跟管钻进技术在高速公路边坡锚固工程中的运用 葛洲坝集团五公司彭元平 摘要：本文简要介绍了边坡锚索施工的工艺流程，并重点阐述了潜孔锤跟管钻进技术在锚索钻孔过程中遇到复杂易坍塌地层的运用。 关键：潜孔锤、跟管、锚索、锚固工程 潜孔锤跟管钻进技术是采用潜孔锤与跟管钻具同步进行钻进，在钻进同时把套管下到稳定地层，隔住地层中破碎、坍塌地段，有利用锚索制安、灌浆等技术方法，这是一种适用于复杂易坍塌地层行之有效的施工工法。 本文就我司在元磨高速公路第13合同段中边坡滑坡治理，对该工艺方法进行阐述。 一、工程概况 元江至磨黑高速公路第十三合同段K311+780~K312+014路段，位于阿墨江支流清水河左侧，处于构造剥蚀中山地貌区，切割深度大于500米。滑坡区地表覆盖第四系地层，下伏为侏罗系地层，第四系又可划分出人工弃填土地、滑坡堆积、残坡积等成因类型，具体描述如下： 1、填土：分布于公路、便道下边坡和临时建筑物周围，岩性为碎石、块石，其间为角砾、砂、粘土充填，松散，厚1~10m。 2、滑坡堆积：主要由含角砾亚粘土和强～弱风化泥岩、砂岩组成，局部有粘土地、碎石，厚7~35m。 3、残积层：分布于滑坡外围坡面，主要为灰紫、黄褐色含角砾亚粘土地，局部含砾石，厚1~11m。 4、侏罗系上统坝注路组：伏于第四系土层之下，岩性主要为紫红、紫灰色泥岩夹砂岩，节理裂隙发育，风化强烈。
对于该滑坡体，设计采取削坡减载、抗滑支挡、护坡锚固和排水等综合治理，其中预应力锚索孔深23~55m，设计抗拔力为875、1125KN。 二、锚索施工工艺及技术措施 (一) 施工工艺流程 定孔位 ↓ 搭建施工平台 ↓ 钻孔 ↓ 锚索制安 ↓ 灌浆 ↓ 施工地梁及张拉台 ↓ 张拉锁定 ↓ 封锚 (二) 技术要点 各工序的施工工艺、技术要求如下： 1、搭建施工平台 按照设计要求的锚索间距并结合钻机起塔高度搭建平台。搭建管材采用Φ48钢管，用筘件相互连接，最后在平台上并排放置厚度5cm的木板，这样便形成了施工平台。
浅论气动潜孔锤在地质工作中的应用与发展众所周知，在我国当前经济建设的过程当中，岩土钻凿工程所占的地位越来越重要，其广泛应用在供水、矿产、市政、环境、交通、建筑等各方各面。随着我国经济的不断发展与进步，此类工程的市场竞争越来越激烈，相应的对工程效率、成本、质量等的要求也越来越高。在市场竞争如此激烈的情形下，空气潜孔锤钻进受到国内外钻探行业的高度重视，因为它具有如下优点:能够大幅度提高钻进效率、降低施工成本、保证工程质量、其经济效益非常显着。空气潜孔锤钻进的工作原理是:以压缩空气作为动力，推动潜孔锤工作，利用冲击器对钻头的往复冲击作用，来达到破碎岩石的目的，被破碎的岩屑随潜孔锤工作后排出的废气携带到地面，从而达到清孔、排渣的目的。 潜孔锤钻探工艺的产生和发展可以说是世界钻探工艺领域的一次重大变革与进步，是钻探工艺发展的里程碑，它不同于传统工艺中的切削与研磨碎岩的方式，而是使用冲击的方式，使岩石成体积破碎，使其在岩石与坚硬地层中的钻进效率大大提高了。而空气潜孔锤的钻进技术，更是具有以下几个特点，而使其深受钻探工作者的关注： 1.由于空气潜孔锤的单次冲击功大而且排渣的速度很快，孔底的清理彻底、干净，不用二次破碎，所以空气潜孔锤的钻进效率很高，而且生产实践中证明，在坚硬岩层中，潜孔锤钻进效率是普通钻机的3～10倍。 2.气动潜孔锤采用柱齿或球齿硬质合金钻头，在坚硬破碎岩石中伴用，不仅有利于碎岩，又有比金刚石钻头寿命高的适应性，使钻头成本大大降低。 3.和回转钻进相比，潜孔锤钻进所需的钻压和扭矩要小很多，这使钻机设备使用的压力与负担减轻了很多，还为大口径硬岩钻进作业创造了有利条件。 4.风动潜孔锤钻进采用的是无循环的干式作业，空气既作为动力又作为排渣介质，达到了取材方便又不污染环境的目的。 5.风动潜孔锤工作时单次冲击功在瞬间即可产生极大的作用力，因此它可应用于软层冲击挤密不排土钻进，也可用于非开挖铺管的夯管技术。 6.气动潜孔锤钻进过程中，采用空气为排渣介质，清孔彻底，在取水钻进过
专项施工方案报审表 工程名称：靖宇县光伏扶贫项目一标段编号：SXM 2-SG02-002致吉林省新时代建设管理有限公司靖宇县光伏扶贫项目监理项目部： 我方已根据施工合同的有关规定完成了靖宇县光伏扶贫项目一标段3区管桩工程专项施工方案的编制，并经我单位主管领导批准，请予以审查。 附件：靖宇县光伏扶贫项目一标段3区管桩工程专项施工方案 施工项目部（章）： 项目经理： 日期： 监理项目部审查意见： 监理项目部（章）： 总监理工程师： 专业监理工程师： 日期： 建设管理单位审批意见： 建设单位（章）：
注：本表一式四份，由施工项目部填报，业主项目部、监理项目部各一份，施工项目部存二份。吉林省白山市靖宇县光伏扶贫项目一标段 3区管桩工程专项施工方案 编制： 审核： 批准：
江苏国际建设有限公司2017年5月20日
目录 一、工程概况 二、气动潜孔锤引孔施工工艺 1、施工方法简介 2、气动潜孔锤的工作原理 三、施工准备 1、资料及场地准备 2、施工机具、材料准备 3、技术准备 4、设备机具 四、施工工艺流程和操作要点 1、施工工艺流程 2、操作要点 3、静压砼预制桩施工工艺 五、质量控制. 1、质量控制要点 六、安全措施 七、环保措施 八、雨天施工措施 九、应急预案 1、物体打击事故应急准备与响应预案 2、机械伤害应急准备与响应预案 3、触电事故应急准备与响应预案 4、环境污染应急准备与响应预案 5、火灾应急准备与响应预案 6、施工中挖断水、电、通信光缆、煤气管道应急准备与响应预案 7、食物中毒、传染疾病应急准备与响应预案
