高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法与流程

1.本发明涉及冻结施工技术领域。具体地说是高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法。


背景技术：

2.常用冻结壁形状有圆形冻结壁和矩形冻结壁，冻结壁形成过程中会产生冻胀现象，冻胀引发上部地表变形，可能引发上部地表道路、结构破坏。
3.为减弱冻胀现象对上部地表道路的破坏，工程中通常采用螺旋钻在冻结壁上部钻孔取土泄压，将土体钻出形成孔洞，冻胀产生后孔洞变小变扁，以降低上部冻胀。
4.但在粘土地层、粉质粘土等地层中，土体孔体自立性较好，钻孔后孔洞不变形，不塌孔，造成泄压效果较差，无法有效降低上部地表及结构冻胀。


技术实现要素：

5.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高在粘土地层、粉质粘土等地层中泄压效果，降低冻胀的高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，包括以下步骤：
7.步骤a：在冻结壁和地表之间的土层内钻出取土泄压孔；
8.步骤b：选定不塌孔的取土泄压孔；
9.步骤c：通过钻机将射流装置插入选定的取土泄压孔内；
10.步骤d：向射流装置内通入高压保水泥浆；
11.步骤e：高压保水泥浆通过射流装置的出口端喷出形成高压泥浆射流，并横向切割土体，使取土泄压孔两侧的土层内形成射流冲孔。
12.上述高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，在步骤c中，所述射流装置包括钻头、第一节钻杆和第二节钻杆，所述钻头安装在所述第一节钻杆的前端，所述第二节钻杆的前端与所述第一节钻杆的尾端通过对接螺纹连接，所述第一节钻杆的两端侧壁上沿其周向分别设置有上刻度尺和下刻度尺，所述第二节钻杆的两端侧壁上沿其周向也分别设置有上刻度尺和下刻度尺，所述第一节钻杆靠近钻头的一端两侧对称流体导通有射流孔。
13.上述高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，所述上刻度尺和下刻度尺的分度值为5
°
；两个所述射流孔同轴设置，且两个所述射流孔轴线的延长线均与第一节钻杆的轴线相交，所述射流孔进口端直径大于所述射流孔出口端直径；所述第一节钻杆和所述第二节钻杆的对接螺纹处缠绕有麻丝。
14.上述高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，所述射流孔的出口端内径为1-3mm；在步骤d中，射流装置插入选定的取土泄压孔内时，所述第一节钻杆两侧的所述射流孔保持水平。
15.上述高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，在步骤d中，所述保水泥浆由膨润土、
制浆料和碳酸钠和水组成，每100立方米的保水泥浆中：膨润土4500kg、制浆料150kg、碳酸钠150kg，制浆料由钻井液用植物胶【河北天越环保科技有限公司】、钻井液用磺化酚醛树脂【聊城市正阳化工有限公司，磺化酚醛树脂smp
‑ⅱ
】和硫酸钡粉末按照质量比5:20:1配制而成；所述保水泥浆的压力大于或等于10mpa。
16.上述高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，在步骤e中，射流装置出口端形成高压泥浆射流时，通过连接第二节钻杆的钻机往复水平抽拉射流装置，在土层内形成长条形的射流冲孔。
17.本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
18.1、本发明，在粘土地层、粉质粘土等地层中进行冻结施工时，对自立性较好、不塌孔的取土泄压孔内进行水平方向上的高压保水泥浆冲刷切割，对取土泄压孔两侧的土层进行横向切割，将圆形的取土泄压孔切割成为易塌的长条形或蝶状，从而提高泄压效果，有效降低上部地表及结构冻胀。
