[发明专利]一种穿越碎石地层的钻进工具

说明书

对于钻头穿越碎石地层时易掉钻的技术难题，本发明提出了设置护壁段这种隔离装置的技术构思，通过护壁段将碎石地层与钻孔内部隔离，保护钻头继续向下钻进。进一步的，本发明设计了一种带有护壁段的可插拔钻进工具，使得钻进工具钻进至碎石地层时将护壁段滞留至此，并将动力段携带上去，动力段可循环使用。护壁段设置有钻进部使其具有钻进能力，钻进充填有粉煤灰/水泥的碎石地层时，碎石充填体会进入护壁段内，故设置了包含内钻杆、羽翼状刀翼、阶梯钻头的内部钻进系统，可以破碎护壁段内的碎石充填体,且由于护壁段尺寸远大于传统钻头尺寸因此不会出现掉钻现象。

技术领域

本发明属于市政施工领域，涉及一种穿越碎石地层的钻进工具。

背景技术

市政工程一般是指在城市区规划建设范围内设置各种建筑物、构筑物，在进行施工时，其必要的条件是保证地基的稳定。地基是指建筑物下面支撑的土体或岩体，地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。地基要具有足够的承载力,地基的沉降量需控制在一定范围内，地基要有防止产生倾覆、失稳方面的能力，因此在进行地面建筑物施工之前必须先加固地基。

地基下覆的碎石地层一直是地基加固的重点区域，一般而言碎石地层的加固方法是通过地面钻孔向其内注入充填材料，如粉煤灰、水泥浆加固。但是当遇到两层碎石地层时，钻具需穿越上一层碎石地层以后才能对下一层碎石地层进行加固，而钻具穿越碎石地层时容易产生抱钻现象，从而无法提钻，导致钻孔报废，因此急需提供一种可以穿越碎石地层的钻进工具，以解决两层碎石地层的加固问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种穿越碎石地层的钻进方法，包括如下施工步骤：S1，在地基加固区域内，采用常规钻头连接钻杆，自地面向碎石地层施工多个钻孔；

优选的，钻孔孔径小于护壁筒的外径；

S2,当钻进至上部碎石地层时，提钻，注浆，注入的浆体为粉煤灰浆体；在孔口安装井口装置，井口装置采用一个四通结构，上路连接压力表，下路连接钻孔，水平两路中一路连接注浆管路，一路连接注水管路；先注水冲刷管路以及上部碎石地层中碎石间的间隙，再注浆，之后交替泵注浆体和清水；

优选的，采用常压注浆高压注水的注入方案。

S3,注浆结束后，采用穿碎石钻进工具沿着原钻孔进行钻进，该穿碎石钻进工具包括动力段和护壁段，两者同轴设置，动力段包括自上而下的钻杆连接段、喇叭形过渡段、上连接段，护壁段包括自上而下的下连接部、护壁筒、多个钻进部，上连接段通过其下端的上连接部与下连接部可插拔连接；将钻杆连接段上部与钻杆连接，钻进部切割上部碎石地层内碎石与充填体，直至钻进至上部碎石地层的底板一定深度处，此时护壁段顶端位于上部碎石地层完整顶板内一定范围；

与此同时，内部钻进系统也工作，该内部钻进系统具体为在过渡段内部水平设置支撑架，支撑架上固定驱动电机，驱动电机输出轴上连接内钻杆，内钻杆上部设置有多层羽翼状刀片，每层均匀设置2个以上，内钻杆底部连接有阶梯钻头；启动驱动电机以驱动内钻杆旋转，带动阶梯钻头、羽翼状刀片切割钻进工具内部的碎石；

优选的，整个钻进过程自钻杆内部泵入泥浆冲洗液；

优选的，上连接段的直径大于钻杆连接段的直径，各钻进部沿着护壁筒周向间隔、均匀设置，阶梯钻头底端高于护壁段底端。

S4，提钻，动力段随着钻杆一起提升至地面，下部的护壁段留在上部碎石地层中，将上部碎石地层与钻孔内部空间隔绝；

S5，采用常规钻头连接钻杆，继续沿着原钻孔钻进，此时钻头在护壁段的保护下从其内部穿过上部碎石层；

S6，继续钻进，当钻进至下部碎石地层时，提钻，之后注浆，注浆方法同步骤S2；

S7，注浆结束后，采用水泥浆封孔至距地表一定距离，然后放入钢筋笼，继续灌注水泥浆形成钢筋水泥桩用以加固浅层地基。