一、工程概况 1.工程概述 靖宇县光伏扶贫项目一标段位于靖宇县龙泉镇程山村，北纬42.42°，东经126.67°，利用当地鱼塘，分三个区域，3个子系统，采用多晶硅光伏组件，装机总容量3.3MWp。 2．桩基工程概况及施工情况 3区总桩数494根，桩基础采用预应力高强混凝土管桩，施工桩机为锤击桩机，引孔使用潜孔锤进行施工。 3．场地地基土构成及分布特征 1区、2区是天然形成的鱼塘，3区是后开挖的鱼塘，3区水抽完后，发现塘底表层20~30cm淤泥下面是玄武岩，普通螺旋钻机根本无法引孔，经设计、勘察、建设、施工单位相关技术人员现场开会，结合引孔压桩法的工艺和本工程的实际情况，采用潜孔锤引孔，再进行锤击桩施工。 二、气动潜孔锤引孔施工工艺 1、施工方法简介 气动潜孔锤采用高压气动潜孔锤采用特定尺寸潜孔锤钻进，在完成桩身成孔后回填土，然后采用桩机施工预制管桩。
空气潜孔锤取心跟管钻进技术 一、基本概况 空气潜孔锤取心跟管钻进技术针对河床、滑坡、等堆积地层，采用空气钻进而研发的一种钻探新方法，具有钻进速度快、取心质量好、不破坏植被和不影响地层稳定性等优势；主要用于浅部地质钻探（绿色钻探、砂卵砾石层钻探等），水利水电、滑坡等工程地质勘察领域。该技术通过“优质、高效”的途径，解决了各种堆积地层的岩心质量较差和钻进效率较低等问题；可“以钻代槽”，避免槽探对植被的破坏。 二、技术主要内容 空气潜孔锤取心跟管钻进技术采用风动钻进原理，将基础工程中的潜孔锤跟管钻进与岩心钻探领域的回转取心钻进组合，通过优化结构，优势互补，形成一种取心质量好、钻进速度快的钻进新方法，为工程地质勘察提供有效的技术手段。其核心技术是潜孔锤取心跟管钻具。 图1 空气潜孔锤取心跟管钻具 空气潜孔锤取心跟管钻进技术主要由中心取心钻具、套管靴总成组成。前者执行取心钻进任务，并随钻带动后者跟进套管；后者执行推动套管随钻向孔底延伸，实现随钻跟管钻进。整套钻具结构简单，使用简便。中心钻具属于可提升部分，完成取心钻进回次后，可随钻杆被提到地表。套管靴总成由套管钻头等三个零件组成。该总成直接连接在套管下端，由中心钻具带动套管钻头旋转，承担
跟管任务，钻孔施工期间，始终留在孔内隔离孔壁。 空气潜孔锤取心跟管钻进技术钻进原理：回转取心钻具，进行冲击取心钻进；同时，通过传扭副带动套管钻头回转，使其保持同步冲击回转钻进，并靠承传压付使套管向孔底延伸，而套管不回转。钻进回次结束，直接将中心取心钻具提到地表进行取心，而管靴总成仍留在孔内；加长套管后，再将钻具下到孔底并与套管靴总成自动连接，可进行下一回次钻进。 表1 潜孔锤取心跟管钻具规格及其主要技术指标 钻具名称 Φ127取心跟管钻 具 Φ146取心跟管钻 具 Φ168取心跟管钻 具 钻具规格/mm Ф127 Φ146 Ф168 钻孔直径/mm Φ132 Φ152 Ф176 岩心直径/mm Ф54.5 Φ67 Ф75 跟进套管/mm Ф127 Φ146 Ф168 钻头类型 球齿合金钻头 球齿合金钻头 球齿合金钻头 钻具长度/mm 1570（外管1米） 2570（外管2米） 1525（外管1米） 2525（外管2米） 1710（外管1米） 三、重要意义及应用情况 1、成果的重要意义 现阶段及相当长时间，我国高原等植被脆弱地区地质勘探，铁路等基础设施，水利水电和滑坡等工程地质勘察，其各种堆积地层钻探工作量巨大；“一带一路”向外延伸沿线的铁路、公路等基础设施建设，也将有巨大的工程地质勘察工作，该技术具有巨大市场，应用前景非常广阔。 2、典型应用实例 空气潜孔锤取心跟管钻进技术先后在中铁二院的成都地铁4号线温江段、四川省蜀通岩土工程公司的川藏铁路林芝段、四川省地质工程院的成昆铁路米易段、
空气潜孔锤钻进技术完成灌注桩施工工艺及应用实例 摘要: 利用空气潜孔锤钻进技术成孔进行灌注桩是桩基施工中的一种常见的施工工艺，本文结合工程实例，对该工艺进行了较为详细的介绍。 关键词: 空气潜孔锤；灌注桩施工；工艺流程 一、基本情况 空气潜孔锤钻进工艺能够大幅度提高钻进效率，保证工程质量，降低施工成本，具有显著的技术经济效益。采用无循环干式作业，空气既作为动力又作为排渣介质，不污染环境。钻具对孔壁的碰撞机会较少，潜孔锤以高频对孔底冲击，避免了对岩石或倾斜地层产生孔斜的影响，从而可提高钻孔的垂直度，同时也可减少孔壁岩石坍塌。 塘朗车辆段工程是深圳地铁5号线项目的重要组成部分。本工程总占地面积37.82公顷，基础采用独立桩基承台，桩型多选用Φ1000钻（冲）孔灌注桩，根据详勘及补勘资料分析，场地岩面高低起伏，且在残积层、全、强、中等风化岩中夹有微风化岩球状风化体，直径达2-3米，且垂直分布有多层。面对这种工程量大，地质存在坚硬孤石的施工情况下，如采用传统冲孔桩施工工艺，将严重滞后施工工期，因此在灌注桩的施工中采用了空气潜孔锤钻进技术。 生产实践证明采用潜孔锤灌注桩工艺钻进效率高，成孔质量好，保证了施工的工期与质量要求，取得了理想的效果，现结合本工程对空气潜孔锤灌注桩施工工艺进行详细介绍，希望能对其它类似工程的施工提供借鉴。 二、施工工艺选型及原理 1、施工工艺选型 根据工程设计要求及场地工程地质条件，冲孔灌注桩桩机选用150PW型双回旋钻机，配370型风动潜孔锤冲钻成孔。因其在各种软硬地层、碎石层、卵石层及岩层等复杂条件下均可轻松施工钻孔成桩，且由于外钻套保护，可实现干法成孔新工艺，孔径、孔壁形状质量好、垂直度精度高，施工速度快等优点而广泛用于桩基工程施工中。在施工过程中因基岩上部土层松软、松散，极易产生缩径塌孔等现象，为防止桩孔缩径及塌孔等现象发生，基岩上部土部采用跟管钻进，即冲钻孔过程中采用外径为82.4cm、壁厚为1.6cm的无缝钢管跟进护壁。桩身砼水下砼,灌注采用直升导管法。套管采用5.5T履带式启动机配60型激震式震动锤进行起拔。
