- 147.00 KB
- 15页
- 1、本文档共5页,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领,认领后既往收益都归您。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
- 文档侵权举报电话:19940600175。
第四节钻孔1钻孔方法的选择在灌浆工程中,钻孔是实现灌浆的手段,是首先的和必不可少的工序。钻孔工序的质量直接影响灌浆工程的质量,钻孔工序的工时消耗和成本费用通常要占钻灌工程的三分之一至二分之一,甚至二分之一以上。不同的灌浆工程可以选择不同的钻孔机具和钻进方法。孔深较浅的坝基固结灌浆、隧洞灌浆可采用风动凿岩机或潜孔锤钻进。帷幕灌浆、深孔固结灌浆可采用回转式钻机和金刚石、硬质合金或钻粒钻头钻进,也可采用冲击回转式或冲击式钻机钻进。选择钻孔方法的另一个重要因素地层特点、岩石可钻性等级或覆盖层性质等。常用的钻进方法与适用的岩石可钻性见表2-4-1。表2-4-1常用钻进方法与岩石可钻性对应表钻进方法岩石可钻性等级和特点表镶金刚石回转钻进4~11级,较完整均一岩层孕镶金刚石回转钻进4~12级,较破碎不均一岩层金刚石冲击回转钻进9~12级,坚硬打滑岩层硬质合金钻进1~7级,软、中硬岩层针状合金钻进4~7,中硬岩层硬质合金冲击回转钻进5~8级,中硬岩层钢粒钻进7~11级,硬岩层冲击钻进1~5级,松散地层注:岩石可钻性等级见本书附录。2硬质合金钻进2.1钻头的选择15
硬质合金钻头钢体应用DZ40、DZ50、DZ55号钢材制作,壁厚7~7.5mm,高度均为85mm,连接丝扣长40mm。内部上端带有锥度,唇部应有水口和水槽,水口高10~15mm,宽大于10mm;水槽断面深2mm,宽6~8mm。钻头内、外、底出刃应对称、平整,镶焊要牢固。硬质合金切削具的型号、规格、数量、镶焊角度和出刃量,应根据岩石类别、钻头直径、地层特性等进行选择,见表2-4-2、表2-4-3。各类硬质合金钻头结构型式见本章第三节。表2-4-2硬质合金钻头及硬质合金选型表钻头类型岩石可钻性岩石类别合金型号阶梯式肋骨钻头3~5页岩、砂页岩、胶结差的砂岩T105、T107肋骨薄片式钻头1~4塑性及水胀性岩层T412刮刀式钻头1~4塑性及水胀性岩层T313直角薄片式钻头3~4中研磨性岩层、泥质砂岩、大理石等T007单双粒钻头4~5弱研磨性铁质及钙质砂岩、软硬互层T105犁式密集钻头4~6石灰岩、砂岩T105、T313、T107大八角钻头5~7软硬不均互层、裂隙及研磨性强岩层、砾岩等T110针状合金钻头4~7中硬砂岩、砾岩等胎块及T313表2-4-3硬质合金钻头切削具出刃规格表岩石内出刃(mm)外出刃(mm)底出刃(mm)松软、塑性、弱研磨性岩石1.5~21.5~23~5中硬强研磨性岩石1~21~22~42.2钻进工艺硬质合金钻进的要领:(1)钻头下入孔内后,应慢速、轻压扫孔到底,然后逐渐加到正常参数;(2)经常保持孔内清洁,由钻粒换合金及硬质合金崩落时,应进行打捞;(3)保持压力均匀,不得随意提动钻具,遇有糊钻或岩芯堵塞孔内等异常情况时,应立即提钻处理;(4)取芯要选择合适的卡料或卡簧,因为硬质合金的磨损较快,卡簧在配置时要特别注意。当采用干钻卡芯方法时,干钻时间不得超过2min;(5)合理掌握回次进尺长度,每次提钻后要检查钻头磨损情况,以改进下一回次的钻进技术参数。应根据岩性、孔径、钻头结构等因素合理选择钻进参数,表2-4-4可作参考。15
