工程地质钻探

1、2021-6-281 第四章 工程地质钻探和工程施工钻探 工程钻探: 工程地质钻探 工程施工钻井（孔）的方法 2021-6-282 工程钻探根据钻探的目的可分为：工程钻探根据钻探的目的可分为： 1.工程地质钻探（工程地质勘察钻探）工程地质钻探（工程地质勘察钻探） 主要位工程地质勘探服务和用于工程基础主要位工程地质勘探服务和用于工程基础 勘查的钻探工作。勘查的钻探工作。 2.工程施工钻探工程施工钻探 作为某种工程施工手段的钻探工作成为工作为某种工程施工手段的钻探工作成为工 程施工钻探，这种技术目前应用的范围日益扩程施工钻探，这种技术目前应用的范围日益扩 大。大。 2021-6-283 第一节工程

2、地质钻探 一、工程地质钻探的目的、分类和特点： （一）工程地质钻探的目的 1.揭露并划分地层，鉴定和描述岩土的性质和成分 ； 2.查明地质构造，不利地质现象的分布界限及形态 等； 3.对孔内采取的岩石样品，进行分析实验，搞清岩 石的物理、力学性质； 4.查明地下水的类型，水位测量，采取水样，分析 地下水的物理化学性质。 5.在钻孔内进行原位测试。 2021-6-284 （二）工程地质钻探的分类 1.测绘孔：为工程测绘而钻的浅孔，在孔中采取原 状样品公室内实验适用，以查清建筑物基础的工程 地质特征； 2.勘探孔：在勘察阶段中，了解建筑物基础的详细 地质资料，决定施工方法： 3.控制孔：是为编制岩

3、性和水文地质剖面进行工程 地质分层； 4.实验孔：是为在孔内进行原位测试水文地质试验 而钻的孔。 2021-6-285 (三)工程地质钻探的特点 1.孔浅，一般50米以内； 2.取未扰动和原状土样； 3.孔内进行多种多样试验，时间较长，完成后必须止 水，以防止地下水的侵入； 4.钻进条件变化大，勘察对象分散。 二、工程地质钻进方法和工具 （一）人力钻探、岩芯钻探、人力冲击钻探、人力回 转钻探、小径机械回转钻进及小径冲击回转钻进。 2021-6-286 (1) (2 ) (3 ) (4 ) (5 )(6 ) (7 ) (8 ) (9 ) (10 ) 钢 筋 钢 筋 图4-1 洛阳铲 （1）-弧形

4、铲 （2）、（3）-圆形铲 （4）-掌形铲 （5）-软湿黏土铲 （6）-稀泥铲（7）-稀泥铲 （8）-水位以下的稀泥铲（9）-砂土和淤泥稀泥铲（10）-风化的岩石铲 2021-6-287 （二）机械振动钻进 1.振动钻进应用范围 砂、亚砂、亚粘土、粘土地层；孔浅时，钻进 效率较高，孔深和岩石较硬时，钻进效率低。 2.机械振动原理 振动器带动钻杆和钻头产生周期振动，使周围 岩层和土层也产生振动。由于振动频率较高，岩土 层抗剪强度降低，在钻具和振动器自重及振动力的 联合作用下，使钻头切入岩土层，从而实现钻进。 （见图41） 2021-6-288 0 180 -p最 大 90 270 P2 Q 2

5、S2 Q 1 P1 S1 1 2 3 +P最 大 图4-2 双轮双轴振动器作用原理示意图 1齿轮 2轴 3偏心轮 2021-6-289 （1）共振理论 振动沉管是将振动打桩锤和沉管刚性连接，形成 一个振动体系。当启动振动锤，锤内两组对称的偏心 块通过齿轮控制做相反方向但同步的旋转运动，转动 时产生的惯性离心力水平分力相互抵消，垂直分力大 小相等方向相同，相互叠加，从而产生忽上忽下周期 性的激振力，使沉管上下振动。当沉管的振动频率与 地基土的自振频率一致时，土体发生共振，土中的结 合水释放出来成为自由水，颗粒间粘结力急剧下降， 呈现液化状态，土体对沉管表面的摩阻力，对沉管的 端阻力均大为降低，沉

6、管在自重和附加荷载作用下沉 入到预定深度。 2021-6-2810 （2）振动冲击理论 这种理论认为，地基土的 性质是多样的，所以其自振频 率也各不相同。因此，振动锤 的强迫振动频率不易与地基土 颗粒的自振频率接近，甚至相 差很远。因此，桩管下沉不单 是靠自重破坏桩前端的土层， 而是由于桩管在振动时有很高 的振动速度，使桩管上产生很 大的冲击力且作用于桩尖上， 致使桩尖破土下沉。振动冲击 锤就是根据此理论设计的。 6 5 4 3 2 1 X1 X0 2021-6-2811 图4-4 1-碎岩工具；2-钻杆；3-顶帽；4-振动器； 5-吊绳；6-滑车；7-提升钢绳；8-绞车 2021-6-281