隧道超前管棚施工专项技术方案 1.工程概况与地质情况 1.1工程概况 汶川至马尔康高速C24合同段扑鸭脚隧道起讫桩号：左线 ZK218+600～ZK220+082全长1482米；右线YK218+600～YK220+078，全长1478米，洞口设计里程为ZK220+082、YK220+078。卓克基隧道起讫桩号：左线ZK220+630～ZK222+525，全长1895米；右线 YK220+618～YK222+557，全长1939米，进口设计里程为 ZK220+630、YK220+618，出口设计里程为ZK222+525、YK222+557。 1.2地质情况 本项目路线经过地层有元古界、古生界、中生界及新生界，沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩和变质岩均有外露。地层区划分属川西地层区龙门山分区和马尔康地层分区。基岩种类繁多，岩性复杂。分布面积大的地层主要为三叠系（T）地层，第四系松散沉积物仅零星分布于山坡、沟谷和山前地带。本项目构造主体位于松潘~甘孜褶皱系一级构造单元。隧道穿越地层岩性主要为板岩、千枚岩、变质砂岩。 隧道为双线分离式隧道，洞口开挖出露为卵石土堆积层，属于易塌地层。 2.编制依据、原则和适用范围 2.1编制依据 ⑴汶川至马尔康高速公路马尔康段C24标段招标文件 ⑵《四川省汶川至马尔康高速公路C24标段两阶段施工图设计》 ⑶《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） ⑷《公路隧道施工技术规范》（JTGF-2009） ⑸当地的水文、气象及本项目的地质资料 ⑹国家和当地地方法令、法规具体规定 ⑺《四川省高速公路施工标准化管理指南（隧道）》 ⑻业主对本合同段工程的质量和工期要求 ⑼本公司对其他相同地质条件施工的类似经验
精心整理 隧道超前管棚施工专项技术方案 1. 工程概况与地质情况 1.1 工程概况 汶川至马尔康高速C24合同段扑鸭脚隧道起讫桩号：左线ZK218+600～ ZK220+082全长1482 米；右线YK218+600～YK220+078，全长1478 米，洞口设计里程为ZK220+082、YK220+078。卓克基隧道起讫桩号：左线ZK220+630～ ZK222+525，全长1895 米；右线YK220+618～YK222+557，全长1939米，进口 设计里程为ZK220+630、YK220+618，出口设计里程为ZK222+525、YK222+557。 1.2 地质情况本项目路线经过地层有元古界、古生界、中生界及新生界，沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩和变质岩均有外露。地层区划分属川西地层区龙门山分区和马尔康地层分区。基岩种类繁多，岩性复杂。分布面积大的地层主要为三叠 系( T) 地层，第四系松散沉积物仅零星分布于山坡、沟谷和山前地带。本项目构造主体位于松潘~甘孜褶皱系一级构造单元。隧道穿越地层岩性主要为板岩、千枚岩、变质砂岩。 隧道为双线分离式隧道，洞口开挖出露为卵石土堆积层，属于易塌地层。 2. 编制依据、原则和适用范围 2.1 编制依据 ⑴汶川至马尔康高速公路马尔康段C24标段招标文件⑵《四川省汶川至马尔康 高速公路C24标段两阶段施工图设计》⑶《公路工程技术标准》( JTGB01- 2003) ⑷《公路隧道施工技术规范》( JTGF-2009) ⑸当地的水文、气象及本项目的地 质资料⑹国家和当地地方法令、法规具体规定⑺《四川省高速公路施工标准化管理指南(隧道)》⑻业主对本合同段工程的质量和工期要求⑼本公司对其他相同地质条件施工的类似经验 2.2 编制原则落实施工合同的各项要求，以合同要求为依据进行总体施工安排， 配备足够的
锚索跟管技术措施 潜孔锤跟管钻进技术是采用潜孔锤与跟管钻具同步进行钻进，在钻进同时把套管下到稳定地层，隔住地层中破碎、坍塌地段，有利用锚索制安、灌浆等技术方法，这是一种适用于复杂易坍塌地层行之有效的施工工法。 本文就我司在元磨高速公路第13合同段中边坡滑坡治理，对该工艺方法进行阐述。 一、工程概况 元江至磨黑高速公路第十三合同段K311+780~K312+014路段，位于阿墨江支流清水河左侧，处于构造剥蚀中山地貌区，切割深度大于500米。滑坡区地表覆盖第四系地层，下伏为侏罗系地层，第四系又可划分出人工弃填土地、滑坡堆积、残坡积等成因类型，具体描述如下： 1、填土：分布于公路、便道下边坡和临时建筑物周围，岩性为碎石、块石，其间为角砾、砂、粘土充填，松散，厚1~10m。 