本发明涉及地连墙成槽施工技术领域，更具体地说是一种清孔钻头、回旋钻机及相应的低净空地连墙成槽施工工艺。
背景技术：
水利工程中在水闸、泵站、地铁站等大型建筑物基础开挖前多采用地连墙进行防渗和维护挡土施工。地连墙施工过程中，施工场地空间以及可能对周围的建筑物造成的影响作为制约地连墙施工的重要因素。
地连墙在施工时应充分考虑施工现场空间能否满足成槽设备施工和施工设备对周围已存在的建筑物的影响。施工时，如地连墙部分施工槽段受现场空间客观环境影响，则应及时作出调整，采用符合超低空间要求的设备进行成槽施工，确保成槽施工顺利进行，保证连续墙的整体性和封闭性。目前遇到低净空成槽时通常选用低净空铣槽机，但此类设备在国内未完全推广，且造价较高。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种低净空地连墙成槽施工工艺，同时提出应用于该工艺的清孔钻头以及设有该清孔钻头的回旋钻机，为低净空地连墙施工提供一种全新的思路，极大地节约了施工成本、降低了施工难度，施工效果好。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种清孔钻头，其结构特点是：应用于地连墙成槽施工工艺中，设置一管体，所述管体顶端能够同轴装配于回旋钻机的钻杆杆端，内腔与钻杆内腔相通，底端面敞口并设有一圈沿周向间隔分布的合金钻头，所述合金钻头沿径向露出于管体外，各合金钻头露出端外沿所在圆面的直径按照地连墙厚度对应设置，所述管体能够相适配地内置于地连墙槽孔内，外周壁与槽壁之间留有间隙。
本发明清孔钻头的结构特点也在于：
所述管体底端部设有基于管体中轴线呈中心对称作辐射状分布的多道软钢丝。
多道软钢丝朝向管体中心汇聚并于末端形成圆形缺口，所述圆形缺口直径小于钻杆内腔直径。
所述合金钻头为方形结构。
各合金钻头呈等距间隔分布。
所述管体为钢管。
本发明同时提出了一种回旋钻机，其结构特点是：钻杆杆端安装有上述清孔钻头，以所述清孔钻头底端的各合金钻头露出端外沿所在圆面的直径作为有效钻切直径d。
本发明还提出了一种低净空地连墙成槽施工工艺：
包括回旋钻进、冲击劈打、沉渣清理三步，逐步施工；
所述回旋钻进，是按照依据地连墙槽段技术参数划分的钻切孔序，利用回旋钻机逐个钻切至设计孔深，于槽段内形成多个回旋钻孔；
所述冲击劈打，是于相邻两回旋钻孔间形成的隔墙处，依据钻切孔序利用冲击钻机逐个劈打隔墙，至形成完整的槽孔；
所述沉渣清理，是为所述回旋钻机配置清孔钻头，使用回旋钻机配合清孔钻头打捞槽孔内的沉渣和卵石。
上述低净空地连墙成槽施工工艺具体是按如下步骤进行：
步骤1、依据设计图纸制作清孔钻头；
步骤2、地连墙场坪施工，混凝土导墙浇筑；
步骤3、依据地连墙槽段长度划分钻孔数量，将钻孔编号及间距依次放样标记在混凝土导墙上，形成孔位标记；各孔位中，为奇数的钻孔编号作为主孔，为偶数的钻孔编号作为副孔；
步骤4、利用回旋钻机自槽段的一端向另一端采用跳孔法施工，即，先逐个钻切主孔至设计孔深，后逐个钻切副孔至设计孔深，钻切完成后于槽段内形成多个回旋钻孔；
步骤5、依据步骤3的孔位标记，以相邻两孔位标记的中间位置为需要冲击凿除的隔墙位置，利用冲击钻机自槽段的一端向另一端逐个冲击劈打相邻两回旋钻孔之间的隔墙，直至形成完整的槽孔；
步骤6、回旋钻机换步骤1制得的清孔钻头，通过回旋钻机在轨道上的来回移动，并利用卷扬机带动清孔钻头于槽孔内上下冲切移动，依靠清孔钻头底端的各合金钻头铣除步骤5残留的槽内小墙，同时利用回旋钻机配合清孔钻头打捞槽内沉渣和卵石，将沉渣和卵石经清孔钻头吸入泵管内，从管口排出至槽外，完成槽内沉渣清理，形成完整的矩形单元槽段。