7、2 3.振动钻进可用两种方式实现 (1)振动器在孔上的上位冲锤（地表冲击筒）； （2）振动器在孔下的下位冲锤（潜孔冲击筒） 两种方法比较起来，下位冲锤方式可以提高 机械钻速，扩大振动钻的应用范围，使振动钻进 的孔深可达2530米及钻进45级的岩石。 2021-6-2813 4.用于地质勘探工作的振动器应满足下列要求： （1）有足够的振动力以产生大的振幅，但不应超过设备和钻 具的允许值； （2）振动器自重应尽可能小些，自重大将使无益功增加和使 钻杆上部变形； （3）振动器所有零件在工作时要牢固可靠， （4）振动器振动频率不低于100次/min，一般为12001500次 /min；振动频率小，则效

8、率低； （5）振动器工作时，要求最大振动力应比钻具或其它下沉的 重量大2030，振动器振动可调，最大振动力正比于偏心轮 的重量、偏心距、转数的平方。改变这三个参数的大小就能调 节振动力大小。 2021-6-2814 5.振动钻钻头 带有切口的空心钻（73168mm）切口有一、 二、三个，切口多，强度和刚度低，钻头钻进时容 易扭曲或劈开，管体内带有半含式容纳管。 图4-5 振动沉管示意图 2021-6-2815 振动钻头 2021-6-2816 有二个或三个纵切口的振动钻头 2021-6-2817 （三）螺旋钻进方法 1.概念：螺旋钻进方法是干式钻进，利用螺旋钻头，不 断地回转将岩粉输送到地面或

9、用螺旋钻杆本身将岩屑提到地 表地一种钻进方法。孔径多为120200mm；孔深为2550m最 深不超过100m。它适用于14级软岩层。 2.螺旋钻具 螺旋钻头和螺旋钻杆。 （1）螺旋钻头由钻头体、翼片、螺旋带和连接部分组成。 翼片上镶有阶梯状布置得硬质合金切削具，在外径上也镶有 合金片，以保持孔径。钻头体上焊有一段螺旋带，以与钻杆 螺旋带连接。 2021-6-2818 便于输送岩粉屑。钻头直 径应比钻杆直径大10 20mm，以减小钻杆柱与孔 壁的摩擦力。钻头有二翼 、三翼、四翼状，也可用 牙轮钻头。 图4-6 螺旋钻头 1-钻头体；2-螺旋带；3-翼片； 4-硬质合金切削具；5-销子；6-定位器

10、 2021-6-2819 （2）螺旋钻杆由芯管、螺 旋带和连接部分组成。芯管 为无缝钢管，外面焊有钢制 螺旋带。钻杆一端有方形套 ，另一端有方形杆，两根钻 杆插接，插销钉固定。钻杆 螺旋带与芯管的交线称为内 螺旋线，螺旋线的外缘称为 外螺旋线。内外螺旋线螺距 相等。 螺旋钻杆 1-心管；2-螺旋带；3-六角形套；4-六角形杆 2021-6-2820 螺旋叶片坯料及加工图 螺旋线展开图 2021-6-2821 2021-6-2822 3.长螺旋钻进 螺旋线参数 2021-6-2823 螺旋钻排粉原理图 2021-6-2824 4.螺旋钻进的特点 优点： （1）在软岩层中钻进，钻进效率高。 （2）

11、不用循环冲洗液，减少钻进辅助工作，适于缺水，无 水地区和漏失层中钻进。 （3）螺旋钻杆回转时，向孔壁挤压岩粉，可在孔壁上形成 一层较致密的泥皮，有加固孔壁的作用。 （4）钻进中连续排粉，因而节省了升降工序的时间。 （5）定时取样，基本上能满足地质要求。 缺点： （1）只能钻进软地层。 （2）在粘结性粘土层中钻进阻力大，因而钻进有困难。 （3）钻进所需功率大，孔深因而受到限制。 2021-6-2825 三、工程地质钻探设备 由于工程地质勘察规模日益增大，地下建筑工程日 益增多，以往用岩芯钻机代替已满足不了实际工作的需 要，现已发展的不同类型的专用钻机。下面介绍几种： SH302型：孔深30m，开

12、孔直径142mm，终孔直径 110mm。汽油机或电动机，回转冲击，取原状土样，适 用于各种第四纪松散地层。 GJD2型：孔深50m，开孔直径150mm，终孔直径 110mm，柴油机或电动机，回转冲击振动静压，取土样 或岩芯，适用于第四纪地层。 2021-6-2826 第二节 采取砂土样品 样品采取的目的： 获得准确的工程地质资料，样品根据在采集过程中受扰 动的程度可以分为原状样品和扰动样品。 1.原状土样是指天然成分和结构未被破坏的样品用原 状土样,可以测定土层在自然状态下的各种物理力学指标， 对岩土层作出正确的评价，从而为各类工程建筑提供可靠的 设计依据。采取原状样品所用的工具是取土器。 2