2、滑坡堆积：主要由含角砾亚粘土和强～弱风化泥岩、砂岩组成，局部有粘土地、碎石，厚7~35m。 3、残积层：分布于滑坡外围坡面，主要为灰紫、黄褐色含角砾亚粘土地，局部含砾石，厚1~11m。 4、侏罗系上统坝注路组：伏于第四系土层之下，岩性主要为紫红、紫灰色泥岩夹砂岩，节理裂隙发育，风化强烈。 对于该滑坡体，设计采取削坡减载、抗滑支挡、护坡锚固和排水等综合治理，其中预应力锚索孔深23~55m，设计抗拔力为875、1125KN。 二、锚索施工工艺及技术措施 (一) 施工工艺流程 定孔位搭建施工平台钻孔锚索制安灌浆施工地梁及张拉台张拉锁定 封锚 (二) 技术要点 各工序的施工工艺、技术要求如下： 1、搭建施工平台 按照设计要求的锚索间距并结合钻机起塔高度搭建平台。搭建管材采用Φ48钢管，用筘件相互连接，最后在平台上并排放置厚度5cm的木板，这样便形成了施工平台。 施工平台在成孔或灌浆后拆除。 2、钻孔
液动潜孔锤钻进技术及应用 中国地质调查局勘探技术研究所苏长寿 液动潜孔锤钻探是在回转钻探的基础上通过利用现场泥浆泵输出的冲洗液驱动液动潜孔锤（简称液动锤或冲击器）其内部的冲锤对钻头施加一定频率和能量的冲击功，加速碎岩，也就是钻头上带有冲击负荷的回转钻探。钻孔时液动锤安装在钻杆或岩心管与钻头（取心或全面钻进）之间，随钻孔之延深而潜入钻孔中对钻头施加冲击负荷，它是在冲击和回转的共同作用下碎岩，因此可大幅度提高硬岩钻进时效，减轻孔斜，降低成本，提高综合效益。 液动潜孔锤钻探是对现有回转钻探的重大改革，是继现代金刚石钻探之后的钻探新方法。它较好地利用了坚硬岩石脆性大而抗剪强度较低不耐冲击力的弱点，是解决坚硬岩层和某些复杂岩层钻探效率低钻孔质量差的有效钻探技术。 一、液动潜孔锤目前的研究水平和应用程度： 利用回转钻探时泥浆泵冲孔和冷却钻头剩余的液能驱动液动锤而实现液动冲击回转钻探的设想始于1887年，德国沃?布什曼发明的这种钻探法曾在英国获得专利，但直到上世纪60年代，此技术在美国和原苏联及东欧一些国家均尚处于实验阶段。美国60年代初潘美石油公司（Pan American pertroleum Co）曾
研制过两种尺寸的液动潜孔锤并作过一些试验；原苏联钻井技术研究所曾研制成BBO----5A型液动锤并用直径145mm的钻头在石油钻井中钻进到2200m，但结构中的弹簧易损坏需改进。地质钻探中前苏联在70年代发展较成熟的液动锤型号为Γ—7和Γ—9型，直径分别为56和76mm，80年代初还研制成两种直径分别为59和76mm的绳索取芯式液动锤，但我国当时缺乏具体资料，以后查知其结构特点均为正作用式；瑞典卢基公司的G-Drill-AB 分公司研制了一种叫Wassara的液动锤，所用的冲洗液经100μm过滤，直径为96mm的液动锤钻120mm孔，泵量在160—330L/min，泵的输出压力达18Mpa。可钻进40m。钻速提高2倍。对配套设备有比较苛刻要求。 我国是目前世界上开展液动锤技术研究和应用工作做得最好的国家之一。主要体现： 1、勘探技术研究所于1958年开始系统的专题研究，1961年列为原地质部重点项目，除去“文革”期间被迫中断外，一直坚持研究开发工作。同时，从上世纪70年代（1975年）左右原长春地质学院、辽宁地质局九队、原核工业部地质局等对此作了很多试验研究，但大规模的开发工作是从1978年实行改革开放之后才得以顺利进行。全国有近十个单位相继建立了冲击回转钻探试验室（台），并设立专题开展系统的研究开发。 经过数年的工作，至1983年左右原地质矿产部勘探技术研究所的正作用式YZ－54－Ⅱ型、原长春地质学院的射流式SC—
精心整理隧道超前管棚施工专项技术方案 1.工程概况与地质情况 1.1工程概况 汶川至马尔康高速C24合同段扑鸭脚隧道起讫桩号：左线ZK218+600～ ZK220+082全长1482米；右线YK218+600～YK220+078，全长1478米，洞口设计里程为ZK220+082、YK220+078。卓克基隧道起讫桩号：左线ZK220+630～ZK222+525，全长1895米；右线YK220+618～YK222+557，全长1939米，进口设计里程为 ZK220+630、YK220+618，出口设计里程为ZK222+525、YK222+557。 1.2地质情况 本项目路线经过地层有元古界、古生界、中生界及新生界，沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩和变质岩均有外露。地层区划分属川西地层区龙门山分区和马尔康地层分区。基岩种类繁多，岩性复杂。分布面积大的地层主要为三叠系（T）地层，第四系松散沉积物仅零星分布于山坡、沟谷和山前地带。本项目构造主体位于松潘~甘孜褶皱系一级构造单元。隧道穿越地层岩性主要为板岩、千枚岩、变质砂岩。 隧道为双线分离式隧道，洞口开挖出露为卵石土堆积层，属于易塌地层。 2.编制依据、原则和适用范围 2.1编制依据 ⑴汶川至马尔康高速公路马尔康段C24标段招标文件 ⑵《四川省汶川至马尔康高速公路C24标段两阶段施工图设计》 ⑶《公路工程技术标准》（JTGB01-2003） ⑷《公路隧道施工技术规范》（JTGF-2009） ⑸当地的水文、气象及本项目的地质资料 ⑹国家和当地地方法令、法规具体规定 ⑺《四川省高速公路施工标准化管理指南（隧道）》 ⑻业主对本合同段工程的质量和工期要求 ⑼本公司对其他相同地质条件施工的类似经验 2.2编制原则 落实施工合同的各项要求，以合同要求为依据进行总体施工安排，配备足够的