表2-4-4硬质合金钻进技术参数表岩石级别钻压转速(r/min)泵量(L/min)普通合金(kN/粒)针状合金(kN/块)1~4级0.3~0.61.5~2.0200~350>605~6级、部分8级0.5~1.0150~250>602.3全断面钻进灌浆孔的钻进常常不需要采取岩心,这样在基岩的强度和完整性较低的情况下,就可以进行全断面钻进。全断面钻进方式节省了许多非钻的时间,回次进尺不受限制,可避免取芯钻进易产生的堵心等事故,从而可以加快施工进度,降低工程成本。全断面钻进的缺点是孔斜控制的难度大于取心钻进。全断面钻进孔底碎岩面积大,因此应尽量采用小口径钻孔和阶梯式钻头。现在使用的全断面硬质合金钻头,大体可分为翼片钻头、矛式钻头和环翼钻头三类。应根据岩石类别、钻头直径、地层特性等进行选择,见表2-4-5。各类全断面硬质合金钻头结构形式见本章第三节。表2-4-5全断面硬质合金钻头及硬质合金选型表钻头类型岩石可钻性岩石名称合金型号翼片钻头3~5页岩、砂页岩、石灰岩S306或T313矛式钻头1~4松散黏土、红色砂岩及塑性强化层T310环翼钻头4~7页岩、粉砂岩、石灰岩T105和T3083金刚石钻进3.1金刚石钻头和扩孔器的选择在强研磨性、破碎、较软、颗粒度粗的岩层钻进时,应选用耐磨和高硬度胎体的钻头与扩孔器;在弱研磨性、均质完整、硬度大、颗粒度细的岩层中钻进时,应选择低硬度胎体的钻头与扩孔器。扩孔器外径一般应比钻头外径大0.3mm~0.5mm,岩层破碎时,宜适当加大扩孔器的外径,不宜使用硬质合金制作的扩孔器。卡簧的自由内径应比钻头内径小0.3mm~0.4mm,若将卡簧套在相应钻头钻出的岩芯上试验,用手可以轻轻推动者为合适。15
灌浆工程钻孔所使用的金刚石钻头,通常都是孕镶钻头,施工中应根据岩石的可钻性、研磨性和完整程度来选择钻头与扩孔器,表2-4-6可供参考。各类金刚石钻头、扩孔器的结构型式见本章第三节。表2-4-6孕镶金刚石钻头及扩孔器选用表岩石类别中硬硬坚硬岩石可钻性4~67~910~12岩石研磨性弱中强弱中强弱中强天然或人造金刚石孕镶钻头胎体硬度(HRC)2535√√√40√√√√45√√√55金刚石粒度(目)30~40√√√60~80√√√√√√100~120√√√√扩孔器表镶√√√√√√√孕镶√√√√√√√√硬质合金√√√√3.2钻进工艺使用金刚石钻具要注意如下要领:(1)定期拆洗加油,丝扣或直径磨损要及时更换;(2)不得用管钳拧卸钻头、扩孔器和卡簧座与内管,而应用多点钳或摩擦钳;(3)钻进时应按钻头和扩孔器外径大小,排队使用,先用外径大的,后用外径小的;(4)新钻头下到孔底后,必须进行初磨,即轻压(1/3钻压)、慢转(1/3转速)10min左右再换用正常钻进参数。在每一回次进尺开始时,应轻压、慢转,待钻头已达孔底正常钻进后,方可采用正常钻进参数;(5)金刚石性脆,遇冲击易碎裂脱落,因此要求孔内清洁,不得同时采用钻粒钻进。孔底若发现有硬质合金碎块、胎体碎块及金刚石等硬质杂物时,应采用冲、捞、粘、套、磨、吸等方法清除;(6)钻具升降要平稳,钻头下降受阻时,只准用钳子回转,不许蹾撞;15