13、.扰动样品是指天然成分和结构受到破坏的样品。 扰动样品是在钻进过程中采集被排至孔外的土屑作为样 品。可以采用螺旋钻进、振动钻进、反循环钻进以及其他钻 进方法。 2021-6-2827 一、取土器的设计要求和技术参数 （一）、取土器的设计要求 1.取土器进入土层要顺利，提取时不掉土，所取天然土样符合天 然状态下的原状态下的原始结构。 2.结构简单，便于加工和操作。 3.要考虑土样顶端所所受的压力，包括钻孔中的水拄压力、大气 压及土样与取土筒内的阻力所产生的压密。 4.要考虑土样下端所受的吸力，包括真空吸力、土样本身的内聚 力和土样自重。 5.要考虑取土器进入土层的方法、进入土层的深度和取土器的技

14、 术参数等。 2021-6-2828 1.直径 取土器直径的大小，关系到土样质量。按 工业与民用建筑工程地质勘察规范规定：取 土器的内径不宜小于89毫米。设计取土器直径应 考虑下列因素： 取土方法：取土时土样与取土筒内壁产生摩 擦而造成土样边缘扰动，此扰动带的宽度与取土 方法、土层性质等有关。根据已有资队当取土器 技术参数选择适当，采用压入或重锤少击法取土 比扰动带的宽度一般在10毫米左右。 （二）取土器的技术参数 土层性质；对于易扰动的软土，取土器直径不应小于100毫米；湿 陷性黄土不应小于120毫米，砂土可采用直径较小的取土器，以免提取时 脱落土样。 环刀直径目前土工试验所用的环刀直径，

15、其规格有多种，土样直 径除去扰动带宽度后，尚应稍大于环刀直径。 图4-8 取土器直径 2021-6-2829 2.内间距比 取土管内径(Ds)和管靴刃口内径（De)之差与刃口内径之比称内间距比Ci ) 。 3.外间距比 取土器管靴外径(Dw)和取土管外径(Dt)之差与取土管外径之比称外 间距比(c。)。 100 se i e DD C D 0 100 wt t DD C D 2021-6-2830 4.面积比 取土器最大断面积和原状土样断面积之差与原状土样断面积之比称面 积比(A r)。 22 2 100 we e DD A D 土层类别取土方法取土管内径 内间距比 () 外间距比 () 湿陷

16、性黄土 振动140 1.01.52.03.0 压入或击 入 120 一般粘性土901001.01.51.0 软土1000.51.01.0 较硬粘性土901001.51.02.0 砂9000 砂质粘土900.51.00 4-1表 取土器参数 2021-6-2831 管靴刃口形式图 1单倾斜刃口;2双倾斜刃口 管鞋刃口渐缩束节形式图 1管鞋 ;2取土器 5.管靴刃口的形式及角度 管靴刃口的形式概括起来有两种；即单倾斜 刀口和双倾斜刀口。我国采用较多的是单倾斜 刃口。单倾斜刃口的角度一般为10度左右。 2021-6-2832 6.取土管形式及长度 目前常采用的取土管形式有三种：圆筒式、半合焊接式及可

17、分半合 式。使用最普遍是可分半合式取土管。取土管长度应考虑取土器直径、 试验时对土样长度的要求及土的种类。 7.土样顶、底部压力控制 为了使土样能进入取土器和防止提出取土器时由于静水压力而使土样 脱落，取土器上部应装有活门，以控制顶部压力。 提起取土器时，下部形成真空，影响所及，土样易于脱落；为防止 脱落，应设置防脱落机构。 2021-6-2833 取土器技术参数 面积比(%) 取土管壁 厚(mm) 长度(mm) 有效长度土样长度余土管长管靴长度 12 30649024020050 2034640240300100 30635020010050 8101.52.0300350200501005

18、0 35020010050 2021-6-2834 限制球阀取土器 1-接头; 2-调节垫片 ; 3-调节螺丝; 4-弹簧; 5-球; 6-异径接头 ; 7-余土管; 8-取土衬筒 ; 9-取土管 ; 10-管靴 二、取土器 1.限制球阀式取土器 2021-6-2835 上提活阀式取土器 1-接头；2-连接帽；3-操作杆；4-橡皮垫活阀； 5-余土管；6-取土衬筒；7-取土管；8-管靴 2.上提活阀式取土器 2021-6-2836 取土器上部封闭装置图 2021-6-2837 水压活塞式取土器 （a）取土器下入孔底时的状态；（b）开始压土时的状态；（c）压土后的状态 3.活塞式取土器 2021

