材料往钻头前进方向推送；内钻管头部和套管头部之间形成一个填充有流体密封止水材料的空间；
9.步骤四，内钻管和套管同步钻进过程中，流体密封止水材料在压力作用下与土体内的水砂挤压渗透、混合凝结，在套管周向和内钻管前端形成相比原状砂土更密实的挤密混合砂土层，阻止涌水、涌砂；
10.步骤五，钻孔至设定深度，且混合砂土层凝结后，取出内钻管，成孔作业完成。
11.进一步的，所述内钻管在螺旋叶片后方安装避免流体密封止水材料往后端溢流的防护套。
12.进一步的，所述出液孔对称分布在内钻管侧壁上，内钻管顶端同样设置有出液孔。
13.进一步的，所述套管头部侧壁同样分布有出液孔。
14.进一步的，所述出液孔均安装有单向阀，液体仅能从内侧向外侧流出。
15.进一步的，所述转轴上转动套设有输液套筒，输液套筒内部形成一个填充腔，转轴穿过填充腔，转轴位于填充腔的部位设置进液孔；输液套筒外设置进液接口，将带有压力的
流体密封止水材料输入填充腔内。
16.进一步的，所述进液接口连接有三通阀门。
17.进一步的，孔口处安装有防涌砂外套管，套管从防涌砂外套管中穿入，防涌砂外套管内壁设置环形凹槽，凹槽内设置防水胶袋。
18.进一步的，所述内钻管由多段拼接而成，各段连接处设置单向阀。
19.本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：套管和内钻管同步钻进，通过内钻管头部和套管头部设置的出液孔喷出流体密封止水材料，流体密封止水材料在压力作用下与作业面一定范围内的砂土挤压渗透、进而混合凝结，实现对作业面砂土止水、封闭、密实加固的目的，阻止地下水、砂土外涌，解决了在高水头粉细砂层成孔施工中涌水、涌砂的问题，避免水、砂外泄，保证基坑土体及周边建(构)筑物的安全，因孔内壁完全凝结，孔内密闭干燥，避免了塌孔和透水，提高了成孔的效率和质量，方便后续孔内安装作业。
附图说明
20.图1是本发明实施例中成孔施工工艺的施工现场示意图；
21.图2是本发明实施例中出液孔在内钻管上分布的横截面图。
22.附图标记：1、套管；2、内钻管；3、转轴；4、电机；5、输液套筒；6、进液接口；7、三通阀门；8、进液孔；9、填充腔；10、防护套；11、防涌砂外套管；11a、防水胶袋；12、单向阀；13、输液通道；14、轴承；a、出液孔；b、螺旋叶片。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
24.一种土建施工中高水头粉细砂层成孔施工工艺，结合图1-2，包括如下步骤：
25.步骤一，定位孔位后，将孔位处围护结构的混凝土面凿平，根据防涌砂外套管11固定底板安装孔的位置，在混凝土面上钻打6个椎12mm膨胀螺栓；进行防涌砂外套管底座的试安装，确认膨胀螺栓定位准确后，安装底座，并同时安装防涌砂外套管11，防涌砂外套管11内壁设置凹槽，凹槽内设置防水胶袋11a，防止水、砂通过套管1与外套管11的间隙涌出。为了避免地下水、细砂从防涌砂外套管固定底板与围护结构表面之间的空隙涌出，造成水土流失，在二者之间的空隙上加密封垫层；在防涌砂外套管11内设置套管1，套管1内设置内钻管2，内钻管2先行钻进土体，内钻管2和套管1同步旋转挤压成孔。
26.套管1用于护壁成孔，但内钻管2较套管1超前少许进入土体，内钻管2往复转动钻进运动对前方及套管1周边一定范围内的土体产生挤压密实效应。
27.步骤二，内钻管2头部周向安装有螺旋叶片b并在侧壁上分布出液孔a，内钻管2内部空心形成输液通道13，流体密封止水材料通过传动连接内钻管2的转轴3内腔输入内钻管2的输液通道13内，并由出液孔a挤压出；流体密封止水材料在压力泵等压力器件作用下泵入内钻管2中，经出液孔a射出。
28.步骤三，螺旋叶片b随内钻管2同步转动，并将流体密封止水材料往钻头前进方向推送；内钻管2头部和套管1头部之间形成一个填充有流体密封止水材料的空间；套管1头部侧壁同样分布有出液孔a，压力腔内的流体密封止水材料从内钻管2和套管1之间的间隙以及套管1上的出液孔a溢出，与原状土混合形成更密实的挤密土，以阻止涌水、涌砂。进一步
的，套管1头部侧壁同样分布有出液孔a。出液孔a均安装有单向阀12，液体仅能从内侧向外侧流出，以避免砂土层中的压力水进入设备内。内钻管如果为多节拼接结构，在内钻管内各段的连接处也可以设置单向阀12，目的是作业过程中，如果压力停止，防止管内流体逆流。
29.步骤四，内钻管2和套管1同步钻进过程中，流体密封止水材料在压力作用下透过出液孔a与土体内的水砂挤压渗透、混合凝结，在套管1周向和内钻管2前端形成相比原状土更密实的混合砂土层，阻止涌水、涌砂。
30.步骤五，钻孔至设定深度，且混合砂土层凝结后，取出内钻管2，成孔作业完成。钻孔完全成型的情况下，可以取出套管，如果没有完全成型，可以选择后取出套管，防止塌孔，影响后续安装。
31.其中，内钻管2在螺旋叶片b后方安装避免流体密封止水材料往后端溢流的防护套10。
32.其中，出液孔a对称分布在内钻管2侧壁上，内钻管2顶端同样设置有出液孔a。对称分布的结构在转动的时候设备运行更稳定，避免内钻管2和套管1碰撞。
33.其中，转轴3上通过轴承14转动套设有输液套筒5，输液套筒5内部形成一个填充腔9，转轴3穿过填充腔9，转轴3位于填充腔9的部位设置进液孔8；输液套筒5外设置进液接口6，将带有压力的流体密封止水材料输入填充腔9内。进液接口6连接有三通阀门7，三通阀门7其中一个接口可以连接输出流体密封止水材料的压力泵，另外接口可选择连接冲洗水或者空气介质，待作业结束时，可对内钻管2和套管1内残留物进行冲刷。
34.本实施例中的流体密封止水材料，可根据具体的地质条件和施工要求来选择，可以是刚性的水泥浆类的材料，也可以是柔性的密封防水剂，只要这些材料在凝结前处于流体状态，都可以应用于本发明。具体选择使用哪种材料需要考虑的要素是地下水压的情况及钻进的速度以及材料凝结的时间和强度，只要能解决在高水头粉细砂层成孔施工中涌水、涌砂的问题，都可以选择使用。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。