进一步的，冲击钻机配设方形钻锤，且冲击劈打成槽时需配置泥浆循环系统护壁，所述泥浆循环系统选用优质膨润土为泥浆制备材料。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
低净空地连墙施工过程中，为消除周围建筑对地连墙施工的影响，大型的成槽机无法作业。目前遇到低净空成槽时是选用低净空铣槽机，而低净空洗槽机在国内尚未普及，且其采购费用约400万-600万不等，造价非常高；
基于此背景，本发明为低净空地连墙施工提供了全新的思路，在本领域内是首创，打破了低净空成槽施工长久以来的瓶颈，能够在不影响地连墙周围建筑群的前提下，完成低净空地连墙成槽施工。本发明采用的是回旋钻机配合冲击钻机钻切成槽施工，利用了回旋钻机在土层、砂砾石和强风化岩层中的造孔能力，并利用了冲击钻机在弱风化岩层中的造孔能力，而回旋钻机和冲击钻机作为常见的基础施工设备，采购租赁价格相对低廉很多，使施工成本极大地被降低；同时，本发明设计了特制的清孔钻头，主体为带有合金钻头的钢管，其取材方便，制作简单，不增加新建材，不增加资源消耗，符合绿色施工要求，该清孔钻头的使用解决了低净空地连墙成槽出渣的关键技术问题，在低净空地连墙施工过程中起到了良好的效果，有效地保证了施工时附近建筑的安全，保证了地连墙施工的安全性和质量；
本发明在地连墙施工尤其是低净空地连墙施工中极具推广价值，解决了过去只能依靠采购国外昂贵的低净空铣槽机施工的难题，十分适用于在国内广泛推广，实用性、经济性极佳。
附图说明
图1是本发明清孔钻头的结构示意图；
图2是本发明清孔钻头底端的结构示意图；
图3是低净空地连墙成槽施工工艺中回旋钻机回旋钻进顺序图；
图4是低净空地连墙成槽施工工艺中冲击钻机冲击劈打顺序图。
图中，1钻杆；2管体；3合金钻头；4软钢丝。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
请参照图1至图2，本实施例的清孔钻头应用于地连墙成槽施工工艺中，设置一管体2，管体2顶端能够同轴装配于回旋钻机的钻杆1杆端，内腔与钻杆1内腔相通，底端面敞口并设有一圈沿周向间隔分布的合金钻头3，合金钻头3沿径向露出于管体2外，各合金钻头3露出端外沿所在圆面的直径按照地连墙厚度对应设置，管体2能够相适配地内置于地连墙槽孔内，外径稍小于地连墙厚度，外周壁与槽壁之间留有间隙。
具体实施中，清孔钻头相应的设置也包括：
管体2底端部设有基于管体2中轴线呈中心对称作辐射状分布的多道软钢丝4。
多道软钢丝4朝向管体2中心汇聚并于末端形成圆形缺口，圆形缺口直径小于钻杆1内腔直径。
合金钻头3能够确保清孔钻头的钻切能力，本实施例中为方形结构，可选用yg06合金一字型钻头；各合金钻头3呈等距间隔分布。
管体2为钢管。
清孔钻头的主体结构为底端带有方形合金钻头3的内空钢管，在回旋钻机提供的吸附力作用下，利用内空的钢管聚集回旋钻机和冲击钻机施工后留在槽孔里的石渣(沉渣和卵石)，随后经钻杆1内腔被吸入泵管内，从管口排出。软钢丝4的作用是防止石渣掉出钢管外，以更好地确保吸出石渣的效率。相邻两软钢丝4之间形成的缺口大小应能够供石渣通过。
本实施例同时提出了一种回旋钻机，钻杆1杆端安装有上述清孔钻头，以清孔钻头底端的各合金钻头3露出端外沿所在圆面的直径作为有效钻切直径d，该有效钻切直径d是按照地连墙厚度对应设置，以确保地连墙成墙后的结构尺寸符合要求。
本实施例还提出了应用有上述清孔钻头与回旋钻机的一种低净空地连墙成槽施工工艺：
包括回旋钻进、冲击劈打、沉渣清理三步，逐步施工；
回旋钻进，是按照依据地连墙槽段技术参数划分的钻切孔序，利用回旋钻机逐个钻切至设计孔深，于槽段内形成多个回旋钻孔；
冲击劈打，是于相邻两回旋钻孔间形成的隔墙处，依据钻切孔序利用冲击钻机逐个劈打隔墙，至形成完整的槽孔；
