一种滑坡水平泄水孔钻具及施工方法与流程

1.本发明涉及滑坡体、土质高边坡、风积沙地层及深基坑等灾害防治中的水平泄水孔钻具及施工技术领域，具体为一种滑坡水平泄水孔钻具及施工方法。


背景技术：

2.滑坡是斜坡上的岩土体在剪应力失衡的条件下发生的一种自然灾害，其给人类生命财产和生存环境造成巨大的损失。水文地质条件是滑坡形成及诱发的重要原因之一，通过排除滑坡体内的地下水来提高滑坡体固结强度、降低动水压力或孔隙水压力、减弱透水层浮托力等是滑坡灾害防治的重要措施。
3.水平泄水孔是排除滑坡体内地下水最经济有效的方法，但面临长距离(一般超过30m)、软弱地层或砂土等地层时，常因塌孔、缩孔或偏斜等原因导致成孔困难及泄水管无法安设到位，或出现泄水管断裂、滤网损坏等情况，严重影响滑坡防治效果，存在重大的隐性安全隐患。
4.鉴于以上情况，现发明一种滑坡水平泄水孔钻具及施工方法来解决长距离、软弱地层或砂土等地层泄水孔施工的难题，从而提升滑坡灾害防治成效，保护人类生命财产安全和生存环境，该技术也可用于土质高边坡、风积沙地层或深基坑等水平泄水孔、排水孔的施工。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.现有滑坡水平泄水孔一般采取长螺旋或循环钻成孔工艺，经常出现因偏斜或塌孔导致泄水管无法安装到位的难题，针对现有技术的不足，本发明提供了一种滑坡水平泄水孔钻具及施工方法，解决了上述的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种滑坡水平泄水孔钻具，包括钻具，钻具由自脱落钻头、护壁钻杆和牵引绳组成；自脱落钻头由三翼钻锥和腰带卡插板组成；三翼钻锥由翼板、钻牙和环扣组成，牵引绳穿过环扣引出孔外；腰带卡插板由腰带套环、外卡板、内卡板和外插板组成；护壁钻杆的端部内壁上设有内卡条，外壁上设有外卡条和限位槽，护壁钻杆的接头处还设有插接槽，将插接板插入插接槽内形成插接锁扣。
9.优选的，三翼钻锥由三个翼板在端部与环扣固定连接，钻牙镶嵌在翼板的外立面上，环扣的侧向设有孔洞。
10.优选的，腰带卡插板由腰带套环、3～5个内卡板、3～4个外卡板和3个外插板组成，内卡板位于腰带套环下部，外卡板位于腰带套环的外侧，外插板也位于腰带套环外侧；其中的3个外卡板或外插板与三翼钻锥的三个翼板固定连接，其他的外卡板或外插板加工成倒l型钢板与腰带套环固定连接。
11.优选的，三翼钻锥和腰带卡插板固定连接一体，自脱落钻头上的环扣采用钢管加
工，并在侧壁上设置孔洞，牵引绳穿过环扣的孔洞引出护壁钻杆，牵引绳为直径不低于8mm的钢丝绳，且每隔1～2m设长度标记。
12.优选的，护壁钻杆与自脱落钻头连接端部的内壁设置有3～5个内卡条，外壁设置有3～4个外卡条和3个限位槽；内外卡条均采取钢板加工，焊接在护壁钻杆的内外壁上；同时，内外卡条沿逆时针方向设置1～2cm的凸起，以更好的与自脱落钻头上的内外卡板咬合；
13.优选的，护壁钻杆与自脱落钻头连接的端部外壁设有3个限位槽，将自脱落钻头外侧的3个外插板插入护壁钻杆的限位槽，以防止自脱落钻头脱离护壁钻杆。