潜孔锤钻进在复杂地层中应用 蒋荣庆殷琨辜华良 摘要：在潜孔锤的结构形式、钻具匹配、钻头类型、钻凿工艺等方面研究的基础上，对潜孔锤套管隔离护孔法钻进；贯通式潜孔锤用于复杂地层钻进；大直径潜孔锤在孤石、漂石地层中钻进等实际应用方法和效果作了简明介绍。 关键词：贯通式潜孔锤同步跟管复杂地层 DOWNHOLE HAMMER DRILLING IN COMPLEX FORMATION Jiang Rongqing,Yin Kun,Gu Hualiang Abstract：On the basis of studying downhole drills' structure,bit type and drilling technology,such technology as casing drilling with downhole drills',hollow-through downhole drills in complex formation,large diameter downhole drill in isolated big pepple formation are presented in this paper. Key words：hollow-through downhole drill,casing drilling ,complex formation▲ 所谓复杂地层是指因受成因、构造运动及风化作用和地下水作用等影响，使地层岩石节理、片理、裂隙发育；软硬互层、破碎，胶结性、稳定性、强度等极差，或是遇水膨胀。在这类地层中施工，一旦被钻孔钻穿后，其原来的相对稳定或平衡状态被破坏，使钻孔孔壁失去约束而产生不稳定。常见现象是孔壁坍塌、掉块、漏失、涌水、缩径、超径等。在上列地层中钻孔时孔壁不稳定产生护壁困难；地质岩心钻探时岩心被破碎、冲蚀、溶解，岩矿心采取又成为一个难题；在砂砾石层中含有孤石、漂石，风化层含有风化球、风化核，或岩石软硬不均，钻进时不仅效率低，而且很难按设计轨迹成孔，即防斜或提高钻速又成为一突出问题。 实践表明，空气潜孔锤钻进具有下列优点： 1)钻进效率高。它比钻探常用的水力冲击器效率高2～5倍；比金刚石回转钻进高3～10倍。提高效率原因是单次冲击功大，无液柱压力；排渣风速高，孔底干净，无二次破碎；改善了孔底碎岩条件； 2)配用的柱齿硬质合金钻头在坚硬破碎岩石中钻进，既有利于破岩，又比金刚石钻头寿命高； 3)钻进转速低，离心力小，钻具对孔壁的撞击机会小，又兼这种钻进方法是以高频对孔底冲击，减小了对破碎或倾斜地层产生孔斜的影响，从而可提高钻孔的垂直度，同时也可减少孔壁岩石坍塌； 4)钻进比回转钻进所需要钻压和扭矩要小得多，这样可减轻配套钻机设备重量和能力，为边坡抗滑加固钻进在高空排架上作业创造了有利施工条件；
复杂地层潜孔锤跟管钻进技术研究 复杂地层的钻进与取样问题一直是地矿勘探、工程勘察、岩土工程施工中的一个 技术难题。由于复杂地层结构松散、无规律包裹砂卵砾石、砾石大小不均、换层频繁、软硬悬殊、颗粒级配悬殊等，存在钻进、保护孔壁、取心这三大难题，常规的钻探技术难以满足施工要求。 复杂地层钻探技术先后经历了锤击跟管取芯钻进和金刚石取芯钻进两个重要阶段。现有的砂卵石层SM胶金刚石钻进取样技术解决了一些稍复杂地层的钻进与取样问题，但至今，仍无法适应较复杂的地层，钻孔质量和钻进效率仍处于低水平状态。 论文主要从复杂地层钻探的适应性、钻进方式、钻进冲洗介质、钻进取心工具等方面开展研究工作，对于不同类型的复杂地层，提出了相适应的钻进与取样新技术、新方法。通过研究取得了以下主要成果和结论：（1）采用应力波理论，分析了潜孔锤跟管钻进碎岩过程及影响因素。 对潜孔锤跟管钻进过程中的跟管钻压、套管自重、潜孔锤冲击功、跟管钻进速度、跟管深度、扩孔口径和钻进中的钻压值进行了理论推导，得出：①潜孔锤跟管钻进速度取决于潜孔锤的冲击功、岩石的单位体积破碎功和凿岩直径三个因素；②在简单和复杂工况条件下的最大跟管深度lO、 lmax的计算公式，包括下向垂直孔和水平孔时的最大跟管深度的计算公式； ③分析了跟管钻进钻压与机械钻速的相互关系，提出了跟管钻进的钻压 以每厘米钻头直径0.5?0.9kN为宜。（2）国内外现有的空气潜孔锤跟管钻进技术主要应用于比较松散、均质、架空不严重及中等可钻性地层，均属全断面跟管钻进，效率虽 高，但不能取芯 本文将空气潜孔锤跟管钻进技术和岩芯钻探技术结合，利用前者钻进速度快
