工程地質(zhì)施工鉆探

2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探1第四章工程地質(zhì)鉆探和工程施工鉆探工程鉆探:工程地質(zhì)鉆探工程施工鉆井（孔）的方法2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探2第五節(jié) 工程施工鉆井（孔）的方法

工程施工鉆井（孔）是用作工程施工手段的鉆井或鉆孔。一、工程施工鉆特點和應(yīng)用（一）特點1.口徑大：0.6～11m2.孔淺：50m左右，技術(shù)上容易實現(xiàn)3.鉆孔彎曲小4.地層變化較大：黏土、砂、卵石、漂石、基巖等5.鉆進的地層主要是松散巖土層和部分基巖層2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探3（二）應(yīng)用1.各種地面或地下地下大型建筑物的基礎(chǔ)工程施工（1）鉆孔灌注樁常作大型建筑物的基礎(chǔ)，其目的是人工方法改善原來基礎(chǔ)條件的不足，提高承載力與抗風(fēng)、抗震能力，防止下沉、傾斜、倒塌、滑坡、延長建筑物使用年限。（2）管樁它可分為鋼管樁和水泥混凝土管樁兩種，在管內(nèi)下鋼筋籠和水泥混凝土，可作大型建筑物等基礎(chǔ)。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探4（3）地下連續(xù)墻在地下挖一段狹長的深槽，在槽內(nèi)放入鋼筋籠，然后灌注水泥混凝土，構(gòu)成一段鋼筋籠水泥混凝土墻段，最后把這些墻段連接起來形成一道連續(xù)的地下墻壁。它可以作為地下設(shè)施的擋土墻、隔水墻、重力壩的防滲墻以及地面和地下建筑物的骨架等。（4）錨樁鉆孔——下錨定物——灌注水泥漿應(yīng)用：錨固易坍倒、塌方的擋土墻，加固地下建筑物和坑道，治理滑坡等。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探52.各種已竣工基礎(chǔ)的注漿加固處理（1）原有水泥混凝土橋墩、壩基等基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)裂縫、滲漏，利用鉆孔高壓注漿予以加固處理。（2）原有建筑物基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)裂縫，利用鉆孔注漿堵塞結(jié)合起來。（3）路基沉降，利用鉆孔注漿加固處理。3.各種工程技術(shù)鉆井（孔）方面（1）礦山采礦爆破、運輸、通風(fēng)、排水孔（井）等（2）地下核試驗（3）監(jiān)視地震，觀測地殼運動（4）鋪設(shè)地下管道，埋置地下電纜（5）應(yīng)急救險、檢查工程質(zhì)量、大型供水井（6）考古挖掘鉆孔等2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探6二、施工鉆鉆進方法（一）泥漿護壁正循環(huán)回轉(zhuǎn)法1.地層：第四系地層、基巖2.施工樁孔徑不宜大于800mm，鉆壓大，可加鉆鋌3.泥漿護壁、排渣量大、要求水泵排量大。4.鉆頭：全面鉆進鉆頭、環(huán)狀鉆進鉆頭、擴底鉆頭（1）全面鉆頭：①雙翼片魚尾鉆頭②組合牙輪鉆頭和滾刀鉆頭。（2）取芯鉆頭：①牙輪取芯鉆頭②硬質(zhì)合金鉆頭③鋼粒鉆頭（3）擴底鉆頭：主要用來施工上小下大的異徑擴底灌注樁的“擴大”頭的孔段。包括：①膠結(jié)連桿式擴底鉆頭；②套管靴下雙翼擴底鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探7（二）泥漿護壁反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進1.地層：一般粘土、砂土、砂粘土、砂粒土等。2.方法：泵吸、氣舉、射流3.優(yōu)點：①施工孔大Φ1000～1300mm，Φ4～6m；②效率高，泥漿護壁性能好?？椎壮猎?，樁徑質(zhì)量好；③孔深不易大于50m。缺點：①設(shè)備能力差；②與干鉆相比有缺點。（三）機械沖擊鉆進1.地層：第四系地層2.無沖洗液鉆進3.設(shè)備大、鉆具重、系數(shù)大。（四）機械螺旋鉆進：長螺旋鉆具、短螺旋鉆具。地層：填土層、粘土層、砂土層、砂層2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探8（五）沖抓錐（斗）鉆進用沖抓錐直接抓取土、石塊成孔的。沖抓錐直徑為Φ1.1～1.5m，重量1.5～2.8T，高度1.7～2.7m沖抓錐具有沖擊、振動、靜壓等作用。沖抓錐按操縱錐瓣開合方式分為：雙繩、單繩錐瓣有四瓣或六瓣。適應(yīng)地層：砂質(zhì)粘土、粘土、黃土、松散的砂礫卵石和卵石夾小漂石。6543212023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探9（六）“貝諾特”施工法：用抓斗在套管內(nèi)鉆孔，提動裝置在提動套管的同時，使其壓入或拔起它適應(yīng)于第四系地層及其硬巖土。圖4-21貝諾特鉆機主要工作機構(gòu)1.搖動裝置（水平液壓缸）；2.套管；3.卷揚機；4.錘式抓斗；5.卸土?xí)r的錘式抓斗；6.排土板；7.溜土槽；