14.优选的，护壁钻杆之间采取丝扣连接，其接头处各设置有插接槽，将加工好的插接板分别插入插接槽后形成锁扣连接，以增强护壁钻杆在钻进中的扭矩；插接槽沿护壁钻杆接头外壁均布设3个；插接板加工成t型，插入插接槽后固定。
15.本发明要解决的另一技术问题是提供一种滑坡水平泄水孔施工方法，包括以下主要步骤：测量定点
→
钻具加工
→
钻机就位
→
钻进成孔
→
清理渣土
→
钻头脱离
→
泄水管安装
→
退出护壁钻杆
→
封堵泄水管等，完成施工；
16.1)测量定点：按照设计坐标点，采取手持rtk测量仪器进行测量定点；
17.2)钻具加工：该钻具主要包括自脱落钻头、护壁钻杆、牵引绳等。首先将三翼钻锥与腰带卡插板组成的自脱落钻头套入第一根护壁钻杆端部，然后根据腰带卡插板在护壁钻杆内外侧设置内外卡条，并将腰带卡插板上的外插板插入护壁钻杆的限位槽内，将牵引绳穿入自脱落钻头的环扣内引出孔外，即完成钻具加工；
18.3)钻机就位：钻机采用水平旋转钻机，其动力应能满足打设孔深要求。钻机就位对准孔位、调整倾角，孔位偏差应≤10cm，倾角误差≤1％，倾角按设计要求，采取水平尺量测、坡率法复核措施控制；
19.4)钻进成孔：开始钻进应在保证倾角前提下慢速转进，正常钻进期间，护壁钻杆逐节丝扣连接后，将插接板插入插接槽内。如果中途出现排渣或钻进困难，可采用凤吹或下入微螺旋钻进行排渣，钻进中的问题也可将牵引绳固定后可采取反复正反转、进退措施进行解决。
20.5)清理渣土：完成钻孔后，如果护壁钻杆内存有残渣，应在护壁钻杆内下入风管或微螺旋钻进行清理，以确保泄水管的顺畅安装。
21.6)钻头脱离：自脱落钻头脱离护壁钻杆按照反转推进、正转微退的方法反复操作几次，再慢慢后退一段距离；拉直牵引绳后查看牵引绳到孔口的长度，并与护壁钻杆进尺对比，当牵引绳长于进尺后，可以认为自脱落钻头已经脱离护壁钻杆，否则应反复以上操作；认为自脱落钻头脱离护壁钻杆后，再次向前钻进至孔底，如在孔底处钻进时明显感到难以进尺和出现间断性的卡顿，即可确认自脱落钻头已经脱离护壁钻杆。
22.7)泄水孔加工：泄水管安装前要将泄水管加工好，泄水孔按照设计要求管径、材质进行加工，一般采取高强度pvc管，泄水管环向布设3～4排滤水孔，滤水孔梅花型布设，每排滤水孔间隔20～60cm；泄水管外壁包裹1～3层土工布，孔端密封，孔口留0.8～1.5m内不设滤水孔。
23.8)泄水孔安装：将孔端密封的泄水管通过护壁钻杆安装至孔底，泄水管采取插口粘接剂连接，外侧包裹的土工布采取塑料卡子每隔1～2.0m进行固定。泄水管的出口应超出坡体表面20～50cm，并将孔内排出的水引至周边排水沟槽内；
24.9)退出护壁钻杆：泄水管安装到孔底后，经检查符合设计和相关规范要求后，即可退出护壁钻杆；护壁钻杆退出应慢速旋转退出，并安排专人顶住已经安装的泄水管端部，如在护壁钻杆后退中带动泄水管也出现后退的现象，要反复转动一段时间再缓慢后退。
25.10)封堵泄水管：护壁钻杆退出后，即可进行封孔。封孔采取砂浆混凝土材料，孔口30～50cm内填充透水性好的中粗砂或砾石料，封堵深度按30～50cm为宜。
26.(三)有益效果
27.现有滑坡水平泄水孔一般采取长螺旋或循环钻成孔工艺，经常出现因偏斜或塌孔导致泄水管无法安装到位的难题，与现有技术相比，本发明提供了一种滑坡水平泄水孔钻具及施工方法，具备以下有益效果：