沉渣清理，是为回旋钻机配置清孔钻头，使用回旋钻机配合清孔钻头打捞槽孔内的沉渣和卵石。
低净空地连墙施工过程中，为消除周围建筑对地连墙施工的影响，大型的成槽机无法作业。本实施例施工工艺对于此部位采用回旋钻机钻切施工方法成槽，结合该部位的地质情况，槽孔需穿越砂卵石地层进入基岩一定深度，配合冲击钻机劈打硬度较高的基岩隔墙。即“回旋钻进、冲击劈打、沉渣清理”。
该施工工艺利用回旋钻机在土层、砂砾石和强风化岩层中的造孔能力和冲击钻机在弱风化岩层中的造孔能力，通过合理划分钻孔数量与造孔孔距，先使用回旋钻机钻切成孔，再使用冲击钻机劈打回旋钻孔之间的隔墙，通过钻孔咬合成槽，形成完整的槽孔，之后利用回旋钻机配合特制的清孔钻头，清理回旋钻机和冲击钻机施工后留在槽孔里的石渣，完成打捞沉渣。该施工工艺在砂卵石地层中提高了成孔效率，在地连墙施工尤其针对低净空地连墙施工中极具推广意义。
上述低净空地连墙成槽施工工艺具体是按如下步骤进行：
步骤1、依据设计图纸制作清孔钻头；
步骤2、地连墙场坪施工，混凝土导墙浇筑；
步骤3、依据地连墙槽段长度划分钻孔数量，将钻孔编号及间距依次放样标记在混凝土导墙上，形成孔位标记；各孔位中，为奇数的钻孔编号作为主孔，为偶数的钻孔编号作为副孔；
步骤4、利用回旋钻机自槽段的一端向另一端采用跳孔法施工，即，先逐个钻切主孔至设计孔深，后逐个钻切副孔至设计孔深，钻切完成后于槽段内形成多个回旋钻孔；
步骤5、依据步骤3的孔位标记，以相邻两孔位标记的中间位置为需要冲击凿除的隔墙位置，利用冲击钻机自槽段的一端向另一端逐个冲击劈打相邻两回旋钻孔之间的隔墙，直至形成完整的槽孔；
步骤6、回旋钻机换步骤1制得的清孔钻头，通过回旋钻机在轨道上的来回移动，并利用卷扬机带动清孔钻头于槽孔内上下冲切移动，依靠清孔钻头底端的各合金钻头铣除步骤5残留的槽内小墙，同时利用回旋钻机配合清孔钻头打捞槽内沉渣和卵石，将沉渣和卵石经清孔钻头吸入泵管内，从管口排出至槽外，完成槽内沉渣清理，形成完整的矩形单元槽段。
进一步，冲击钻机配设方形钻锤，且冲击劈打成槽时需配置泥浆循环系统护壁，泥浆循环系统选用优质膨润土为泥浆制备材料。
下面结合图3至图4对上述低净空地连墙成槽施工工艺详细说明：
1、依据设计要求的连续墙墙厚，选择相匹配的回旋钻机钻头的直径，按照规范要求确定的槽段长度，合理划分钻孔数量，并将钻孔编号及间距依次放样标记在混凝土导墙上。一个槽段孔数采取等分原则，钻孔数量划分原则为：槽段长度l，槽宽b，则钻孔数量x为l/b个，若l/b不是整数，钻孔数量x则为舍去小数y后的个数，间距为b (y/x)。例：防渗墙厚度0.6m，单个槽段长度7m，选定回旋钻机钻头直径为0.6m，则钻孔数量为7/0.6＝11.67个，由此确定该槽段钻孔数量为11个，11个孔总长度为6.6m，该槽段剩余0.4m，则回旋钻机钻孔间距应控制在0.64m。图3为回旋钻钻切成槽示意图；
2、回旋钻机在施工平台上就位，应根据混凝土导墙上已做好的孔位标记，调整机身位置及钻杆垂直度，垂直度调整等符合要求后，回旋钻机自槽孔一端向另一端采用跳孔法施工，即先按顺序钻①-③-⑤-⑦…，然后钻②-④-⑥…。技术人员根据上一步测量的岩基高程数据，对比防渗墙设计底高程，计算回旋钻机钻孔入岩深度，结合混凝土导墙高程，使用钢卷尺测量钻杆需钻入深度，并在钻杆上做好标记；钻孔过程中严格控制钻杆垂直度及钻孔深度，确保符合设计要求；
3、根据回旋钻机钻孔时混凝土导墙上做好的孔位标记，进行冲击钻机定位，每两个孔位标记中间位置则为需要冲击凿除的隔墙位置，技术人员引导冲击钻机就位，开始冲击劈打施工。每个槽段在回旋钻机钻孔结束后，对钻孔之间的基岩隔墙，使用冲击钻机进行冲击劈打，劈打顺序自槽段一端向另一端推进。为保证冲击劈打成槽的安全和质量，护壁泥浆生产循环系统的质量控制是关系到槽壁稳定的关键因素，优先采用优质膨润土为泥浆制备材料，造孔用的泥浆材料必须经过现场检测合格后，方可使用；