19、-6-2838 固定活塞式取土器 2021-6-2839 4.回转式取土器 2021-6-2840 5.砂砾石层、砂层和淤泥层取样 弹簧封闭式取土器 1-管靴 2-铆钉 3-弹簧片 4-外管 5-取土筒 6-取样筒接头 7-球阀 8-钻杆接头 9-外管接头 10-卡销 2021-6-2841 砂砾层取样器 1-管靴 2-抓捞切齿 3-外管 4-取样筒 5-外管接头 6-取样筒上盖 7-出水球阀 8-防砂毡垫 9-丝杠 10-丝杠保护帽 11-防砂塞线 2021-6-2842 （三）取土方法 1.压入法 通常采用滑轮组合压入法，如图所示。压入法可分为连续压入法 断续压入法两种。连续压入法就是用滑

20、轮组合装置，将取土器一次快 速的压入地层中，适用于较软地层中的取样；断续压入法就是滑轮组 合装置分为二次或者多次压入地层中。击入法可分为孔外击入法和孔 内击入法。 2.击入法 一般适用于较硬与坚硬土层中的取样，即当用连续压入法或断续 压入法无法采用原状土样时采用。 3.回转压入法 2021-6-2843 连续压入取土器示意图 2021-6-2844 1-吊锤； 2-打箍； 3-钻杆； 4-取土器 上击式取土器示意图 2021-6-2845 下击式取土器示意图 1-钻杆；2-滑杆；3-串心重杆；4-打箍；5-取土器； 6-钢绳； 7-重锤；8-导正套 2021-6-2846 适用与机械回转钻进的

21、压入式取土器，系采取坚硬土层或极软岩 层中的土样或岩石时用，一般当不用上述方法取土时，才采用回转 压入法。若须在硬质岩层中采取原状样品时，可在岩芯钻探的岩芯 中直接选取原状样品。 （四）影响原状土样采取质量的因素 1.钻探方法 2.钻孔内残土 3.钻孔结构和垂直度 4.操作方法 5.土样的封状保存及运输 2021-6-2847 第三节 触探 触探分动力触探和静力触探两类。 （一）动力触探 动力触探是利用一定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入 土中，根据打入的难易程度（可用贯入度、捶击数或探头单位面积动贯 入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试技术。如将探头换为标准 贯入实验，则称为标

22、准贯入实验。 1动力触探的作用以及应用范围 （1）划分不同性质的土层：当土层的力学性质有显著差异，而在触探 指标上有明显反映时，可利用动力触探进行分层和定性地评价土的均匀 性，检查填土质量，探查滑动带、土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏 深度等。 （2）确定土的物理力学性质；确定砂土的密实度和粘性土的状态，评 定地基土和桩基承栽力，估算土的强度和变形参数等。 2021-6-2848 圆锥形探头 2021-6-2849 2、动力触探的影响因素 影响动力触探的因素主要有 （1）人为因素 落锤的高度控制和锤击方法；读数量刺方法和精度；触探孔的垂直 程度；在钻孔中进行触探时钻孔的钻进方法和护壁、清孔情况

23、。 （2）设备因素 穿心锤的形状和质量；探头的形状和大小；触探杆的截面尺寸、长 度和质量；导向锤座的构造及尺寸；所用材料的材型及性能。 （3）其他影响因素等 3应用 （1）评价砂土密度 （2）确定地基土承裁力 （3）确定变形模量 2021-6-2850 （二）标准贯入实验 标准贯入实验实际上仍属于动力触探类型。所不同的是，其探头不是圆 锥形的，而是圆筒形探头，称为标准器。 标准贯入器 1贯入器靴； 2由两个半圆形管组合成的贯入器身； 3出水孔 ；4贯入器头；5触探 应用: （1）确定砂土的密实度（2）确定粘性土状态和无限抗压强度（3） 确定粘性土、砂土的抗剪强度和变形参数（4）评价饱和砂土、粉

24、土的 地震液化。 2021-6-2851 (二)试验要点 1与钻探配合进行，先钻进到需要进行试验的土层标高以上约15 厘米，洁孔后换用标准贯入器，并量得深度尺寸。 2将贯入器打入试验土层中，先打入15厘米不计击数，继续贯入 土中30厘米记录锤击数。若砂层比较密实，贯入击数较大时，也可记 录小于30厘米的锤击数，这时需按下式换算成贯入30厘米的锤击数N。 式中 n所选取的任意贯入量的锤击数； S对应锤击数n击的贯人量，厘米。 3拔出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别描述。 4若需进行下一深度的贯人试验时，则继续钻进重复上述操作步 骤。一般可每隔l米进行一次试验。 5在不能保持孔壁稳定的钻孔中进行

25、试验时，可用泥浆或套管护 壁。 30n N S 2021-6-2852 （三）静力触探 静力触探是利用压力装置将探头压入实验土层，用电阻应变 仪器测出土的贯入阻力，并将该贯入阻力与野外何载测得的地基 土允许承载力和变形模量建立相互关系式，从而确定地基土允许 承载力和变形模量的数据。通过电子量测仪器将探头受到的贯入 阻力记录下来。由静力触探的贯人设备于贯入阻力的大小与土层 的性质有关，因此通过贯入阻力的变化情况，可以达到了解土层 的工程性质的目的。 1.静力触探的贯入设备 （1）加压装置。其作用是将探头压入土层中， （2）反力装置。利用地锚作反力；利用重物作反力；利用车辆 自重作反力。 2021

