无循环钻进工艺在易坍塌、缩孔和卵砾石地层的应用.pdf

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1、第46卷第5期地质与勘探Vo1．46No．52010年9月GEOLOGYANDEXPL0RAT10NSeptember，2010无循环钻进工艺在易坍塌、缩孔和卵砾石地层的应用刘家荣(1．中国地质大学工程技术学院，北京100083；2．北京探矿工程研究所，北京100083)[摘要]无循环钻进工艺是我国现在和将来桩孔施工领域的主要施工工艺之一，通过对无循环钻进工艺及器具的研究，解决了我国桩孔施工在无水地区和岩石层、卵砾石、淤泥、流沙层进行桩孔钻进的难题，大大减少了孔内事故，提高了无循环钻进工艺在复杂地层中钻进的效率。根据我国目前全套管施工设

2、备少，而旋挖钻机保用量已超过3000多台的现状，通过新的钻具和工艺的结合，用旋挖钻进工艺与全套管跟管钻进、全套管护壁钻进等特殊工法和特殊钻具的配套施工，解决了全套管钻进的成本问题，推动了无循环钻进工艺、机具及全套管配套技术的研究。[关键词]复杂地层无循环钻进工艺全套管护壁钻进工艺卵砾石地层的钻进[中图分类号]P634．5[文献标识码]A[文章编号]0495—533l(2010)05—0960—07LiuJia—rong．Applicationofno—circulationdrillingtechnologytocollapsepron

3、e。shrinkableandgravelstrata[J]．GeologyandExploration，2010，46(5)：0960—0966．另一方面需对无循环施工工艺进行研究，在无循环O前言施工工艺对付复杂地层时的施工技术方面进行探无循环旋挖钻机是一种基础工程成孑L作业的桩讨，主要研究在复杂地层内旋挖钻进工艺与全套管工机械(吴时民，2002；刘伟，2004)，以柴油机为动钻进技术配套使用的钻具和钻进工艺。力，液压驱动，履带行走(王平，2001)，底盘可360。l全套管钻进工作原理回转，塔架可自行起落(董天亮，2005)。采用4—

4、5层的伸缩钻杆和各种类型的钻头等(周红军，全套管钻机一般均装有液压驱动的抱管、搓管2003)，具有施工效率高、扭矩大、多功能、成孔速度(或回转)和压拔管机构、上下导向装置。成孔过程快、机动灵活、多种速度调节、环境污染小等特点，无是将套管边来回搓管(或回转)边压人地层之中，配循环钻进工艺主要适用于土层、沙层、风化岩石层等合吊机或旋挖钻机使用锤式抓斗、旋挖钻斗以及螺地层的桩孔施工(周红军，2009)，已经成为我国青旋钻头在套管中取土成孔(宋志彬等，2007)，在灌藏铁路、高速铁路、高速公路、城市轨道交通等大型注混凝土后逐节拔出并拆除套管，最

5、后将套管全部重点工程基础桩孔钻进的主要施工方法(于好善，取尽，用于下一孑L钻进，套管的长度一般在3～6m2007)。间，套管之问的接头一般有以下两种连接方式，一是常规的无循环旋挖钻进工艺使用的钻头在卵砾由键定位而由锥销连接传扭；二是由键定位并传扭石、漂石层钻进时钻齿消耗大，钻杆易折断，钻进时而由卡块连接。易孔斜，钻进效率低，成本高，甚至于无法钻进，在流全套管施工工艺是在桩孔钻进时不再使用泥浆沙层、淤泥层、回填土层钻进时经常发生塌孔、缩孔和其它介质护壁排渣，由全套管施工钻机、搓管机、埋钻具、无法提钻具的事故(宋刚，2005)。为了使旋挖钻

6、机、振动锤等设备将套管下到孑L内护壁进行无循环钻具的使用发挥最优效能，避免事故的发生，钻进的工艺。全套管施工法是由法国贝诺特公司在一方面需要对钻进工具合理设计(张怀生，2003)，50多年前发明的一种施工方法，也称为贝诺特工[收稿日期]2009—05—13；[修订日期]2010—07—12；[责任编辑]郝情情。[基金项目]科技部科研院所技术开发研究专项资金项目《多工艺旋挖钻进技术的研究与开发》(编号：NCSTE一2006一JKZX一255)资助。[第一作者简介]刘家荣(1965年一)，男，教授级高级工程师，在读博士研究生，长期从事岩土钻

7、掘工程设备及技术的研究与管理工作Email：langfangljr@163．com。960地质与勘探2010正孑L钻头，其具体结构如图3。由于该扩孑L钻头与旋提到孔口除渣。此种结构的钻头是在无水或低水位挖钻机配套使用，要求钻头的刚度大、强度高，回转的孔中配合跟管钻进时使用的。可在胶结的卵砾石扭矩大，以保证在钻头扩孔时不变形，不损坏。层、淤泥层，砂土层内钻进。该扩孔钻头与旋挖钻机配套使用，回转扭矩大，扩孔翼采用50ram厚锰板，上面焊有切削齿，以保证在钻头扩孔时不变形，不损坏。图3在缩孔、塌孑L的淤泥层扩孔钻进的捞沙斗扩孔钻头Fig．3R

8、emovesedimentbucketreamingdrillintheclaylayerofshrinkageandcollapsedholes1一四方接头组件；2一开合杆组件；3一钻桶组件；4一底盘组件