28.1、该滑坡水平泄水孔钻具及施工方法，通过自脱落钻头的设置，解决滑坡等地质灾害长距离水平钻孔因偏斜或塌孔无法将泄水管安装到位的难题；解决滑坡、高边坡、深基坑等软弱及砂土地层成孔后易缩径、塌孔等，导致泄水管无法安装或安装中出现断管、滤网破损等难题，提高实用性。
29.2、该滑坡水平泄水孔钻具及施工方法，通过该施工技术，很好的解决了长距离、软弱地层、砂土地层等水平钻孔后安装泄水孔的难题，提升灾害防治成效，保护人民生命财产和生存环境免受重大损失，提高实用性。
附图说明
30.图1为本发明钻具剖面示意图；
31.图2为本发明泄水管安装剖面示意图；
32.图3为本发明自脱落钻头立体结构示意图
33.图4为本发明自脱落钻头平面示意图
34.图5为本发明护壁钻杆端部平面示意图
35.图6本发明滑坡水平泄水孔施工工艺流程图
36.图中：1、自脱落钻头；2、三翼钻锥；3、翼板；4、钻牙；5、环扣；6、腰带卡插板；7、腰带套环；8、外卡板；9、内卡板；10、外插板；11、护壁钻杆；12、牵引绳；13、限位槽；14、内卡条；15、外卡条；16、插接槽；17、插接板。18、泄水管；19、滤水孔；20、泄水管堵头；21、泄水管插接头；22、滤网；23、外漏泄水管。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例一：
39.一种滑坡水平泄水孔钻具，包括钻具，钻具由自脱落钻头1与护壁钻杆11连接时，腰带套环7套入护壁钻杆11的端部，通过腰带卡插板6上设置的外卡板8、内卡板9分别与护壁钻杆11上的外卡条15和内卡条14对应，腰带卡插板6上的外插板10和护壁钻杆11的限位槽13对应，牵引绳12穿过环扣5；两根护壁钻杆11除采取丝扣连接外，将插接板17插入插接
槽16内。另，自脱落钻头1由三翼钻锥2和腰带卡插板6组成，三翼钻锥2由三块翼板3、钻牙4和环扣5固定连接，牵引绳12上标有长度标记，插接板17插入插接槽16后固定。
40.一种滑坡水平泄水孔施工方法，其特征在于，包括以下步骤：测量定点
→
钻具加工
→
钻机就位
→
钻进成孔
→
清理渣土
→
钻头脱离
→
泄水管安装
→
退出护壁钻杆
→
封堵泄水管完成；
41.1)测量定点：按照设计坐标点，采取手持rtk测量仪器进行测量定点；
42.2)钻具加工：该钻具主要包括自脱落钻头、护壁钻杆、牵引绳等。首先将三翼钻锥与腰带卡插板组成的自脱落钻头套入第一根护壁钻杆端部，然后根据腰带卡插板在护壁钻杆内外侧设置内外卡条，并将腰带卡插板上的外插板插入护壁钻杆的限位槽内，将牵引绳穿入自脱落钻头的环扣内引出孔外，即完成钻具加工；
43.3)钻机就位：钻机采用水平旋转钻机，其动力应能满足打设孔深要求。钻机就位对准孔位、调整倾角，孔位偏差应≤10cm，倾角误差≤1％，倾角按设计要求，采取水平尺量测、坡率法复核措施控制；
44.4)钻进成孔：开始钻进应在保证倾角前提下慢速转进，正常钻进期间，护壁钻杆逐节丝扣连接后，将插接板插入插接槽内。如果中途出现排渣或钻进困难，可采用凤吹或下入微螺旋钻进行排渣，钻进中的问题也可将牵引绳固定后可采取反复正反转、进退措施进行解决。
45.5)清理渣土：完成钻孔后，如果护壁钻杆内存有残渣，应在护壁钻杆内下入风管或微螺旋钻进行清理，以确保泄水管的顺畅安装。