26、-6-2853 静力 静力触探仪 2021-6-2854 （3）探头 工作原理：将探头压入上中时，通过探头内的阻力传感器(以下简称 传感器)，将土层的阻力转换为电讯号，然后由仪表测量出来。静力触 探就是通过探头传感器实现一系列星的转换土的强度土的阻力 传感器的应变电阻的变化电压的输出，最后由电子仪器放大 和记录下来，达到测定土强度和其它指标的目的。 （1）单桥探头。由带外套简的推头、弹性元件(传感器)、顶柱和电阻 应变片组成 （2）双桥探头：单桥探头虽带有侧壁摩擦套简，但不能分别测出锥 头阻力和侧壁摩擦力。双桥探头除探头有传感器外，还有侧壁摩擦传感 器及摩擦套简。 （3）孔压静力触探探头。增加

27、了一个内透水陶粒做成的透水滤器和 一个孔压传感器。 2021-6-2855 2.量测记录仪器 目前我国常用的静力触探测量仪器有两种类型， 种为电阻应 变仪、另一种为自动记录仪。 （1）电阻应变仪 电阻应变仪内稳压电源、振荡器、测量电桥、放大器、相敏检 波器和平衡指示器等组成。应变仪是通过电桥平衡原理进行测量的。 图2-15 单桥探头结构 1顶柱； 2电阻应变片； 3传感器 ； 4密封垫圈套 ；5四芯电缆 ；6外套筒杆 2021-6-2856 （2）自动记录仪 静力触探自动记录仪，是由通用的电于电位差计改装而成，它能 随深度自动记录土层贯入阻力的变化情况，并以曲线的方式自动绘在 记录纸上，从而提

28、高丁野外工作的效率和量。自动记录仪主要由稳压 电源、电桥、滤波器、放大器、滑线电阻和可逆电机组成。由探头输 出的信号，经过滤波器以后，到达测量电桥，产生出一个不干衡电压， 经放大器放大后，推动可逆电机转动，与可逆电机相连的指示机构， 就沿着有分度的标尺滑行，标尺是按讯号大小比例刻制的，因而指示 机构所指示的位置为被测讯号的数值。 4成果的应用 （1）根据阻力进行土层分类 （2）确定地基土的承载力 2021-6-2857 目前为了利用静力触探确定地基土的承载力，国内外都是根据 对比试验结果提出经验公式，以解决生产上的应用问题。建立经验 公式的途径主要是将静力触探试验结果与载荷试验求得的比例界限

29、值进行对比；并通过对对比数据的相关分所得到用于待定地区或持 定土性的经验公式。 （3）确定软土不排水抗剪强度 （4）确定土的变形性质指标 （5）估计饱和粘件土的天然重度 （6）确定砂土的相对密实度和确定砂土密实度的界限 （7）确定砂土的内摩擦角 （8）估算单桩承裁力 2021-6-2858 第四节 压水试验 l压水试验是鉴定水工建筑物基础岩石的裂隙和透水性的主要方法，是水 利水电工程地质钻探的主要任务之一。 l压水试验是根据把水压入钻孔时岩石所吸收的水量，来了解岩石的裂隙 率和透水性。 l一、试验栓塞 l1.双管单栓塞 2021-6-2859 2.双管双栓塞 2021-6-2860 3.单管顶

30、压式栓塞 2021-6-2861 二、压水试验的加压方法 1.水泵压水 水泵压水示意图 2021-6-2862 2.静水柱压水 2021-6-2863 第五节第五节 工程施工钻井（孔）的方法工程施工钻井（孔）的方法 工程施工钻井（孔）是用作工程施工手段的钻井工程施工钻井（孔）是用作工程施工手段的钻井 或钻孔。或钻孔。 一、工程施工钻特点和应用一、工程施工钻特点和应用 （一）特点（一）特点 1.1.口径大：口径大：0.60.611m11m 2.2.孔浅：孔浅：50m50m左右，技术上容易实现左右，技术上容易实现 3.3.钻孔弯曲小钻孔弯曲小 4.4.地层变化较大：黏土、砂、卵石、漂石、基岩等地层

31、变化较大：黏土、砂、卵石、漂石、基岩等 5.5.钻进的地层主要是松散岩土层和部分基岩层钻进的地层主要是松散岩土层和部分基岩层 2021-6-2864 （二）应用（二）应用 1.1.各种地面或地下地下大型建筑物的基础工程施工各种地面或地下地下大型建筑物的基础工程施工 （1 1）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 常作大型建筑物的基础，其目的是人工方法改善原来常作大型建筑物的基础，其目的是人工方法改善原来 基础条件的不足，提高承载力与抗风、抗震能力，防止下基础条件的不足，提高承载力与抗风、抗震能力，防止下 沉、倾斜、倒塌、滑坡、延长建筑物使用年限。沉、倾斜、倒塌、滑坡、延长建筑物使用年限。 （2 2）管桩）管