4、完成回旋钻机钻孔和冲击钻机冲击劈打施工后，使用回旋钻机配合特制的清孔钻头打捞沉渣和卵石，将沉碴吸入泵管内，从管口排出，过程中利用清孔钻头底端的各合金钻头进一步铣除槽内残留的“小墙”，在砂卵石地层中提高了成孔效率。在清槽过程中，应不断向槽内泵送优质泥浆，以保持液面高度，防止塌孔。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种清孔钻头，其特征是：应用于地连墙成槽施工工艺中，设置一管体，所述管体顶端能够同轴装配于回旋钻机的钻杆杆端，内腔与钻杆内腔相通，底端面敞口并设有一圈沿周向间隔分布的合金钻头，所述合金钻头沿径向露出于管体外，各合金钻头露出端外沿所在圆面的直径按照地连墙厚度对应设置，所述管体能够相适配地内置于地连墙槽孔内，外周壁与槽壁之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的清孔钻头，其特征是：所述管体底端部设有基于管体中轴线呈中心对称作辐射状分布的多道软钢丝。
3.根据权利要求2所述的清孔钻头，其特征是：多道软钢丝朝向管体中心汇聚并于末端形成圆形缺口，所述圆形缺口直径小于钻杆内腔直径。
4.根据权利要求1所述的清孔钻头，其特征是：所述合金钻头为方形结构。
5.根据权利要求1所述的清孔钻头，其特征是：各合金钻头呈等距间隔分布。
6.根据权利要求1所述的清孔钻头，其特征是：所述管体为钢管。
7.一种回旋钻机，其特征是：钻杆杆端安装有权利要求1-6任一项所述的清孔钻头，以所述清孔钻头底端的各合金钻头露出端外沿所在圆面的直径作为有效钻切直径d。
8.一种低净空地连墙成槽施工工艺，其特征是：
包括回旋钻进、冲击劈打、沉渣清理三步，逐步施工；
所述回旋钻进，是按照依据地连墙槽段技术参数划分的钻切孔序，利用回旋钻机逐个钻切至设计孔深，于槽段内形成多个回旋钻孔；
所述冲击劈打，是于相邻两回旋钻孔间形成的隔墙处，依据钻切孔序利用冲击钻机逐个劈打隔墙，至形成完整的槽孔；
所述沉渣清理，是为所述回旋钻机配置清孔钻头，使用回旋钻机配合清孔钻头打捞槽孔内的沉渣和卵石。
9.根据权利要求8所述的低净空地连墙成槽施工工艺，其特征是按如下步骤进行：
步骤1、依据设计图纸制作清孔钻头；
步骤2、地连墙场坪施工，混凝土导墙浇筑；
步骤3、依据地连墙槽段长度划分钻孔数量，将钻孔编号及间距依次放样标记在混凝土导墙上，形成孔位标记；各孔位中，为奇数的钻孔编号作为主孔，为偶数的钻孔编号作为副孔；
步骤4、利用回旋钻机自槽段的一端向另一端采用跳孔法施工，即，先逐个钻切主孔至设计孔深，后逐个钻切副孔至设计孔深，钻切完成后于槽段内形成多个回旋钻孔；
步骤5、依据步骤3的孔位标记，以相邻两孔位标记的中间位置为需要冲击凿除的隔墙位置，利用冲击钻机自槽段的一端向另一端逐个冲击劈打相邻两回旋钻孔之间的隔墙，直至形成完整的槽孔；
步骤6、回旋钻机换步骤1制得的清孔钻头，通过回旋钻机在轨道上的来回移动，并利用卷扬机带动清孔钻头于槽孔内上下冲切移动，依靠清孔钻头底端的各合金钻头铣除步骤5残留的槽内小墙，同时利用回旋钻机配合清孔钻头打捞槽内沉渣和卵石，将沉渣和卵石经清孔钻头吸入泵管内，从管口排出至槽外，完成槽内沉渣清理，形成完整的矩形单元槽段。
10.根据权利要求8或9所述的低净空地连墙成槽施工工艺，其特征是：冲击钻机配设方形钻锤，且冲击劈打成槽时需配置泥浆循环系统护壁，所述泥浆循环系统选用优质膨润土为泥浆制备材料。
技术总结