(7)金刚石钻进时,必须随时观察泵压的变化,严防送水中断;(8)打捞残留岩芯或脱落岩芯不得用完好的钻头,应用旧钻头或岩芯打捞器进行;(9)金刚石钻进要合理选择钻压、转速、泵压和泵量等技术参数,随时调整在不同条件下各参数之间的有机配合,以取得最优的技术经济指标。因此在调整参数时,不能单纯从提高效率考虑,要同时兼顾质量、成本、安全等因素。表2-4-7所列参数,可在施工中参考使用。表2-4-7孕镶金刚石钻进推荐钻压、转速、泵量参数表参数类型钻头直径(mm)46566676钻进压力(kN)2~33~44~66~7立轴转速(r/min)600~1700500~1350450~1150400~1000进水泵量(L/min)20~2525~3030~4040~503.3金刚石钻头磨损原因的分析及时、正确的分析钻头磨损原因,判断钻进技术参数的合理性,并发现问题,改进操作方法,调整技术参数,以指导后续的钻进施工,见表2-4-8、图2-4-1。表2-4-8孕镶金刚石钻头磨损原因分析表磨损情况原因分析底面逐渐由平面过渡到圆弧形,金刚石裸露好,内外径轻微磨损正常磨损唇面光滑,进尺慢胎体过硬,钻压太小底部呈内外锥形胎体软、泵量小、岩石碎外径过度磨损扫孔、孔壁掉块内径过度磨损扫岩芯、岩芯碎、钻具提动胎体磨损快、金刚石脱落胎体软、泵量小出现台阶孔底有硬质块体唇面出现沟槽冲洗液不净,孔底有硬碎屑出现冲蚀沟槽冲洗液含砂多,胎体软、泵量小胎体变色泵量小,冷却不良胎体裂纹水槽过深、强烈振动15
图2-4-1孕镶金刚石钻头非正常磨损示意图a-内外径偏磨;b-底唇面偏磨;c-内径磨成喇叭形;d-外径磨成锥形;e-内外径磨损严重;f-内径磨成台阶状;g-外径磨成台阶状;h-胎体底唇拉槽;i-胎体磨损过快;j-胎体裂纹;k-胎体掉块;l-胎体冲蚀4钻粒钻进4.1钻头及钻粒的选择钻粒钻头一般应用中碳钢45号或DZ40和DZ50钢材制做,全长500mm,普通钻头壁厚9~11mm,内径上端必须有1/100的锥度。钻粒钻头的结构形式见本章第三节。钻头水口形状很多,常用的有单斜边、双斜边、单弧形和双弧形。水口上宽15~20mm,下宽为圆弧长度的1/5~1/4,高约120~150mm。正循环钻进时,钻头的有效长度应大于150mm,反循环钻进时,钻头的有效长度应大于100mm。钻头唇部严重变形时,必须将变形部分切除。钻粒(钢粒)形状为直径2.5~4mm的圆柱体,长度与直径大致相等,热处理后的硬度应在HRC50以上,锤击时不碎不扁,只破成2~3瓣,并放射出火星者为优质。4.2钻进工艺钻粒钻进的技术参数应根据岩石物理性质、钻头直径、设备能力、钻粒质量等因素进行选择,表2-4-9可供参考。15