32、桩 它可分为钢管桩和水泥混凝土管桩两种，在管内下钢它可分为钢管桩和水泥混凝土管桩两种，在管内下钢 筋笼和水泥混凝土，可作大型建筑物等基础。筋笼和水泥混凝土，可作大型建筑物等基础。 2021-6-2865 （3 3）地下连续墙）地下连续墙 在地下挖一段狭长的深槽，在槽内放入钢筋笼，然在地下挖一段狭长的深槽，在槽内放入钢筋笼，然 后灌注水泥混凝土，构成一段钢筋笼水泥混凝土墙段，后灌注水泥混凝土，构成一段钢筋笼水泥混凝土墙段， 最后把这些墙段连接起来形成一道连续的地下墙壁。最后把这些墙段连接起来形成一道连续的地下墙壁。 它可以作为地下设施的挡土墙、隔水墙、重力坝的它可以作为地下设施的挡土墙、隔水墙、

33、重力坝的 防渗墙以及地面和地下建筑物的骨架等。防渗墙以及地面和地下建筑物的骨架等。 （4 4）锚桩）锚桩 钻孔钻孔下锚定物下锚定物灌注水泥浆灌注水泥浆 应用：锚固易坍倒、塌方的挡土墙，加固地下建筑应用：锚固易坍倒、塌方的挡土墙，加固地下建筑 物和坑道，治理滑坡等。物和坑道，治理滑坡等。 12 2021-6-2866 2.2.各种已竣工基础的注浆加固处理各种已竣工基础的注浆加固处理 （1 1）原有水泥混凝土桥墩、坝基等基础上发现裂缝、）原有水泥混凝土桥墩、坝基等基础上发现裂缝、 渗漏，利用钻孔高压注浆予以加固处理。渗漏，利用钻孔高压注浆予以加固处理。 （2 2）原有建筑物基础发现裂缝，利用钻孔注

34、浆堵塞结）原有建筑物基础发现裂缝，利用钻孔注浆堵塞结 合起来。合起来。 （3 3）路基沉降，利用钻孔注浆加固处理。）路基沉降，利用钻孔注浆加固处理。 3.3.各种工程技术钻井（孔）方面各种工程技术钻井（孔）方面 （1 1）矿山采矿爆破、运输、通风、排水孔（井）等）矿山采矿爆破、运输、通风、排水孔（井）等 （2 2）地下核试验）地下核试验 （3 3）监视地震，观测地壳运动）监视地震，观测地壳运动 （4 4）铺设地下管道，埋置地下电缆）铺设地下管道，埋置地下电缆 （5 5）应急救险、检查工程质量、大型供水井）应急救险、检查工程质量、大型供水井 （6 6）考古挖掘钻孔等）考古挖掘钻孔等 2021-6

35、-2867 二、施工钻钻进方法二、施工钻钻进方法 （一）泥浆护壁正循环回转法（一）泥浆护壁正循环回转法 1.1.地层：第四系地层、基岩地层：第四系地层、基岩 2.2.施工桩孔径不宜大于施工桩孔径不宜大于800mm800mm，钻压大，可加钻铤，钻压大，可加钻铤 3.3.泥浆护壁、排渣量大、要求水泵排量大。泥浆护壁、排渣量大、要求水泵排量大。 4.4.钻头：全面钻进钻头、环状钻进钻头、扩底钻头钻头：全面钻进钻头、环状钻进钻头、扩底钻头 （1 1）全面钻头：双翼片鱼尾钻头）全面钻头：双翼片鱼尾钻头 组合牙轮钻头和组合牙轮钻头和 滚刀钻头。滚刀钻头。 （2 2）取芯钻头：牙轮取芯钻头）取芯钻头：牙轮取

36、芯钻头 硬质合金钻头硬质合金钻头 钢粒钻头钢粒钻头 （3 3）扩底钻头：主要用来施工上小下大的异径扩底灌注）扩底钻头：主要用来施工上小下大的异径扩底灌注 桩的桩的“扩大扩大”头的孔段。包括：胶结连杆式扩底钻头；头的孔段。包括：胶结连杆式扩底钻头； 套管靴下双翼扩底钻头套管靴下双翼扩底钻头 2021-6-2868 （二）泥浆护壁反循环回转钻进（二）泥浆护壁反循环回转钻进 1.1.地层：一般粘土、砂土、砂粘土、砂粒土等。地层：一般粘土、砂土、砂粘土、砂粒土等。 2.2.方法：泵吸、气举、射流方法：泵吸、气举、射流 3.3.优点：施工孔大优点：施工孔大100010001300mm1300mm，446