简述气动潜孔锤在水井施工中主要参数的选择 发表时间：2016-08-23T14:26:21.187Z 来源：《低碳地产》2015年第5期作者：樊留建[导读] 简单叙述了气动潜孔锤工艺在山东抗旱找水项目中的应用实例。 四川省核工业地质调查院四川成都 610061 【摘要】主要阐述了如何在气动潜孔锤施工工艺中选取钻压，风压，风量及风速等主要钻进参数；简要介绍了气动潜孔锤钻进过程中注意事项；简单叙述了气动潜孔锤工艺在山东抗旱找水项目中的应用实例。【关键词】气动潜孔锤；钻进参数；水井 1、前言 空气潜孔锤是以压缩空气为动力的一种风动冲击器。它通过将产生冲击功和冲击频率直接传给钻头，再由钻机带动钻头做慢速的回转运动，进而不断形成对孔底不同扇面的新鲜岩石冲击破碎效果。同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎后的岩石颗粒排出体外，从而实现了孔底冲击回转钻进的目的。它具有钻进效率高、碎岩能量利用率高等优点。然而实现高效钻进，就必须选择合理的钻进参数。 2、钻进参数的选择 2.1钻压的选择 空气潜孔锤钻进的基本工作过程，是在静压力（钻压）、冲击力和回转力三种力作用下不碎岩的。其钻压的主要作用是为保证钻头齿能与岩石紧密接触，克服冲击器及钻具的反弹力（也称背压），以便有效地传递来自冲击器的冲击功。钻压过小，难以克服冲击器的工作时的背压和反弹力，直接影响冲击功的有效传递。对于潜孔锤全面钻进，一般认为单位直径的压力值在30～90kg/cm，钻压的合理选择应考虑到钻进方式（裸孔或偏心跟管、全面钻进或取心钻进），设备性能、钻具匹配（钻具钻量），以及所选用的冲击器的性能（如低风压还是中高压，因工作压力的不同而背压不同）进行综合考虑，既要达到最佳的钻进效果，还要最大限度地减少钻具及钻头的磨损。钻压的选取可参照表1。 潜孔锤钻进主要靠冲击器活塞来冲击钻头，而不是靠钻杆柱加压提高钻速。如果孔内钻柱自身重力超出其范围时应采取减压钻进。钻压过高会导致钻杆剧烈震动，将会增大回转阻力和使钻头早期磨损，会损坏冲击器，钻孔弯曲和钻速下降等问题。因此，在选取压力参考值是应尽可能取下限值。 2.2转速的选择 潜孔锤钻进是冲击回转钻进并以冲击作为碎岩主要方式的钻进方法。所以无需过快的线速度。一般转速选用每分钟20转左右为好，转速太快，对钻头的寿命不利，特别在研磨性强的岩层，转速过快将使钻头外围的刃齿很快磨损和碎裂。转速过高也会导致钻进效率的降低。由于气功潜孔锤进是冲击碎岩的，回转只为改变钻头合金的冲击破岩位置，避免重复破碎，因此转速的选择主要和冲击器的冲击频率，规格大小以及钻岩的物理机械性质有关。合理的转速应保证在最优的冲击间隔范围之内。最优冲击间隔的确定，多采用两次冲击间隔的转角表示，转速与冲击频率和最优转角的关系式如下： A=n360°/m 式中：A ------ 最优转角（度）； n ------ 钻具转速（r / min）； m ------ 冲击频率（次/min）； 美国水井学会（N?W?W?A）康伯尔认为在硬岩中两次冲击之间的最优转角为11°，因而主张钻机立轴转速在18～30r/min。通过对各种地层及潜孔锤钻进的不同钻进试验应用，认为钻速选择在20～50转/分是比较合理的，对于硬岩层选用低转速，对于软岩层选用较高转速。 如果转速太慢，则将使柱齿冲击时与已有冲击破碎点（凹坑）重复，导致钻速下降。常规是岩石愈硬或钻头直径愈大，愈要求用较低之转速。在某些严重裂隙性岩层中钻进，有时为防止卡钻而采用增加转速的办法。但也要注意有时卡钻是因为钻头已过度磨损，而增加转速会使问题复杂化。对潜孔锤钻进，最优钻头回转速度，应以获得有效的钻速、平稳的操作和经济的钻头寿命作为一般要求，现提出下列经验数据供选择：覆盖层为4O～6Or／min；软岩为3O～5Or／min；中硬岩层为2O～4Or／min；硬岩层为1O～3Or／min。根据岩石性质、钻头直径、冲击器的冲击功、冲击频率来确定。一般直径在2O0mm左右的钻孔，中硬地层2O～3Or／min、硬岩层10～2Or／min。 2.3风压的选择 潜孔冲击器的冲击频率和冲击功都与空气压力有关，空气压力是决定冲击功的重要因素，因而也是影响机械钻速的主要参数，一般认为所用压缩空气的压力高，则潜孔锤钻进的效率也高，而且钻头的使用寿命也会变长。空气压力应满足管道的压力损失，孔内压力降、潜孔锤压降，以及在有水情况下克服水柱压力，才能正常工作。 P=Q2 L＋Pm＋P锤＋P水 式中：P -----空气压力（Mpa）
浅谈气动潜孔锤钻进技术的应用 摘要：气动潜孔锤钻进技术以其钻进效率高、钻孔质量好等一系列优点已被广泛应用，为使这一技术能够更好的应用，作者以实践为依据，参考有关技术资料，对气动潜孔锤钻进技术的应用进行了论述。 关键词：气动潜孔锤钻进技术 一、前言 气动潜孔锤钻进是当代多工艺空气钻进技术方法之一，由于它具有钻进效率高、钻孔质量好等一系列优点已被广泛应用，而且得到了大家的认可。此项钻进技术迄今为止已有50多年历史，早期用于建筑业，随后扩展到采矿、钻凿水井。我国于20世纪80年代初期，在基岩水井施工中开始应用这一技术。经过几十年的科研开发和推广应用，现已取得了非常显著的成效，从根本上改变了长期存在的钻进效率低、成本高、成井质量差、出水量小、使用寿命短等问题。 二、气动潜孔锤钻进原理 气动潜孔锤钻进是以压缩空气作为动力，推动潜孔锤工作，利用潜孔锤对钻头的往复冲击作用，来达到破碎岩石的目的，被破碎的岩屑随潜孔锤工作后排出的废气携带到地表。由于用途范围的不断扩大，促进了潜孔锤向多品种（常规式、偏心式、中空式、多种口径）、大口径以及集束式发展。 三、气动潜孔锤钻进的优点 1.适用于极硬、中硬地层中钻进，效率和成孔质量均很高。 2.所需钻压小。一般钻压在10～30kN。 3.钻孔垂直度好。 4.设备损耗小。与回转钻进相比，潜孔锤钻进所需扭矩较小，这样对设备的损耗相对很小。 5.潜孔锤钻进维修费用低，使用寿命长，每米进尺成本比一般回转钻进降低50%。 6.钻进时不用水，有效的解决了干旱缺水地区施工供水困难问题。 四、气动潜孔锤钻进技术参数 1.