应根据钻头直径、岩石性质、钻粒质量等选择投砂方法和投砂量。当采用一次投砂法时,一般回次投砂量为1.5~5kg。粗径钻具应接上1.5m长的上开口马蹄形取粉管,回次终了要进行冲孔。孔内沉淀超过0.5m,应进行打捞。钻头水口不宜过大,钻进过程中视情况经常调节水量。在硬质合金钻进改为钻粒钻进时,开始应采用较小的技术参数,以防夹钻。表2-4-9钢粒钻进技术参数表钻头直径(mm)转速(r/min)钻压(MPa)冲洗液量(L/min)投砂量(kg)130~150120~2003~520~402~575~110180~3003~510~301.5~3.55潜孔锤钻进潜孔锤钻进是利用压缩空气作动力,驱动孔底冲击器而进行的冲击回转钻进。这项技术在当代用途广泛,国外钻头直径以65~228mm居多,我国潜孔锤直径为90~273mm。针对灌浆钻孔主要应用小口径潜孔锤钻进,一般钻孔直径不宜大于130mm。潜孔锤钻进设备及潜孔锤的技术参数和结构型式见本章第三节。5.1钻进技术参数潜孔锤钻进的主要技术参数包括风量、风压、钻压与转速等,见表2-4-10。表2-4-10潜孔锤钻进技术参数选择表参数名称参数选择方法风量根据所选用的空压机和潜孔锤的性能,合理确定风量,要求钻杆和孔壁环状空隙之间的最低上返风速为15m/s风压国内生产的潜孔锤有两种:低压潜孔锤,所需风压为0.5~0.7MPa;高压潜孔锤,所需风压0.8~1.5MPa。在潜孔锤钻进时,除正常工作所需风压外,还要加上孔深时沿程压降及克服水位以下的水柱压力。冲击频率潜孔锤一般的额定冲击频率为800~1500次/min,当潜孔锤额定风量和额定风压达到规定要求时,都能达到额定冲击频率钻压对某一直径的潜孔锤,钻压有一个合理范围。钻压过大,不仅不会提高钻进效率,反而会加速钻头磨损。例如,使用Φ15
200mm的潜孔锤,钻压在13~16kN时钻进效率最佳;使用Φ90mm潜孔锤,钻压在5~6kN时最佳转数钻具的转速应按潜孔锤的冲击频率和所钻岩石的性质来确定。例如,冲击频率为600次/min时,转速为18r/min;当冲击频率为1000次/min时,转速为31r/min5.2潜孔锤跟管钻进注意事项采用潜孔锤跟管方式钻进时,应注意如下要领:(1)在孔壁破碎不稳定地层,发生坍塌掉块现象,造成埋钻事故。在钻具低速回转情况下,可用高风压(1.2MPa)强行吹孔。当吹出部分岩屑和钻具回转挤碎的岩块后,再使钻具高速回转,快速上下串动钻具并吹孔,从而解除埋钻。(2)在松散的堆石层或破碎带钻进时,可采用厚壁套管进行护壁。如果下套管比较困难,可采用潜孔锤下接套管进行跟管钻进,也可利用潜孔锤反冲起拔钻具、套管。(3)钻进时注意观察风压,当风压突然增大时应分析原因并采取措施。如遇“泥包”现象,可向钻杆内加入一定量发泡较强的洗衣粉,以消除“泥泡”现象。(4)当跟管钻进难以解决堆石层钻进问题时,可采用粘土护壁堵漏方法。操作方法:用潜孔锤钻进2~3m时,上提潜孔锤,向坍塌的孔中投入粘土球。填满后,用潜孔锤在通风、回转的情况下捣压,并上下串动钻具,把粘土球挤入孔壁,如此反复进行,直至终孔深度。使用粘土护壁应注意:要选用粘性好的粘土,含砂量不能太高;在捣压过程中,应顺钻杆外壁加入少量水,防止粘土粘住钻杆;护壁必须形成稳固的泥壁,使孔口能正常通风排碴,否则应继续加入粘土,防止塌孔造成埋钻。(5)在破碎松散地层中钻进,容易发生钻孔事故,一旦发生要分析原因,采取有效措施解决。潜孔锤跟管钻进常见事故预防及处理见表2-4-11。