19.2、本发明，通过采用保水泥浆进行切割土层，能够带出冲刷泥沙，并保证降低冻胀的效果，若采用清水切割土层，将导致土体中水分增加，水分迁移至冻结壁，引起下部冻结壁增大，加大冻胀。
20.3、本发明，通过在钻杆的两端分别设置上刻度尺和下刻度尺，能够在钻杆推进时，通过观察刻度线，保持射流孔进入取土泄压孔后处于水平状态，从而切割土层形成成型的条状凹槽，便于塌孔；在对接螺纹处缠绕麻丝，麻丝遇水膨胀，保证接头处不漏水。
附图说明
21.图1本发明的截面示意图；
22.图2本发明中射流装置的正视结构示意图；
23.图3本发明中射流装置的侧视结构示意图；
24.图中附图标记表示为：1-地表；2-取土泄压孔；3-射流冲孔；4-冻结壁；5-钻头；6-射流孔；7-第一节钻杆；8-第二节钻杆；9-对接螺纹；10-下刻度尺；11-上刻度尺。
具体实施方式
25.本实施例的高压泥浆射流切孔降低冻胀施工方法，请参阅图1，包括以下步骤：
26.步骤a：在冻结壁4和地表1之间的土层内钻出取土泄压孔2；
27.步骤b：选定不塌孔的取土泄压孔2；
28.步骤c：通过钻机将射流装置插入选定的取土泄压孔2内；射流装置插入选定的取土泄压孔2内时，所述第一节钻杆7两侧的所述射流孔6保持水平，并记录射流孔6水平位置时的刻度值；
29.步骤d：利用高压泥浆泵向射流装置内通入高压保水泥浆，所述保水泥浆由膨润土、制浆料和碳酸钠和水组成，每100立方米的保水泥浆中：膨润土4500kg、制浆料150kg、碳酸钠150kg，制浆料由钻井液用植物胶【河北天越环保科技有限公司】、钻井液用磺化酚醛树脂【聊城市正阳化工有限公司，磺化酚醛树脂smp
‑ⅱ
】和硫酸钡粉末按照质量比5:20:1配制而成；且泥浆的压力大于或等于10mpa，通过采用保水泥浆进行切割土层，能够带出冲刷泥沙，并保证降低冻胀的效果，避免采用清水切割土层，导致水分迁移，引起下部冻结壁增大；
30.步骤e：高压保水泥浆通过射流装置的出口端喷出形成高压泥浆射流，并横向切割土体，使取土泄压孔2两侧的土层内形成射流冲孔3；通过连接第二节钻杆8的钻机往复水平抽拉射流装置，在土层内形成长条形的射流冲孔3，在粘土地层、粉质粘土等地层中进行冻结施工时，对自立性较好、不塌孔的取土泄压孔2内进行水平方向上的高压保水泥浆冲刷切割，对取土泄压孔2两侧的土层进行横向切割，将圆形的取土泄压孔2切割成为易塌的长条形或蝶状，从而提高卸压效果，有效降低上部地表及结构冻胀。
31.在步骤c中，如图2、图3所示，所述射流装置包括钻头5、第一节钻杆7和第二节钻杆8，所述钻头5安装在所述第一节钻杆7的前端，所述第二节钻杆8的前端与所述第一节钻杆7的尾端通过对接螺纹9连接，所述第一节钻杆7和所述第二节钻杆8的对接螺纹9处缠绕有麻丝，也可以缠绕生料带等防水材料，防止浆液泄露，所述第一节钻杆7的两端侧壁上沿其周向分别设置有上刻度尺11和下刻度尺10，所述第二节钻杆8的两端侧壁上沿其周向也分别设置有上刻度尺11和下刻度尺10，所述上刻度尺11和下刻度尺10的分度值为5
°
；所述第一节钻杆7靠近钻头5的一端两侧对称流体导通有射流孔6，所述射流孔6进口端直径大于所述射流孔6出口端直径，所述射流孔6的出口端内径为2mm；两个所述射流孔6同轴设置，且两个所述射流孔6轴线的延长线均与第一节钻杆7的轴线相交，通过在钻杆的两端分别设置上刻度尺11和下刻度尺10，能够在钻杆推进时，通过观察刻度线，保持射流孔6进入取土泄压孔2后处于水平状态，从而切割土层形成成型的条状凹槽，便于塌孔。
32.工作流程：在具体操作时，在粘土地层中取土泄压孔2钻成后，选定不塌孔的取土泄压孔2，并利用钻机将射流装置插入取土泄压孔2，并保持两个射流孔6水平，在插进时，记录两孔所在的刻度值，然后向射流装置内注入保水泥浆，压力不小于10mpa，泥浆通过射流孔6喷出，喷向取土泄压孔2的孔壁，并冲刷切割孔壁，形成射流冲孔3，同时利用钻机往复的抽拉射流装置，形成易塌孔的长条状射流冲孔3，当连接多个钻杆时，通过记录的刻度线，控制两个射流孔6保持水平，射流冲孔3形成后，可使自立性好的泄压孔变形，方便塌孔，降低冻胀。
33.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。