潜孔锤偏心跟管钻进技术

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。

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。

潜孔锤偏心跟管钻进技术在砂卵石地层的应用摘要：砂卵石地层是钻探中常见的复杂地层，在该地层快速成孔的技术一直困扰着钻探人员。

通过分析目前砂卵石地层常用的钻进方法，提出用潜孔锤偏心跟管钻进技术在该地层快速钻进成孔。

理论结合实践证明，该技术在砂卵石地层能够快速成孔，并具有广阔的应用前景。

关键词：潜孔锤；跟管钻进；砂卵石地层1.砂卵石地层钻进技术现状砂卵石地层复杂，分布无规律，结构松散变化大，粒径不一，常有粒径20～30cm的漂石，甚至有粒径1m以上的大孤石，架空现象严重，透水性强。

在钻进过程中总会遇到钻进难和护壁难等难题[1－4]。

1.1锤击跟管硬质合金取芯钻进技术[5]该技术通常采用硬质合金和钢粒钻进，吊锤击打套管跟进。

当孔壁坍塌影响钻进或钻遇大孤石时，采用孔内爆破技术进行爆破。

该方法的缺点是钻进效率低、取芯率低和孔故率高。

1.2金刚石取芯钻进技术该技术在砂卵石地层钻进时，通常以植物胶作为冲洗液配合金刚石钻头钻进和用单动双管取芯钻具取芯。

该技术能够提高取芯质量、提高钻进效率和降低孔故率。

但在水敏性地层和极破碎等复杂地层钻进效果较差。

1.3冲击钻进、粘土护壁法该方法利用钻头的冲击挤密和孔内填加粘土的办法,可有效护壁,保证孔壁稳定。

但是一般钻孔直径较大，效率较低，且孔内遇水或孔隙较大时，孔壁不稳定，钻进效果较差。

1.4空气潜孔锤跟管钻进技术空气潜孔锤跟管钻进技术是一种钻进、排渣和护壁同时进行的钻进技术，可以较好的解决护壁问题，具有地层适应性强、钻进效率高、孔壁稳定的优点。

近年来已广泛应用于砂卵石地层钻进。

其有同心跟管钻进和偏心跟管钻进两种方式。

目前应用较多的为空气潜孔锤偏心跟管钻进。

通过对比分析，使用空气潜孔锤偏心跟管钻进技术能较好的解决在砂卵石地层快速成孔的问题。

2.空气潜孔锤偏心跟管钻进原理以单偏心潜孔锤偏心跟管钻具为例[6]说明其跟进原理，跟管钻具结构见图1。

钻进时，压缩空气经钻杆进入冲击器，推动冲击器的活塞做高频冲击导正器的往复运动，冲击器通过导正器将冲击波和钻压传递给中心钻头和偏心钻头以破碎孔底岩石。

偏心跟管钻进成孔技术在复杂地层中的应用发布时间：2023-06-09T03:48:50.577Z 来源：《新型城镇化》2023年11期作者：黄亮[导读] 在滑坡治理工程中，特别是应急抢险工程，具有占用资源多、施工工期紧、作业难度大、造价成本高等特点。

而非开挖式微型桩具有桩位布置灵活、施工进度快、适用性强、可在狭窄作业面施工、工程造价低等特点，特别是对于抢险加固工程可以争取宝贵的时间。

浙江省隧道工程集团有限公司杭州市 310030摘要：本文依托项目实际，介绍了偏心跟管钻进技术在复杂地层非开挖式微型桩成孔施工中的应用，该技术的成功应用，保证了复杂地层中的非开挖微型桩施工质量，加快了施工进度，取得了良好的效果。

关键词：偏心跟管钻进；非开挖式微型桩；复杂地层1 引言在滑坡治理工程中，特别是应急抢险工程，具有占用资源多、施工工期紧、作业难度大、造价成本高等特点。

而非开挖式微型桩具有桩位布置灵活、施工进度快、适用性强、可在狭窄作业面施工、工程造价低等特点，特别是对于抢险加固工程可以争取宝贵的时间。

滑坡地质条件本身就比较复杂，其中许多工程，特别是公路高位滑坡加固工程经常涉及到土石结合物、破碎软岩等复杂地层，在此类地层中施作微型桩，成孔就成为最为关键、最棘手的难题之一。

33省道（浒溪线）奉化段公路穿越四明山山区，地形高差大，地质情况复杂多变，其中LK2+400边坡治理高度将近143m，上部为高位滑坡体，下部为塌方体，上部滑坡体采用非开挖式微型桩替代原设计抗滑桩加固，由于边坡所在地段地质条件差，施工时成孔难度很大，本文就成孔施工技术作详细阐述，以利于今后治理同类的滑坡。

2 工程概况2.1 工程环境情况工程位于亚热带雨林地带，受海洋的影响，全年气候温暖湿润，四季分明，雨量充足，开挖前为毛竹林覆盖，毛竹根系较浅，不利于滑坡的稳固，反而增加了滑坡体荷载，且东侧坡面存在渗水点，在雨季雨水充沛，有部分地表雨水渗入较大的节理裂隙及破碎带中，沿节理裂隙向坡下部渗透过程中，产生孔隙水压力，并冲刷、溶解和软化结构面中的充填物，使结构面进一步软化、贯通，致使结构面软化、抗剪强度降低，成为导致边坡不稳定的因素之一。

跟管钻进技术本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March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。