表2-4-11潜孔锤跟管钻进常见事故预防及处理事故类型事故原因预防及处理措施套管、钻杆脱扣与折断1套管、钻杆螺纹加工质量差;2潜孔锤冲击功太大,螺纹被损;3钻孔弯曲,钻杆扭距太大处理措施:下入大一级或小一级的岩芯管,投入卡料,将其卡紧并提出孔外埋钻与卡钻1孔壁不稳定,受振动或探头石在钻具上升时破坏孔壁使其坍塌掉块;2空压机风压太大,冲毁孔壁预防措施:在钻孔易坍塌部位全部下入套管,并减少空压机风量。处理措施:可上提潜孔锤进行反冲,强力起拔;当埋钻较严重时,可在下入外层套管后,再下入适当的岩芯管,将埋管部位岩块冲碎,使其从环隙中冲出,并随时跟入外层套管。然后上接潜孔锤反冲,直至取出钻具跑管下管时螺纹未拧紧造成脱扣处理措施:下入打捞工具(公锥)捞取15
潜孔锤不工作1空压机风量与风压过小,未达到正常工作值;2潜孔锤内部进入岩粉,机构被卡死;3风压、风量过大或潜孔锤工作时间过长,造成内部元件损坏预防措施:保持潜孔锤正常风量、风压;保持潜孔锤内部清洁,防止岩粉进入;潜孔锤工作时间较长时,要勤检查潜孔锤元件的磨损情况,发现有问题的元件,及时更换6液动冲击回转钻进传统的岩芯钻探均采用回转钻进或冲击钻进。液动冲击回转钻进是在回转钻进的基础上增加一个液动冲击器,将回转钻进变成冲击回转钻进。它是一种优质、高效、低耗的先进钻进方法。在液动冲击回转钻进中,由于采用冲击器的特征参数、钻头类型与钻进规程不同,可分为冲击回转钻进和回转冲击钻进。从严格意义上讲,在低转速(30~60r/min)回转的硬质合金钻进时,施加上低频(小于40Hz)、高冲击功(大于30J)冲击荷载钻进方法,叫做冲击回转钻进,它以冲击荷载为主、回转为辅破碎岩石;在高速回转的小口径金刚石钻进时,施加高频、小冲击功的冲击荷载钻进方法,叫做回转冲击钻进,它以回转为主、冲击为辅破碎岩石。在这里所说的液动冲击回转钻进方法,上述的两种钻进都有,不做严格区分。我国生产的液动冲击器主要有ZF-56、YS-89、TK-56、TK-91、EPL-1等型号。液动冲击器的技术参数和结构型式见本章第三节。6.1钻进技术参数应根据岩性、钻头直径与结构、硬质合金块数、金刚石钻头唇底部面积等因素进行合理选择,见表2-4-12。表2-4-12液动冲击回转钻进工艺参数选择表参数名称参数选用方法钻压硬质合金钻头,钻压不宜过大,一般以4~5kN为宜;金刚石钻头的钻压与回转钻进基本相同转速硬质合金钻头的常用转速为60~70r/min,对硬岩或强研磨性岩石可为30~45r/min,对裂隙发育地层可为120~170r/min;金刚石钻头一般应采用450~940r/min冲洗液量一般在60~150L/min,这样的冲洗液量能满足洗孔和冷却钻头、润滑钻具的需要15
冲洗液压力冲击器的冲击功和冲击频率是由冲洗液的压力决定的,在钻进时,只要地层允许,水泵合适,应采用较大的压力。一般情况下,500~600kPa时冲击器就可以开始工作,当达到1.8~2.0MPa时,冲击器工作就稳定。孔深增加时,会产生压力损失,平均每100m增加200~300kPa6.2钻进中应注意的问题采用液动冲击回转钻进时,应当注意如下要领:(1)初次使用时,可在孔口进行启动试验。冲击器启动容易、工作正常,就可以下入孔内使用。如启不动,首先应检查泵压、泵量是否充足,然后再检查机械性能。