《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》是徐州徐工基礎工程機械有限公司於2013年3月29日申請的專利，該專利的申請號為2013101079514，公布號為CN103195365A，授權公布日為2013年7月10日，發明人是劉永光、常仁齊、羅菊、常通、丁洪亮、唐桂軍。
《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》所述工藝步驟為：a.先使用鑽孔直徑在800毫米-1000毫米的小孔徑岩石筒鑽進行岩層鑽進，然後通過小孔徑撈砂斗進行清渣，如此反覆配合鑽進到所需的樁孔深度h；b.根據所需樁孔的直徑和首次鑽孔的岩石筒鑽的直徑，確定分級擴孔的級數，使相鄰孔之間的直徑差在400毫米-500毫米範圍內；c.使用鑽孔直徑比步驟a大一級的擴孔岩石筒鑽進行擴孔作業，擴孔過程中切削下來的許多碎石會掉入小孔鑽進的孔洞內，根據小孔中土石方量與擴孔切削的碎石土石方量，計算當小孔空間填滿時大孔擴孔深度H，當到達擴孔深度H時，停止擴孔；通過合理的分級，進行多次分級擴孔鑽進，能有效地提高工作效率。
2015年12月1日，《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》獲第九屆江蘇省專利項目優秀獎。
（概述圖為《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝
- 公布號：CN103195365A
- 申請號：2013101079514
- 申請日：2013年3月29日
- 申請人：徐州徐工基礎工程機械有限公司
- 地址：江蘇省徐州市金山橋開發區馱藍山路36號
- 發明人：劉永光、常仁齊、羅菊、常通、丁洪亮、唐桂軍
- 代理機構：徐州支點智慧財產權代理事務所(普通合夥)
- 代理人：劉新合
- 類別：發明專利
- 公布日：2013年7月10日
- Int.Cl.：E21B7/28（2006.01）
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2013年3月前旋挖鑽機在硬岩地層鑽進時，大多使用傳統的鑽具組合施工工藝，即先使用筒鑽鑽進，然後使用螺旋鑽頭破碎，最後使用雙底板撈渣；此種施工工藝，鑽進效率較低，截齒消耗量較大。2013年3月前也有部分工地，採用分級鑽進施工工藝進行鑽進，但是大多存在分級方式混亂、不能合理使用鑽頭、沒有規範的操作流程等問題，造成前期鑽頭配置不合理、鑽進中頻繁更換鑽頭、施工中施工工序混亂、有效鑽進時間無法保證等問題，導致分級鑽進施工工藝的優勢無法發揮。
發明內容
專利目的
《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》 通過合理的分級，進行多次分級擴孔鑽進，能有效地提高工作效率。
技術方案
《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》具體步驟是：
a.先使用鑽孔直徑在800毫米-1000毫米的小孔徑岩石筒鑽進行岩層鑽進，然後通過鑽孔直徑在800毫米-1000毫米的小孔徑撈砂斗進行清渣，如此反覆配合鑽進到所需的樁孔深度h；
b．根據所需樁孔的直徑和首次鑽孔的岩石筒鑽的直徑，確定分級擴孔的級數，使相鄰孔之間的直徑差在400毫米-500毫米範圍內；
c.使用鑽孔直徑比步驟a大一級的擴孔岩石筒鑽進行擴孔作業，擴孔過程中切削下來的許多碎石會掉入小孔鑽進的孔洞內，根據小孔中土石方量與擴孔切削的碎石土石方量，計算當小孔空間填滿時大孔擴孔深度H，具體的計算公式為：
公式中的H為擴孔深度；D為擴孔直徑；h為樁孔深度；d為小孔徑直徑；當到達擴孔深度H時，停止擴孔；
d.停止擴孔後，使用小孔徑撈砂斗進行清渣，然後再使用步驟c中的大孔徑岩石筒鑽繼續擴孔，再清渣，反覆循環直至鑽進到所需的樁孔深度h；
e．用比前一步驟使用的鑽孔直徑大一級的擴孔岩石筒鑽和撈砂斗重複步驟c、d，對前一步驟形成的孔擴孔、清渣，直至擴孔直徑達到所需樁孔的直徑、鑽進深度達到所需的樁孔深度h；
f．如需分級擴孔的級數等於兩級，則無需步驟e；如需分級擴孔的級數大於三級，則相應重複步驟e。
改善效果