风量、风速和风压 风量的确定，一方面是要根据所用冲击器的性能而定，另一方面则要满足所需的上返风速。因为岩屑在气流介质中由于本身的粘度、密度和形状的不同而具有不同的悬浮速度，因此要使岩屑有效的排出孔外，达到孔底干净，就必须采用大于岩屑悬浮速度的上返风速才行，这也是潜孔锤钻进时重要参数之一。除了反循环气动潜孔锤钻进不受孔径的限制外，正循环钻进风量在钻杆与孔壁环状间隙中的上返流速，不少资料推荐宜在15m/s～30m/s。 由此可见在进行大口径潜孔锤钻进时，钻孔直径和所用钻杆直径的级差比大时，就出现了潜孔锤供风量不能满足排渣所需风量的矛盾，所以携带孔底岩屑钻杆直径与井壁之间的环状间隙就显得尤为重要。供风量的选择与确定，主要是保证在一定流通环空的上返风速，依下列公式推算（正循环）： D-钻孔直径，mm； d-钻杆直径，mm。 选择好风量、风速和风压的技术关键在于如何掌握好三个关系，即空气能量和循环阻力的关系；上返速度和清孔效果的关系；介质密度和钻井条件的关系。
气动潜孔锤跟管钻进技术在钻孔桩施工中的应用 摘要：以澳门地区实际工程为例，浅析气动潜孔锤跟管钻进技术原理及在钻孔桩施工中的应用。 关键词：跟管钻进技术气动潜孔锤钻孔桩 The Application of Pneumatic DTH Hammer Drilling with Casing Technology in the Construction of Bored Piles Yao suixi (China Civil Engineering Construction Corporation, Beijing 100038, China) AbstractExamples of actual construction projects in the Macau region, simple analysis of the application of pneumatic DTH hammer drilling with casing principle and technology in the construction of bored piles. KeywordsDrilling with Casing Technology , Pneumatic DTH hammer，Bored Piles 1 引言 气动潜孔锤跟管钻进成孔技术是多工艺空气钻进方法之一，广泛应用于地质勘探、水文钻井、滑坡防治、隧道及桥梁等工程领域。近年来在城市建筑施工中亦多有应用，尤其适用于第四系冲击层地质的钻孔作业，具有钻进速度快、成孔率高、成孔深度大等优点。 2 气动潜孔锤跟管钻进成孔原理 气动潜孔锤跟管钻具系统一般主要由潜孔冲击器、导向钻头、环状钻头、扩孔钻头、套管靴及套管组成。 跟管钻具由钻机提供回转扭矩及推进动力，空压机提供高压空气通过钻杆进入潜孔冲击器使其工作。冲击器冲击跟管钻具的导正器并将冲击波及钻压传给中心钻头及环状钻头破碎孔底岩石。同时钻机带动钻杆回转，钻杆将回转扭矩传递给冲击器带动导正器转动使偏心钻头张开，使扩孔钻头及中心钻头跟随导正器旋转，钻出大于套管外径的孔，使套管在自重作用下随钻头跟进。当自重小于套筒
锚杆跟套管成孔施工措施 1、基本概况而及地质条件 A地块边坡均为大片石和石渣回填，所以质地不均，结构松散，不能被钻头冲击成粉状碎块后排出，造成阻力增大，钻机无法旋转。钻进过程的扰动，造成已成孔段塌孔，钻具卡死，无法收回。岩体结构松散，差异较大，造成钻进过程中导向不准，钻杆弯曲断裂，无法成孔。因此在C1-C5临时边坡、西侧边坡、1.5.1 边坡、1.5.2边坡等所有边坡工程的锚杆采用跟套管钻进工艺，通过试验表明能够成孔，成孔质量完全满足设计要求。 2、跟套管造孔工艺原理 钻进采用潜孔钻，该钻机的特点是扭矩及顶升压力大，钻具配套适应性强，成孔深且质量高。配套钻具为跟管钻进的潜孔锤和偏心钻头，潜孔锤利用高压空气为动力做功。 钻具组成：套管（长度为2米标准节和1米的调整节，接长采用丝扣联结）、管靴、潜孔锤冲击器、偏心钻头、空心钻杆、拔管器。 工作原理：套管的跟进是通过潜孔锤锤击连接在套管上的管靴，同步跟进。套管的主要作用是护壁，防止在成孔过程中对岩体扰动掉块，另一个作用是套管直径较钻杆大，刚度较好，防止钻杆弯曲，提高成孔质量。套管加工为定型产品，可多次重复使用，以减少成本费用。 工艺流程：搭设钻机操作脚手架一＞测定孔位一＞钻机安装就位一＞安装钻具—＞钻孔一＞成孔后吹扫排渣一＞拆除钻具钻杆一＞推放锚杆一＞拔套管一＞锚杆注浆一＞验收 施工要点:
1、钻机脚手架要满足安全操作要求，要能承受钻进过程中的振动冲击等荷载。 2、钻机、钻具、套管在施工前要反复检查，有裂纹和丝扣滑丝的钻杆和套管一律不能使用。 3、造孔过程中，通过复杂地段轻压、慢钻、反复吹扫，缓慢通过。发现有突进和卡钻现象一定查明原因，排除故障后才能进行施工。勤检查钻杆、套管、管靴的外观情况，发现有裂纹和其他异常应更换，以防止钻杆、套管和管靴断裂无法钻进的情况发生。 4、造孔完成退钻具时，动作一定要缓慢，以防操作力度过大，损坏偏心钻头和管靴。 5、拔出套管时，液压千斤顶顶升时要慢，用力均匀，以防止套管从丝扣处断裂。 3、锚杆锚固体注浆 1、严格控制水泥砂浆配合比，以保证注浆的强度达到设计要求。 2、注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆；注浆管应随锚杆插入，在灌浆过程中看见孔口出浆时再封闭孔 口。 3、注浆前要用水引路、润湿输浆管道；灌浆后要及时清洗输浆管道、灌浆设备；灌浆后自然养护不少于7d。 4、安全措施： 1、在本项目文明安全施工领导小组的领导下，严格执行市建设工程施工现场安全防护标准和国家相关法规要求。坚持“安全第一，预防为主”的方针，认真落实本项目安全生产各项规章制度，加强现场安全管理，做好安全生产各项工作现场设专职安全员，对