46.6)钻头脱离：自脱落钻头脱离护壁钻杆按照反转推进、正转微退的方法反复操作几次，再慢慢后退一段距离；拉直牵引绳后查看牵引绳到孔口的长度，并与护壁钻杆进尺对比，当牵引绳长于进尺后，可以认为自脱落钻头已经脱离护壁钻杆，否则应反复以上操作；认为自脱落钻头脱离护壁钻杆后，再次向前钻进至孔底，如在孔底处钻进时明显感到难以进尺和出现间断性的卡顿，即可确认自脱落钻头已经脱离护壁钻杆。
47.7)泄水孔加工：泄水管安装前要将泄水管加工好，泄水孔按照设计要求管径、材质进行加工，一般采取高强度pvc管，泄水管环向布设3～4排滤水孔，滤水孔梅花型布设，每排滤水孔间隔20～60cm；泄水管外壁包裹1～3层土工布，孔端密封，孔口留0.8～1.5m内不设滤水孔。
48.8)泄水孔安装：将孔端密封的泄水管通过护壁钻杆安装至孔底，泄水管采取插口粘接剂连接，外侧包裹的土工布采取塑料卡子每隔1～2.0m进行固定。泄水管的出口应超出坡体表面20～50cm，并将孔内排出的水引至周边排水沟槽内；
49.9)退出护壁钻杆：泄水管安装到孔底后，经检查符合设计和相关规范要求后，即可退出护壁钻杆；护壁钻杆退出应慢速旋转退出，并安排专人顶住已经安装的泄水管端部，如在护壁钻杆后退中带动泄水管也出现后退的现象，要反复转动一段时间再缓慢后退。
50.10)封堵泄水管：护壁钻杆退出后，即可进行封孔。封孔采取砂浆混凝土材料，孔口30～50cm内填充透水性好的中粗砂或砾石料，封堵深度按30～50cm为宜。
51.实施例二：
52.一种滑坡水平泄水孔钻具，包括钻具，钻具由自脱落钻头1、护壁钻杆11、牵引绳12组成，护壁钻杆11的数量有两个，其中一个护壁钻杆11的外表面开设有外螺纹，另一个护壁
钻杆10的内部开设有内螺纹，两个护壁钻杆11的端部之间丝扣连接，外卡板8和内卡板9的位置与外卡条15和内卡条14的位置相对应，护壁钻杆11的端部开设有限位槽13，外插板10插在限位孔13的内部，自脱落钻头1由三翼钻锥2和腰带卡插板6组成，三翼钻锥2由翼板3、钻牙4和环扣5组成，翼板3安装在腰带套环7上，牵引绳12贯穿环扣5，且牵引绳12的直径为8mm钢丝绳，钻牙4安装在翼板3的外表面，翼板3的数量由三个，三个翼板3的端部均与环扣5固定连接，腰带卡插板6由腰带套环7、外卡板8、内卡板9和外插板10组成，其数量均为三个。护壁钻杆11的端部设有限位槽13、内卡条14和外卡条15，两根护壁钻杆11接头采用插接板17插入插接槽16内固定连接。
53.一种滑坡水平泄水孔施工方法，其特征在于，包括以下步骤：施工工艺流程：测量定点
→
安装孔口管
→
钻具加工
→
钻机就位
→
钻进成孔
→
清理渣土
→
脱离钻头
→
泄水管安装
→
退出护壁钻杆
→
封堵泄水管完成；
54.1)测量定点：按照设计坐标点，采取手持rtk测量仪器进行测量定点；
55.2)安设孔口管：孔口管采取直径大于护壁钻杆的钢管加工而成，长度50～100cm，安装孔口管的孔通过取芯钻或洛阳铲成孔，装入孔口管后对四周进行封堵，孔口管的采用一般是在倾角要求严格的情况下设置的，所以一定要保证孔口管的倾角符合设计要求。