8.壓拔油缸；9.貝諾特主機；10.動力機；11.錨樁2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探10擺管裝置1-夾管油缸2-搖臂固定銷3-搖管油缸4-壓拔管油缸2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探11（七）人工開挖成孔法用于大直徑挖孔樁，地層相對穩(wěn)定、孔壁穩(wěn)定的地區(qū)。優(yōu)點：①狹窄地區(qū)易于施工；②土質(zhì)驗證準(zhǔn)備；③無噪音、無振動等公害；④易于擴大為擴孔樁。（八）鉆斗鉆進成孔法鉆頭為一鉆斗，鉆斗一方面回轉(zhuǎn)鉆進，另一方面可以裝渣，渣滿后，可以將鉆頭提出倒渣，然后繼續(xù)鉆進。鉆斗起落方式有：提升式、爬桿式兩種。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探12（九）水平孔鉆進法1.指采用旋轉(zhuǎn)切削式鉆頭在管前切削土層，并輸送到孔外的一種鉆進方法。2.用于不開挖的輸油、輸水管道、電纜及隧道施工法。3.直徑：一般Φ200～800mm，Φ1～2m，甚至Φ9～11m大直徑的管道及隧道一般采用盾構(gòu)機施工，中小徑則一般采用普通的水平鉆施工：①套管導(dǎo)向；②打預(yù)偏孔；③螺旋鉆頭前有偏心接頭，糾斜。4.水平孔易傾斜，原因：①孔內(nèi)沉渣下沉，使鉆頭下面摩擦力增大，鉆孔向上偏斜。②鉆具自重作用，使鉆頭下垂，鉆孔向下偏斜。③鉆桿和鉆頭尺寸不匹配，造成鉆孔水平彎曲。5.適用地層：一般土、混砂礫土等。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探13（十）潛水鉆進成孔法1.鉆進時，電機主軸連接鉆頭，一起潛入水中回轉(zhuǎn)切削巖土，正反循環(huán)排渣成孔。鉆進時，上面鉆孔不動，起支撐抗扭作用，鉆進效率高。2.適應(yīng)地層：淤泥、粘土。砂土、砂層、風(fēng)化巖層及含有少量礫石等地層。

圖4-22KQ950L鉆機鉆具示意圖

1.提升架；2.連接架；3.寬導(dǎo)向板；4.5英寸膠管；5.潛水泵；6.潛水電機；7.配重；8.機座；9.寬切刀；10.短鉆頭；11.長鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探14三、鉆孔灌注樁樁基礎(chǔ)2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探15低樁承臺高樁承臺2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探16反循環(huán)水上施工法成樁程序12023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探17反循環(huán)水上施工法成樁程序22023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探18四、地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻施工程序圖地下連續(xù)墻是利用一定的設(shè)備與工具，在泥漿（一般稱穩(wěn)定液）護壁的條件下向地下鉆挖一段狹長的深槽，在槽內(nèi)吊放入鋼筋籠，然后灌注混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻體，再把每段墻體逐個連接起來就形成一道連續(xù)的地下墻壁。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探19地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場布置2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探20鋼筋混凝土導(dǎo)墻剖面2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探21鉆孔的排列形式1-交錯型2-直線互搭型3-切線型4-間隔型2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探22先掘?qū)Э缀笞ザ吠诰虺刹?023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探23先挖導(dǎo)孔后重復(fù)鉆孔成槽2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探24一次鉆挖成槽2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探25槽段連續(xù)墻施工程序1-挖槽2-下接頭管與鋼筋籠3-灌注混凝土4-拔出接頭管5-挖第二槽段

2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探26五、擴孔與擴底鉆進1.擴孔鉆進1-鉆桿2-導(dǎo)正器3-擴孔鉆頭4-坑道5-礦車6-導(dǎo)向鉆具2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探27螺旋翼片式四翼階梯翼片式多節(jié)翼片式2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探282023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探29滾刀擴孔鉆頭1-鉆桿接手2-導(dǎo)正圈3-滾動座4-滾刀5-三牙輪鉆頭6-導(dǎo)正輪