复杂地层潜孔锤跟管钻进技术研究的开题报告一、研究背景在地质勘探与工程建设中，需要进行石油开采、水利工程、地铁建设等工作，然而复杂地层的钻探工作存在一定的困难。

在传统的工程钻探中，往往会遇到硬岩层、断裂带、孔洞、软弱黏土等复杂地层，导致传统地层钻探技术工作效率低、成本高、安全系数较低。

为了解决这些问题，提高地层钻探技术的成功率，开发复杂地层潜孔锤跟管钻进技术便成为了一种可选方案。

二、研究意义在研究中，开发复杂地层潜孔锤跟管钻进技术，不仅可以提高地层钻探的工作效率，也能够提高工程建设的成功率。

通过采用复杂地层潜孔锤跟管钻进技术，可以避免传统地层钻探中的瓶颈，最大限度地降低钻井成本，提高工程的经济效益。

同时，研究中所获得的技术数据和实际应用效果，也将为未来深层地质勘探和相关领域的科学发展提供重要的参考。

因此，开发复杂地层潜孔锤跟管钻进技术具有深远的意义和广泛的应用前景。

三、研究内容本研究主要针对复杂地层钻探中的难题，进行潜孔锤跟管钻进技术的系统研究。

1. 潜孔锤跟管钻进技术的工作原理和优势分析；2. 复杂地层的分类和特点分析；3. 潜孔锤跟管钻进技术应用于复杂地质工程的技术方法和工艺流程；4. 潜孔锤跟管钻进技术在实际工程中的应用效果分析与案例探讨。

四、研究方法本次研究将采用文献资料法、现场实验法等方法，对潜孔锤跟管钻进的原理、特点、技术方法和应用效果进行深入研究。

1.文献资料法：从相关领域的学术论文、专利、技术规范及各类工程实例中获取关于潜孔锤跟管钻进的理论和现实应用经验。

2.现场实验法：采取模拟岩层及地质环境进行一系列的潜孔锤跟管钻进实验，结合现场应用，评估该技术的工程应用效果。

五、研究前景通过本次研究，可为地层钻探技术提供可靠、高效的方案，为复杂地质工程的成功实施提供有效支撑。

此外，本研究的理论和实践成果也将为相关领域的科学研究和技术创新提供重要的参考和实践意义。

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l₀、l_max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和护壁效果好、后者具备采集岩芯能力的技术优势，开发了新型的钻进与取样技术方法——空气潜孔锤取芯跟管钻进技术。

该技术的主要特点有：①钻具结构采取同步、同心跟管钻进原理；采用中心钻头（唇面）超前套管钻头的阶梯钻进原理；采用双层管和三层管两种结构方法，可以满足的取芯要求；②钻具采用的外管和岩心管均为地质钻探以及石油钻井的标准管材系列，市场货源充足，互换性好；③空气潜孔锤取芯跟管钻进可以取得能够客观反映地层情况（层位、包裹情况等特性）岩心；④发挥潜孔锤钻进效率高的技术优势，采取取芯和跟管一次完成，钻进效率可以大幅度提高；此外，进行了取芯钻头和套管钻头的研制；研究制订了实用、操作性强的空气潜孔锤取芯跟管钻进技术规程。

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。

复杂地层偏心跟管钻进技术及配套选择在众多的复杂地层钻进施工中, 塌孔、埋钻是施工人员经常碰到且又十分头疼的问题。

采用常规的钻进工艺方法很难保证钻孔的质量和施工效率。

潜孔冲击跟管钻进技术充分利用了风动潜孔锤高效冲击破碎岩石的优势, 在高效碎岩钻进的同时, 同时跟入套管保护钻孔孔壁, 利用套管的刚性导向作用, 可以抑制钻孔弯曲, 保证钻孔的直线度。

目前已在国内外广泛应用于坚硬、破碎、松散等复杂地层的工程钻孔施工中。

潜孔冲击跟管钻进按其结构型式主要分为二种类型: 偏心式跟管钻具及同心跟管钻具。

二种结构型式的跟管钻具具有不同的结构特点和使用性能, 其适用范围也有所区别。

同心跟管钻具因其外钻头的壁厚较厚, 同样孔径施工, 冲击功传递效果不如偏心钻具, 只有在钻孔直径较大, 选择高风压冲击器时, 效果才比较好, 但制造费用比偏心钻具高的多。

偏心式跟管钻具不仅成孔直径大, 而且结构简单, 制造成本低, 使用方便, 因此得到了更广泛的应用。

偏心跟管钻具的工作原理钻进时, 偏心跟管钻具通过套管内孔中进入套管靴位置, 当钻具正转时, 偏心钻头在孔底摩擦力的作用下顺着回转方向偏心张开, 在潜孔锤驱动下钻头钻出比套管外径大的钻孔, 同时偏心钻具的导正器台肩驱动套管靴, 使套管与钻孔同步跟进, 使之保护钻孔。

钻孔达到预定深度后, 使钻具反向旋转一定角度, 偏心钻头收拢, 然后从套管中提出。

原理图如下:偏心跟管钻具钻进时破碎岩石及驱动套管跟进的能量主要来源于潜孔冲击器输出的冲击功, 此外钻机回转带动偏心跟管钻头对孔底岩石形成辅助性切削及挤扩效应。

要获得良好的跟管钻进效果, 必需使钻机、空压机设备的输出性能以及潜孔冲击器性能与跟管钻具加以匹配, 并且根据地层情况制订出合适的钻进施工工艺。

钻进设备的配套根据冲击器的碎岩特点, 钻机设备应满足低速大扭矩的需要, 一般选择动力头式锚固钻机较好；空压机性能首先要满足潜孔冲击器所需的风压和风量的需要, 并且根据地层的漏失程度及含水情况, 在条件允许的情况下, 尽量选择能力较大的空压机；潜孔冲击器应具备优良的冲击功和冲击频率输出性能, 并且要与跟管钻具、套管材料的强度相匹配。