37、m6m；效效 率高，泥浆护壁性能好。孔底沉渣少，桩径质量好；率高，泥浆护壁性能好。孔底沉渣少，桩径质量好； 孔深不易大于孔深不易大于50m50m。 缺点：设备能力差；与干钻相比有缺点。缺点：设备能力差；与干钻相比有缺点。 （三）机械冲击钻进（三）机械冲击钻进 1.1.地层：第四系地层地层：第四系地层 2.2.无冲洗液钻进无冲洗液钻进 3.3.设备大、钻具重、系数大。设备大、钻具重、系数大。 （四）机械螺旋钻进：长螺旋钻具、短螺旋钻具。（四）机械螺旋钻进：长螺旋钻具、短螺旋钻具。 地层：填土层、粘土层、砂土层、砂层地层：填土层、粘土层、砂土层、砂层 2021-6-2869 （五）冲抓锥（斗）钻进

38、（五）冲抓锥（斗）钻进 用冲抓锥直接抓取土、石块成孔的。冲抓锥直径用冲抓锥直接抓取土、石块成孔的。冲抓锥直径 为为1.11.11.5m1.5m，重量，重量1.51.52.8T2.8T，高度，高度1.71.72.7m2.7m冲冲 抓锥具有冲击、振动、静压等作用。冲抓锥按操纵锥抓锥具有冲击、振动、静压等作用。冲抓锥按操纵锥 瓣开合方式分为：双绳、单绳瓣开合方式分为：双绳、单绳 锥瓣有四瓣或六瓣。锥瓣有四瓣或六瓣。 适应地层：砂质粘土、粘土、黄土、松散的砂砾适应地层：砂质粘土、粘土、黄土、松散的砂砾 卵石和卵石夹小漂石。卵石和卵石夹小漂石。 6 5 4 3 2 1 2021-6-2870 （六）（六

39、）“贝诺特贝诺特”施工法：施工法： 用抓斗在套管内钻孔，提动装置在提动套管的同时，用抓斗在套管内钻孔，提动装置在提动套管的同时， 使其压入或拔起它适应于第四系地层及其硬岩土。使其压入或拔起它适应于第四系地层及其硬岩土。 图4-21 2021-6-2871 摆管装置 1-夹管油缸 2-摇臂固定销 3-摇管油缸 4-压拔管油缸 2021-6-2872 （七）人工开挖成孔法（七）人工开挖成孔法 用于大直径挖孔桩，地层相对稳定、孔壁稳定的地区。用于大直径挖孔桩，地层相对稳定、孔壁稳定的地区。 优点：狭窄地区易于施工；土质验证准备；无噪优点：狭窄地区易于施工；土质验证准备；无噪 音、无振动等公害；易于扩

40、大为扩孔桩。音、无振动等公害；易于扩大为扩孔桩。 （八）钻斗钻进成孔法（八）钻斗钻进成孔法 钻头为一钻斗，钻斗一方面回转钻进，另一方面可以装钻头为一钻斗，钻斗一方面回转钻进，另一方面可以装 渣，渣满后，可以将钻头提出倒渣，然后继续钻进。钻斗起渣，渣满后，可以将钻头提出倒渣，然后继续钻进。钻斗起 落方式有：提升式、爬杆式两种。落方式有：提升式、爬杆式两种。 2021-6-2873 （九）水平孔钻进法（九）水平孔钻进法 1. 1.指采用旋转切削式钻头在管前切削土层，并输送到孔指采用旋转切削式钻头在管前切削土层，并输送到孔 外的一种钻进方法。外的一种钻进方法。 2. 2.用于不开挖的输油、输水管道、

41、电缆及隧道施工法。用于不开挖的输油、输水管道、电缆及隧道施工法。 3. 3.直径：一般直径：一般200200800mm800mm，112m2m，甚至，甚至9911m11m 大直径的管道及隧道一般采用盾构机施工，中小径则一般采大直径的管道及隧道一般采用盾构机施工，中小径则一般采 用普通的水平钻施工：套管导向；打预偏孔；螺旋钻用普通的水平钻施工：套管导向；打预偏孔；螺旋钻 头前有偏心接头，纠斜。头前有偏心接头，纠斜。 4. 4.水平孔易倾斜，原因：孔内沉渣下沉，使钻头下面水平孔易倾斜，原因：孔内沉渣下沉，使钻头下面 摩擦力增大，钻孔向上偏斜。钻具自重作用，使钻头下垂摩擦力增大，钻孔向上偏斜。钻具自

42、重作用，使钻头下垂 ，钻孔向下偏斜。钻杆和钻头尺寸不匹配，造成钻孔水平，钻孔向下偏斜。钻杆和钻头尺寸不匹配，造成钻孔水平 弯曲。弯曲。 5. 5.适用地层：一般土、混砂砾土等。适用地层：一般土、混砂砾土等。 2021-6-2874 （十）潜水钻进成孔法（十）潜水钻进成孔法 1.1.钻进时，电机主轴连接钻头，钻进时，电机主轴连接钻头， 一起潜入水中回转切削岩土，正一起潜入水中回转切削岩土，正 反循环排渣成孔。钻进时，上面反循环排渣成孔。钻进时，上面 钻孔不动，起支撑抗扭作用，钻钻孔不动，起支撑抗扭作用，钻 进效率高。进效率高。 2.2.适应地层：淤泥、粘土。砂土适应地层：淤泥、粘土。砂土 、砂层