56.3)钻具加工：该钻具主要包括自脱落钻头、护壁钻杆、牵引绳等。首先将三翼钻锥与腰带卡插板组成的自脱落钻头套入第一根护壁钻杆内，然后根据腰带卡插板位置在护壁钻杆内外侧设置卡条，将腰带卡插长板插入护壁钻杆的限位孔内，经反复确认拔插自由的情况下，将牵引绳穿入自脱落钻头的环扣内完成钻具加工；
57.4)钻机就位：钻机采用水平旋转钻机，其动力应能满足打设孔深要求，调整好钻机，将带有自脱落钻头的护壁钻杆装入孔口管，牵引绳引出孔口即完成钻机就位；
58.5)钻进成孔：孔口管封堵强度达到75％以上时，将钻具装入事先埋设的孔口管内，即可开始钻进；正常钻进期间，护壁钻杆逐节丝扣连接后。如果中途出现排渣或钻进困难，可采用凤吹或下入微螺旋钻进行排渣，钻进中的问题也可将牵引绳固定后可采取反复正反转、进退措施进行解决，成孔后应检查孔深满足设计要求，误差≤
±
50cm；
59.6)清理渣土：完成钻孔后，如果护壁钻杆内存有残渣，应在护壁钻杆内下入风管或微螺旋钻进行清理，以确保泄水管的顺畅安装。
60.7)脱离钻头：自脱落钻头脱离护壁钻杆按照反转推进、正转微退的方法反复操作几次，再慢慢后退一段距离；拉直牵引绳后查看牵引绳到孔口的长度，并与护壁钻杆进尺对比，当牵引绳长于进尺后，可以认为自脱落钻头已经脱离护壁钻杆，否则应反复以上操作；认为自脱落钻头脱离护壁钻杆后，再次向前钻进至孔底，如在孔底处钻进时明显感到难以进尺和出现间断性的卡顿，即可确认自脱落钻头已经脱离护壁钻杆。
61.8)泄水孔加工：泄水孔按照设计要求管径、材质进行加工，可采取φ50或φ90的高强度pvc管，泄水管环向布设3～4排滤水孔，滤水孔梅花型布设，每排滤水孔间隔20～60cm；泄水管外壁包裹1～3层土工布，孔端密封，孔口留0.8～1.5m内不设滤水孔。
62.9)泄水孔安设：将孔端密封的泄水管通过护壁钻杆安装至孔底，泄水管采取插口粘接剂连接，外侧包裹的土工布采取塑料卡子每隔1～2.0m进行固定。泄水管的出口应超出坡体表面20～50cm，并将孔内排出的水引至周边排水沟槽内；
63.10)退出护壁钻杆：泄水管安装到孔底后，经检查符合设计和相关规范要求后，即
可退出护壁钻杆；护壁钻杆退出应慢速旋转退出，并安排专人顶住已经安装的泄水管端部，如在护壁钻杆后退中带动泄水管也出现后退的现象，要反复转动一段时间再缓慢后退。
64.11)封堵泄水管：护壁钻杆退出后，即可进行封孔。封孔采取砂浆混凝土材料将孔口管内填满即可。
65.判断标准：实施例一严格要求采取“反转推进、正转微退”方法使自脱落钻头与护壁钻杆脱离，在检验确认自脱落钻头脱离护壁钻杆后方可进行泄水管安装，以确保在钻进成孔的护壁钻杆内顺利安装泄水管，从而解决长距离水平泄水管的安装或安装中出现泄水管断裂和滤网损坏的难题。
66.有益效果：便于更好的解决滑坡等地质灾害长距离水平泄水管因钻孔偏斜或塌孔无法将泄水管安装到位的难题；解决滑坡、高边坡、深基坑支护等软弱地层或砂土地层成孔后易缩径、塌孔等，导致泄水管无法安装或安装中出现断管、滤网破损等难题；解决了长距离、软弱地层、砂土地层等水平钻孔后安装泄水孔的难题，提升地质灾害防治成效，保护人民生命财产和生存环境免受重大损失。
67.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。