(2)必须配备稳压缸,保证冲击器正常工作。稳压缸上应安装压力表,便于观察压力变化情况。经常检校各接头、胶管的密封性及水泵安全阀工作是否可靠。(3)当冲击器下入孔内离孔底0.5m时,开泵送水,然后慢慢下降钻具。冲击器正常工作时,再开慢车回转钻进0.2~0.3m,然后改为正常参数钻进。如果冲击器不正常工作,应将冲击器提离孔底,改变泵量重新启动,直至冲击器正常工作。恢复钻进时,必须将冲击器提离孔底0.2~0.3m,开泵送水,启动冲击器后,才可正常钻进。(4)钻进过程中可通过高压胶管的颤动手感来判断冲击器是否工作,并随时观察泵压变化情况。如发现泵压突降,进尺变慢或不进尺,或上下活动钻具或改变泵量、泵压,使冲击器重新工作。如处理无效,应提钻检查。(5)操作过程中,每隔24h必须拆开冲击器,检查密封圈、活塞杆、阀、锤头、弹簧、铁砧磨损情况。如磨损严重,应立即更换。检查锤的自由行程是否正常,如不正常,应及时调整。(6)操作人员必须了解、熟悉冲击器的性能、构造和特点。操作时集中精神,时刻观察泵压变化、机械运转、孔口返水与钻进效率等情况,发现异常,及时处理。7覆盖层钻进覆盖层一般都比较松散,钻孔时孔壁不稳定易坍塌,通常要采用护壁钻进的方法。7.1套管护壁钻进法套管护壁钻进方法是用清水或风洗孔,因为不用泥浆,对灌浆是有利的。15
传统的套管护壁钻进是用回转钻机、钻粒钻进。这种方法是在需要下入套管护壁前,采用小一级导向钻具,钻深1m,然后下入护壁套管,提出钻具。由于打套管比较困难,拔起也不容易,进尺慢,费时间,故当地层较深和含有较大砾石时,都不宜采用此法。在国外,潜孔冲击回转钻机跟管比较普遍地应用于灌浆工程中。近年来,国内这类钻机也发展迅速,同时国内已研制了同心和偏心钻孔机具,可以实现使用潜孔冲击回转钻机的跟管钻进,大大方便了施工,其工艺见本节潜孔锤钻进。7.2泥浆循环护壁钻进法由于泥浆在循环过程中能在孔壁上形成泥皮,可防止孔壁坍塌,不用套管护壁,钻进效率高,故国内多用此法,尤其当地层较深和含有大卵石时。钻孔设备主要包括钻机(冲击式、回转式)、泥浆泵和泥浆搅拌机等。作为循环护壁的泥浆,它起到冷却钻头、润滑钻具、携带钻屑和保护孔壁等作用,因而应尽量采用优质泥浆,以确保钻孔质量和施工进度。评定泥浆质量的主要方面,一般是在尽可能小的密度下,具有较高的粘度和静切力,有薄而致密的泥皮以及良好的稳定性和较低的含砂量。造浆粘土以钠蒙脱土为最佳,如有絮凝现象,可采用加碱处理,以提高其分散性,国外对造孔泥浆的要求极高,基本上用商品膨润土造浆,搅拌设备简单,净化后可重复使用。为改善泥浆性质而常用的化学处理剂及掺量见表2-4-13。国内常用的钻孔泥浆指标见表2-4-14,几个工程用过的造浆黏土的性质如表2-4-15。从表中资料看出,适宜的造浆黏土一般不含大于0.1mm的颗粒,大于0.05mm的颗粒一般不超过10%,小于0.005mm的黏粒含量多达到50%~60%或更多。实践证明,以采用膨润土造浆最为有利。表2-4-13常用泥浆化学处理剂用掺量表名称偏磷酸钠碳酸钠碳酸氢纳氢氧化钠SM植物胶掺量(%)0.3~1.00.3~1.00.75~1.50.15~0.50.5表2-4-14不同地层对低固相泥浆主要性能的要求性能指标坍塌掉块水敏地层漏失地层涌水地层卵砾石地层漏斗粘度(s)23~3018~2530~6030以上40以上密度(g/cm2)1.03~1.081.03~1.051.03~1.05根据水头计算1.03~1.08失水量(mL/30min)15<101515<15静切力(10-5N/cm2)25~500~530~8025~5030~5015