43、、风化岩层及含有少量砾、砂层、风化岩层及含有少量砾 石等地层。石等地层。 2021-6-2875 三、钻孔灌注桩 桩基础 2021-6-2876 低桩承台 高桩承台 2021-6-2877 反循环水上施工法成桩程序1 2021-6-2878 反循环水上施工法成桩程序2 2021-6-2879 四、地下连续墙 地下连续墙施工程序图 地下连续墙是利用一定的设备与工具，在泥浆（一般称稳定液）护壁的条件下向地下钻挖一段 狭长的深槽，在槽内吊放入钢筋笼，然后灌注混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙体，再把每段墙体逐 个连接起来就形成一道连续的地下墙壁。 2021-6-2880 地下连续墙施工现场布置 2021-

44、6-2881 钢筋混凝土导墙剖面 2021-6-2882 钻孔的排列形式 1-1-交错型交错型 2-2-直线互搭型直线互搭型 3-3-切线型切线型 4-4-间隔型间隔型 2021-6-2883 先掘导孔后抓斗挖掘成槽 2021-6-2884 先挖导孔后重复钻孔成槽 2021-6-2885 一次钻挖成槽 2021-6-2886 槽段连续墙施工程序 1-挖槽 2-下接头管与钢筋笼 3-灌注混凝土 4-拔出接头管 5-挖第二槽段 2021-6-2887 五、扩孔与扩底钻进 1.扩孔钻进 1-钻杆 2-导正器 3-扩孔钻头 4-坑道 5-矿车 6-导向钻具 2021-6-2888 螺旋翼片式四翼阶梯翼

45、片式 多节翼片式 2021-6-2889 2021-6-2890 滚刀扩孔钻头 1-钻杆接手 2-导正圈 3-滚动座 4-滚刀 5-三牙轮钻头 6-导正轮 2021-6-2891 扩孔钻具 1-导向钻头 2-导向钻具 3-扩孔钻头 4-连接接头 5-钻杆 6-导正圈 7-钻杆接头 2021-6-2892 2. 扩底钻进 扩底钻头类型 a.上开式 b.下开式 c.滑降式 d.推出式 2021-6-2893 2021-6-2894 2021-6-2895 铰接连杆式扩底钻头 1-接头 2-导向轴套 3-上盘 4-连杆 5-导向轴 6-扩孔翼片 7-矛式钻头 2021-6-2896 自重加压上开式扩

46、底钻头 1-法兰盘 2-外管 3-连杆 4-扩底翼 5-芯管 6-底钻头 2021-6-2897 三翼上开式扩底钻头 1-法兰盘 2-导向套 3-导向轴 4-上盘 5-连杆 6-扩底翼板 7-限位板 8-下盘 9-钻头 2021-6-2898 连杆外张式扩底钻头 1-连接管 2-限位帽 3-内方套 4-方钻杆 5-上扩底翼板 6-副连杆 7-下扩底翼板 8-底钻头 2021-6-2899 液压式扩底钻头 1-法兰盘 2-油缸 3-滑套 4-连杆 5-扩底翼 6-底钻头 2021-6-28100 自重加压下开式扩底钻头 1-法兰盘 2-方轴 3-方形套 4-扩底翼 5-连杆6-底钻头 2021-

47、6-28101 液压式扩底钻头 1-法兰盘 2-钻杆 3-扩底翼 4-油缸 5-连杆 6-滑套 7-底钻头 2021-6-28102 六、钻斗钻进 钻斗钻进 1-钻斗 2-导向器 3-伸缩钻杆 4-动力装置 5-护筒 它是靠提钻取土、无冲洗液循环的一种成孔方法。 在钻杆柱下端连接一个底部带切削齿的筒状钻具 （钻斗），借助钻具重量及钻机加压把切削齿切入 土层，在回转扭矩作用下钻斗回转，钻掘土层， 同时将切削下来的土块收入斗中。待斗内土块装 到一定程度后将钻斗提到孔外，打开钻斗，卸去 土屑，然后再将钻斗下入孔内，重复以上操作。 2021-6-28103 2021-6-28104 2021-6-28105 旋挖侧开式钻斗 1-钢丝绳 2-中心管 3-钻斗体 4-半合管 5-切削齿板 6-销轴 7-钻杆 8-卡头 9-捞钩 2021-6-28106 半合式钻斗 1-方接头 2-钳形连扳 3-销轴4-半合筒 5-切削齿板 2021-6-28107 美国底开式钻头 1-顶杆 2-钩头 3-底盖 4-切削齿 5-销轴 2021-6-28108 全套管钻进钻斗 1-钢丝绳 2-单动接头 3-配重块 4-