潜孔锤跟管钻进法 一、施工工法 潜孔垂跟管钻进法采用φ60mm—φ127mm钻杆为钻具，钻进时潜孔冲击器振动、冲击中心钻头，中心钻头传递冲击给套管钻头并带动套管钻头钻进，套管与回转动力头无连接。冲击器与内钻杆连接，内钻杆通过连接头的内螺纹与回转动力头连接，回转动力头通过连接头传递扭矩给套管和钻杆，将管棚钢管依次打入土层。当钻进到设计长度时，反向旋转内钻杆90度即可将中心钻头与套管钻头分离，然后把内钻杆全部提到孔外，将套管（管棚钢管）留在孔内。每打设一根进行封孔注浆，最终在隧道拱部形成一个环形拱架。 二、适用条件 适用于卵石、碎石、塌方等不易成孔的地层中隧道开挖的超前支护，常用管径为φ108mm、φ133mm。 三、施工实例 北京市轨道交通首都国际机场东直门站下穿二号线人行通道隧道工程，该段为沙卵石地层。为了控制沉降，保证二号线人行通道的正常运行，设计要求在该处施工φ127mm超大管棚预支护。如果采用普通钻进法，在钻进过程中容易塌孔，无法保证管棚质量达到设计要求。2006年5月我公司在该隧道管棚施工中，采取了潜孔锤跟管钻进成管法施工，成功控制了地表沉降，最大沉降为3mm，确保了隧道开挖的施工安全。 四、施工方案 1、工艺流程 2、施工步骤 2.1、桩位测放 2.2、机具组装调试
2.2.1、安装钻机前，要对轨道进行铺设，要求H型钢轨找平误差<3mm，底盘对角线找平误差±3mm，四柱对角误差±5mm，斜拉筋需绷紧，交叉拉力基本相等； 2.2.2、卡瓦及所有螺母必须拧紧，丝杠、顶杠要顶紧，安装要牢固，确保不因震动而松动或脱落。 2.2.3、钻进前应对钻机定位情况、方位、倾角情况，孔口管对中情况，确认正常后方可进行试钻； 2.2.4、.空压机使用前要经过全面检修,通气管连接要严密，在通气管的端头另外安装一小气管,随时清理钻杆内孔; 2.2.5、钻具前部的潜孔冲击器，必须经检验，保证质量合格，性能可靠，以下为钻具连接示意图。 潜孔冲击跟管钻进示意图 2.2.6、导向设备安装 在冲击器后部和钻杆之间联结上探头室，用于发送信号，控制中心钻头的造斜面改变和控制方向，在内钻杆中增加电缆导管用于有线传输。 2.3、潜孔锤钻进 2.3.1、钻进前须先开气泵，待压缩空气流通正常后，方可钻进；钻进时,空气压力应控制在0.6-1.0MPa，泵量为10-12L/min为宜，保持中低压力、匀速钻进； 2.3.2、现场操作机手须及时对钻进长度及每次加管长度进行详细记录； 2.3.3、每钻进一定距离须排一次沙土以防抱钻。 2.4、成孔检测 2.5、回取锤头 当钻进到设计长度时，钻机反向旋转90°，内钻杆即可将中心钻头与套管钻头分离，此时将内钻杆全部退出孔外，即可将套管留在孔内。 2.6、封孔注浆 2.6.1、单孔打设验收合格后，通过管内压注水泥浆，对管内及管外环状间隙进行充填； 2.6.2、终孔后，管棚的注浆压力要控制在0.6—1.0 MP之间，注浆压力不宜过大。注浆量以出浆口流出水泥浆为准。 2.7.3、浆液用普通硅酸盐水泥浆，水灰比1：1。
跟管钻进技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
跟管钻进技术在高速公路边坡锚固工程中的运用 葛洲坝集团五公司彭元平 摘要：本文简要介绍了边坡锚索施工的工艺流程，并重点阐述了潜孔锤跟管钻进技术在锚索钻孔过程中遇到复杂易坍塌地层的运用。 关键：潜孔锤、跟管、锚索、锚固工程 潜孔锤跟管钻进技术是采用潜孔锤与跟管钻具同步进行钻进，在钻进同时把套管下到稳定地层，隔住地层中破碎、坍塌地段，有利用锚索制安、灌浆等技术方法，这是一种适用于复杂易坍塌地层行之有效的施工工法。 本文就我司在元磨高速公路第13合同段中边坡滑坡治理，对该工艺方法进行阐述。 一、工程概况 元江至磨黑高速公路第十三合同段K311+780~K312+014路段，位于阿墨江支流清水河左侧，处于构造剥蚀中山地貌区，切割深度大于500米。滑坡区地表覆盖第四系地层，下伏为侏罗系地层，第四系又可划分出人工弃填土地、滑坡堆积、残坡积等成因类型，具体描述如下： 1、填土：分布于公路、便道下边坡和临时建筑物周围，岩性为碎石、块石，其间为角砾、砂、粘土充填，松散，厚1~10m。 2、滑坡堆积：主要由含角砾亚粘土和强～弱风化泥岩、砂岩组成，局部有粘土地、碎石，厚7~35m。 3、残积层：分布于滑坡外围坡面，主要为灰紫、黄褐色含角砾亚粘土地，局部含砾石，厚1~11m。 4、侏罗系上统坝注路组：伏于第四系土层之下，岩性主要为紫红、紫灰色泥岩夹砂岩，节理裂隙发育，风化强烈。 对于该滑坡体，设计采取削坡减载、抗滑支挡、护坡锚固和排水等综合治理，其中预应力锚索孔深23~55m，设计抗拔力为875、1125KN。 二、锚索施工工艺及技术措施 (一) 施工工艺流程