含砂量(%)<0.5<0.5<0.5<0.5<1动塑比(τ0/ηρ)>3>3>3>3>3pH值8~128~128~128~128~12表2-4-15工程中所用造浆粘土示例粘土样编号塑性指数颗粒组成(%)土质类别>0.1mm0.1~0.05mm0.05~0.005mm<0.005mm148.01461664膨润土221.165539粉土338.013.52462重粘土433.8334.562.5重粘土534.112871重粘土632.062272重粘土718.010.54048.5粉质粘土8钻孔的防斜与纠偏通常帷幕灌浆孔应进行孔斜测量。垂直的或顶角小于5°的帷幕灌浆孔,孔底的偏差不得大于表2-4-16的规定。发现钻孔偏斜值超过设计规定时,应及时纠正或采取补救措施。顶角大于5O的斜孔,孔底最大允许偏差值可根据实际情况按表2-4-16中的规定适当放宽,但方位角的偏差值不应大于5°。孔深大于60m时,孔底最大允许偏差值应根据工程实际情况确定,并不宜大于孔距。表2-4-16帷幕灌浆孔孔底允许偏差孔深(m)2030405060允许偏差(m)单排孔0.250.450.701.001.30二或三排孔0.250.500.801.151.508.1孔斜的预防预防孔斜要做好以下工作(1)认真做好机械的就位安装和开孔工作,选用短的、直的机上钻杆,对中性能好的立轴卡盘,不使用立轴晃动的钻机开孔;15
(2)开孔的粗径钻具长度,要随钻孔延深而加长。开孔时要校正钻机,使立轴中心对准孔位。孔口管要下正,固牢;(3)采用合理的钻进技术参数,减小孔壁间隙。钻粒钻进时应采用适宜的投砂方法和投砂量;(4)不要轻易地换径。换径时应使用变径导向钻具,或采取其他导正定位措施;(5)采用刚性好、长而直的岩芯管。基岩钻进时,常规钻具的岩芯管长度不短于3m;(6)采用钻铤孔底加压等措施,增加钻具的稳定性;(7)在钻进溶洞地层、软硬互层,要采用长岩芯管低转速、轻钻压钻进。8.2纠偏措施钻进过程中要按要求测量孔斜,并随时注意孔内情况,发现问题及时纠正,通常钻孔纠偏的措施如下:(1)导向板纠偏。导向板挂在安装钩上,用钻杆将板顺纠斜方位送至纠斜位置,检查无误后,压下钻杆,切断安装钩的下销钉,使安装钩脱出,回填水泥砂浆至导向板顶端,待凝固后钻进;(2)孔底埋管纠偏。钻孔偏斜时,将小一级、长2~3m的套管底部用木塞封住,管内装入铁砂或细砂,上端拧好盖头,并用铅丝由盖头中心孔穿出,下至孔底需要纠偏孔段,将铅丝上端固定在孔口中心,然后以适量水泥灌注孔底套管与孔壁的间隙至2m左右。待凝后将铅丝拉断,使套管形成孔底中心导正器。再用无内出刃钻头,以埋定的套管为轴心钻进。(3)调整钻机立轴方向。当孔深较浅、偏斜不大时,可将钻机的立轴方向适当向钻孔偏斜的相反方向偏转,可获得纠偏的效果。9钻孔事故的预防和处理灌浆工程中发生的事故大部分是钻孔事故。预防和减少钻孔事故,快速处理好事故,是提高灌浆工程施工效率和降低工程成本的主要组成部分。9.1孔内事故的预防措施(1)严格施工工艺15