2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探30擴孔鉆具1-導(dǎo)向鉆頭2-導(dǎo)向鉆具3-擴孔鉆頭4-連接接頭5-鉆桿6-導(dǎo)正圈7-鉆桿接頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探312.擴底鉆進擴底鉆頭類型a.上開式b.下開式c.滑降式d.推出式2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探322023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探332023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探34鉸接連桿式擴底鉆頭1-接頭2-導(dǎo)向軸套3-上盤4-連桿5-導(dǎo)向軸6-擴孔翼片7-矛式鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探35自重加壓上開式擴底鉆頭1-法蘭盤2-外管3-連桿4-擴底翼5-芯管6-底鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探36三翼上開式擴底鉆頭1-法蘭盤2-導(dǎo)向套3-導(dǎo)向軸4-上盤5-連桿6-擴底翼板7-限位板8-下盤9-鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探37連桿外張式擴底鉆頭1-連接管2-限位帽3-內(nèi)方套4-方鉆桿5-上擴底翼板6-副連桿7-下擴底翼板8-底鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探38液壓式擴底鉆頭1-法蘭盤2-油缸3-滑套4-連桿5-擴底翼6-底鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探39自重加壓下開式擴底鉆頭1-法蘭盤2-方軸3-方形套4-擴底翼5-連桿6-底鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探40液壓式擴底鉆頭1-法蘭盤2-鉆桿3-擴底翼4-油缸5-連桿6-滑套7-底鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探41六、鉆斗鉆進鉆斗鉆進1-鉆斗2-導(dǎo)向器3-伸縮鉆桿4-動力裝置5-護筒它是靠提鉆取土、無沖洗液循環(huán)的一種成孔方法。在鉆桿柱下端連接一個底部帶切削齒的筒狀鉆具（鉆斗），借助鉆具重量及鉆機加壓把切削齒切入土層，在回轉(zhuǎn)扭矩作用下鉆斗回轉(zhuǎn)，鉆掘土層，同時將切削下來的土塊收入斗中。待斗內(nèi)土塊裝到一定程度后將鉆斗提到孔外，打開鉆斗，卸去土屑，然后再將鉆斗下入孔內(nèi)，重復(fù)以上操作。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探422023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探432023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探44旋挖側(cè)開式鉆斗1-鋼絲繩2-中心管3-鉆斗體4-半合管5-切削齒板6-銷軸7-鉆桿8-卡頭9-撈鉤2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探45半合式鉆斗1-方接頭2-鉗形連扳3-銷軸4-半合筒5-切削齒板2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探46美國底開式鉆頭1-頂桿2-鉤頭3-底蓋4-切削齒5-銷軸2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探47全套管鉆進鉆斗1-鋼絲繩2-單動接頭3-配重塊4-內(nèi)管5-外管（主液壓缸）6-連桿液壓缸7-支撐靴板8-鉆斗9-套管2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探48儲土鉆斗1-鉆桿2-傳動接頭3-軸套4-儲土筒5-切削齒板6-螺旋鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探49擴底螺旋鉆斗1-鉆桿接頭2-傳動軸套3-螺旋葉片4-儲土筒5-卸渣口6-銷軸7-滾柱8-活動翼板9-魚尾鉆頭2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探50七.沖擊抓斗鉆進

沖擊抓（錐）斗鉆進，是用鋼繩吊起抓斗，從一定高度落下，依靠沖擊力使抓瓣插入土層，抓取土及石塊的一種成孔（成槽）方法。一般沖抓鉆進采用泥漿做穩(wěn)定液來保護孔壁。如地層復(fù)雜，也可采用套管護壁，即先將套管壓入（或打入）地層，然后用沖抓斗從套管內(nèi)抓取巖土而成孔，即全套管施工法，亦稱貝諾特施工法。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探51

降斗閉斗抓土滿斗提升開斗卸土雙繩雙顎板抓斗工作過程2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探52雙繩沖抓錐1-外套2-連桿3-內(nèi)套4-支撐桿5-錐瓣2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探53落錘式單繩抓斗1-殼體2-鋼繩3-上滑輪4-彈簧5-活塞6-下滑輪7-抓瓣座8-銷軸9-抓瓣2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探54液壓抓斗2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探552023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探56八.非開挖地下管線施工技術(shù)1.概述非開挖地下管線施工是利用水平成孔或水平定向鉆孔技術(shù)，不在地面開挖溝槽而鋪設(shè)、修復(fù)或更換管線的施工。與傳統(tǒng)方法相比，有以下特點：1.不影響城市、水上及道路交通；2.不破壞已有道路、建筑物或構(gòu)筑物等；3.不污染環(huán)境；4.施工周期短、鋪管效率高、總體成本低；5.可實現(xiàn)原位修復(fù)管線等；6.引入管線軌跡的測量與控制技術(shù)；7.增強了在水下、卵礫石層和硬巖層等復(fù)雜條件下施工的能力。2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探572.施工方法頂管法非開挖施工原理1-導(dǎo)軌2-油壓千斤頂3-頂鐵4-成品管5-工具管6-工作井7-接收井2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探58中繼頂管示意圖2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探59水平螺旋鉆進1-鉆頭2-管節(jié)3-土體4-導(dǎo)軌5-螺旋鉆具6-傳動機7-土斗8-千斤頂9-油泵10-后座11-導(dǎo)向架2023/1/15水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探60可控水平螺旋鉆鋪管系統(tǒng)1-控制頭2-控制油缸3-目標(biāo)靶4-燈5-跟隨件6-成品管7-測量光束8-測量儀器9-鋼導(dǎo)環(huán)10-螺旋導(dǎo)管11-傾斜儀12-輸