《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》採用分級鑽進的方法，保證施工工序的流暢、高效運行，提高鑽進效率，可將施工效率提高1.5倍；擴孔鑽進時使用岩石筒鑽，避免了使用雙底板擴孔鑽進時，邊齒受力，中心懸空，鑽頭易損的問題，且使用岩石筒鑽擴孔鑽進比使用雙底板擴孔鑽進施工效率提高了2倍，另外鑽機在鑽進時，孔徑越小越易於鑽進，此工藝發揮鑽機在小孔徑鑽進中的優勢，並通過合理分級次數，從而合理使用岩石筒鑽擴孔直徑，使岩石筒鑽擴孔時岩石可以輕易破碎，並掉入小孔之中，使用撈砂斗撈起，從而充分發揮鑽機優勢，避免重複破碎，提高了鑽進效率。
附圖說明
圖1是《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》的工作流程圖。
圖1
權利要求
1.《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》具體步驟是：
a.先使用鑽孔直徑在800毫米-1000毫米的小孔徑岩石筒鑽進行岩層鑽進，然後通過鑽孔直徑在800毫米-1000毫米的小孔徑撈砂斗進行清渣，如此反覆配合鑽進到所需的樁孔深度h；
b．根據所需樁孔的直徑和首次鑽孔的岩石筒鑽的直徑，確定分級擴孔的級數，使相鄰孔之間的直徑差在400毫米-500毫米範圍內；
c.使用鑽孔直徑比步驟a大一級的擴孔岩石筒鑽進行擴孔作業，擴孔過程中切削下來的許多碎石會掉入小孔鑽進的孔洞內，根據小孔中土石方量與擴孔切削的碎石土石方量，計算當小孔空間填滿時大孔擴孔深度H，具體的計算公式為：
公式中的H為擴孔深度；D為擴孔直徑；h為樁孔深度；d為小孔徑直徑；當到達擴孔深度H時，停止擴孔；
d.停止擴孔後，使用小孔徑撈砂斗進行清渣，然後再使用步驟c中的大孔徑岩石筒鑽繼續擴孔，再清渣，反覆循環直至鑽進到所需的深度h；
e．用比前一步驟使用的鑽孔直徑大一級的擴孔岩石筒鑽和撈砂斗重複步驟c、d，對前一步驟形成的孔擴孔、清渣，直至擴孔直徑達到所需樁孔的直徑、鑽進深度達到所需的樁孔深度h；
f．如需分級擴孔的級數等於兩級，則無需步驟e；如需分級擴孔的級數大於三級，則相應重複步驟e。
實施方式
實施例1
所需樁孔為Ф1500毫米，鑽進岩層深度15米；使用二級分級方式（如圖1所示）；
a：先使用Ф1000毫米岩石筒鑽鑽進，採取筒鑽取芯優先的操作模式，若取芯不成功可配合Ф1000毫米撈砂斗清渣，鑽進到15米處；
b：使用Ф1500毫米岩石筒鑽進行擴孔，通過計算公式在岩層中鑽進到6.7米時，擴孔切削下來的碎石，會將Ф1000毫米孔徑空間填滿；
c：當Ф1000毫米孔徑空間被填滿後，使用Ф1000毫米撈砂斗進行清渣，然後再使用Ф1500毫米岩石筒鑽繼續擴孔，再鑽進3.7米時，Ф1000毫米孔徑空間再次填滿，此時再使用Ф1000毫米撈砂斗進行清渣，如此反覆操作，鑽進到設計深度15米。
實施例2
所需樁孔直徑為Ф1800毫米，鑽進岩層深度20米，通過使用三級分級方式；
a：先使用Ф1000毫米岩石筒鑽鑽進，採取筒鑽取芯優先的操作模式，若取芯不成功可配合Ф1000毫米撈砂斗清渣，鑽進到深度為20米處；
b：使用Ф1400毫米岩石筒鑽進行擴孔，在岩層中鑽進到10.2米時，擴孔切削下來的碎石，會將Ф1000毫米孔徑空間填滿；
c：當小Ф1000毫米孔徑空間被填滿後，使用Ф1000毫米撈砂斗進行清渣，然後再使用Ф1400毫米岩石筒鑽繼續擴孔，再鑽進5.0米時，Ф1000毫米孔徑再次填滿，此時再使用Ф1000毫米撈砂斗進行清渣，如此反覆操作，鑽進到設計深度20米；
d：使用Ф1800毫米岩石筒鑽進行擴孔，在岩層中鑽進到12.0米時，擴孔切削下來的碎石，會將Ф1400毫米孔徑空間填滿。
e：當小Ф1400毫米孔徑空間被填滿後，使用Ф1400毫米撈砂斗進行清渣，然後再使用Ф1800毫米岩石筒鑽繼續擴孔，再鑽進4.8米時，Ф1400毫米孔徑再次填滿，此時再使用Ф1400毫米撈砂斗進行清渣，如此反覆操作，鑽進到設計深度20米。
在岩層為地層飽和單軸抗壓強度超過30兆帕的岩層，在這種岩層上採用《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》的分級工藝與傳統施工工藝相比，能顯著的提高工作效率。
榮譽表彰
2015年12月1日，《一種旋挖鑽機硬岩地層分級鑽進施工工藝》獲第九屆江蘇省專利項目優秀獎。