一个工程的施工开始以前,要认真调查和分析地质条件和工程要求,制定周密细致的施工细则,不仅要对灌浆工序作细致的规定,也要对钻孔工序作细致的规定,施工中严格按照细则进行操作,及时做好钻具尺寸的测量记录。在钻进、扫孔、扩孔和处理事故过程中,如遇转动阻力过大,应当及时提动钻具,减压慢转,密切注视情况发展,随时准备操纵离合器。不得强行猛力开车。扫脱落岩芯时,必须挂好提引器,并控制下扫速度。钻具不准长时间悬空回转。(2)保证设备完好、各种钻孔器材质量符合要求。钻场所用所有规格的管材、接头、接箍,均应按新旧程度分类存放和使用,旧的用于稳定孔段或钻孔上部。弯曲的钻杆、岩芯管,要及时校直。管材的弯曲和磨损最大允许限度见表2-4-17,超过规定的不得下入孔内使用。表2-4-17不同钻进方法管材弯曲和磨损的最大允许限度表钻进方法钻杆岩芯管直径单边摩(mm)直径均匀磨损(mm)任意每米长度弯曲(mm)磨损为壁厚(mm)每米弯曲(mm)钻粒、硬质合金钻进<2<3<3<1/3<2金刚石钻进<2<3<1<1/3<0.5发现钻杆钻具有裂纹,丝扣严重磨损和明显变形,连续晃动等现象,均不得下入孔内使用。采用拉、提、顶、打等方法处理事故时,钻杆丝扣容易松脱,必须经常拧紧。钻机卷扬上的钢丝绳最好用左旋的,提引器应转动灵活,防止钢丝打扭,钻具松扣脱落。长期停用的管材、打捞工具,在下入孔内之前必须经过严格检查。要准备充足的事故处理工具。(3)对深孔钻进专门进行钻孔结构、事故预防的施工设计。(4)重视冲洗液的作用。灌浆工程一般都是采用清水钻进,但在一些特殊地层如使用泥浆或其它冲洗液时,应当控制好冲洗液的各项流变参数。9.2常见事故的处理各种孔故发生后,首先应当勘查分析事故的性质、程度和准确部位,制定处理事故的方案,谨慎和稳妥实施,切忌匆忙和盲目行事,甚至造成事故套事故。常见钻孔事故的原因和主要处理措施见2-4-18。15
表2-4-18常见钻孔事故的原因和处理方法事故表现事故原因主要处理措施循环液漏失地层渗漏停止钻进,进行堵漏灌浆处理,岩芯脱落操作不当使用钻具套取小工具掉入孔内钻具套取或粘取钻杆折断、脱扣材料质量不好、操作不当丝锥(公锥、母锥)或捞管器打捞岩芯管、钻头脱扣材料质量不好、操作不当丝锥捞取,小钻头透孔卡钻孔壁坍塌、掉块,落入物件卡住吊锤冲打,千斤顶顶拔,消除卡塞物埋钻地层松散软弱,循环液使用不当加浓冲洗液,强力冲孔,吊锤冲打,千斤顶顶拔,扩孔套取,钻头磨灭糊钻地层粘性大,循环液使用不当基本同上烧钻冲洗液漏失或水量太小尽量上提钻头,反除上部钻杆,透孔、扩孔或磨灭塌孔地层破碎、松散,停止钻进,用浓浆进行灌浆处理钻孔孔斜过大地层不匀,操作不当停止钻进,进行纠斜钻孔事故的处理很费时间,在施工中可以根据各个钻孔所在工程部位的要求,酌情实施。如有的钻孔孔斜稍大,就不一定非要纠斜不可,以后可以通过在其旁布置检查孔解决。有的钻孔事故严重,在原孔已经很难继续施工,这也可以放弃,之后在其旁重钻一孔,接着原孔失事的部位(搭接一段)往下施工,直至达到设计深度。15