循环钻范文
时间：2023-03-25 21:31:40
导语：如何才能写好一篇循环钻，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
Abstract： Based on the Beijing-Shanghai high-speed rail four standard seven work area， the paper analyzes geological conditions， mechanical equipment， and construction situation， trying to explore the pile foundation construction method of coordinating reverse circulation drilling rig and percussion drill.
关键词： 地质；钻机；桩基
Key words： geological condition；drill；pile foundation
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）02-0100-02
0 引言
京沪高铁四标七工区北起江苏省徐州市，南至安徽省宿州市杨庄乡苏湖村，全长12.96km。施工段为濉河特大桥DK700+030～DK712+990段，共计3210根桩基，平均桩长45m左右。
1 工程地质条件
经过多次勘察揭示，根据其岩土特征的差异，桥址区的地层可分为：I、第四系全新统（alQ4）河流冲积相沉积的粉土、淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、粉砂、细砂，持力层σ0=80～120Kpa；Ⅱ、上更新统（alQ3）河流冲积相沉积的黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、角砾土，持力层σ0=160～450Kpa；Ⅲ、白垩系（K）砂岩，持力层σ0=300～500Kpa；IV、寒武系（∈）灰岩、泥质灰岩、泥灰岩，持力层σ0=500～800Kpa。
从设计图纸统计2104根桩基进入白垩系（K）砂岩、泥质砂岩、砂砾岩、含砾砂岩层，持力层σ0=300～500Kpa；部分桩基进入寒武系（∈）灰岩层，持力层σ0=500～800Kpa。
2 机械设备
根据地质条件，选用机型设备有反循环钻机、冲击钻。
反循环钻机主要用于为持力层不大于500Kpa的桩基施工；冲击钻用于持力层大于500Kpa的桩基施工。
3 各种钻机施工情况
3.1 反循环钻机施工 反循环钻机为加压式钻机，在钻杆顶设加压装置，在未进入岩层时采用钻杆自身的重量进行钻进，在进入岩层后开始对钻杆加压进行钻进。反循环钻机采用膨润土制浆，泥浆比重为1.12左右，在进入黏土层后，反循环钻机自身可以造浆，在进入黏土层后可利用黏土造浆，泥浆比重控制在1.15左右。在施工时，反循环钻机在未进入岩层时进尺约每小时10m左右，在进入岩层后，反循环钻机进尺明显变慢，基本上每小时只能进尺10cm～20cm，甚至有12小时钻进30cm情况。入岩在1m～3m左右的桩基，反循环钻机需施工4～5天才能成孔。包括浇筑砼，反循环钻机成孔时间基本上为5天左右。
3.2 冲击钻施工 冲击钻钻机为实心钻头，在粉土层及黏土层由于地质条件软，开孔比较空难，提钻不能太高，否则在钻头冲击下很容易造成塌孔，开孔3m后，由于地质条件原因，考虑到埋钻的可能，每次提钻控制20cm左右，控制进尺。只有在进入岩层后方能正常钻进。因此成孔所需时间长，基本上包括浇筑砼每根桩基需5～7天左右的时间。经过统计，入岩1m的岩层基本需要5天时间成孔，入岩3m的岩层需要7天时间才能成孔。因此，反循环钻机在对未入岩的桩基施工时成孔时间段，在入岩后存在施工时间长、机械磨损等问题；冲击钻在桩基施工时存在开孔困难，在粉土层及黏土层时间长，容易造成埋钻风险等问题。
4 两种机械配合施工
考虑到每种钻机单独施工桩基存在的优缺点，因此考虑两种机型综合施工。采用反循环钻机施工钻进粉土层及黏土层，入岩后采用冲积钻机施工。以便提高机械使用率，节省施工时间。
4.1 反循环施工 开钻时宜低挡慢速钻进，钻至护筒以下1米后再以正常速度钻进。使用反循环钻机钻孔，应将钻头提离孔底20厘米，待泥浆循环通畅后方可开钻。
钻进过程中及时滤渣，同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，以便分析备查。
根据地层情况及时调整泥浆性能，泥浆性能指标如下：
反循环钻机泥浆比重为1.01～1.15。
粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。
含砂率：新制泥浆不大于4%。
胶体率：不小于95%。
PH值：大于6.5。
由于循环钻机在黏土层能利用孔内黏土造浆，泥浆比重控制在1.15左右能保证，基本上1～2天可钻至岩层。
钻机入岩后进尺明显变慢，当进尺每小时变为不足1m的时候，开始提钻。提钻后应及时使冲击钻就位，空孔的时间不宜过长。
4.2 冲击钻施工 冲击钻机可携带实心钻头与空心钻头。实心钻头比较笨重，而且冲击力大，会对桩内泥浆护壁造成影响，严重的可能在冲击过程中出现坍孔；空心钻头移动相对方便，而且相对实心钻头来讲冲击时对泥浆护壁影响小，对为持力层为500Kpa左右的岩层钻进基本与实心钻头相同，因此在选择冲击钻机钻头时宜使用空心钻头。应采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度，应侍邻孔砼抗压强度达到2.5MA后方可开钻。
泥浆性能指标如下：
泥浆比重：不大于1.2
粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。
含砂率：新制泥浆不大于4%。
胶体率：不小于95%。
PH值：大于6.5。
开钻后控制进尺，使用短冲程钻机，泥浆比重达到1.15以上后，开始正常钻进。钻进过程中每隔50cm留取渣样。
经过统计，从岩层开始钻进，冲击钻机对于入岩1m的桩基需要1天时间，对于入岩3m左右的桩基需要1～2天。
4.3 综合比较 进过综合比较，利用反循环钻机与冲击钻配合施工，在持力层为500Kpa的地质情况下，能够明显的缩短桩基成孔时间，既能节约成本，也能缩短工期。
5 注意事项
循环钻机与冲击钻机配合施工应注意以下事项：
5.1 泥浆比重：泥浆比重在粉土层与黏土层钻孔中起着举足轻重的作用。循环钻机的护筒一般为1.5m左右，护筒下埋深度一般为1m～1.2m。在粉土层中钻进过程中如果泥浆比重控制不当很容易造成坍孔。因此泥浆比重调制应该在1.15左右且缓慢进尺。循环钻机换冲击钻后泥浆比重必须进行调整，由于循环钻机在黏土层中钻进时可以利用黏土造浆，在冲击钻施工时尽可能保证泥浆比重在1.15以上，防止应振动引起的坍孔。
5.2 黏土层钻进：对具有一定的流塑性，钻进时应放慢钻进速度，检测泥浆比重，钻进时及时取样，待通过流塑层后方可正常钻进。
5.3 取样：在钻进过程中应及时取样，每隔2m取土样，在岩层变化处加密取样。以便了解地质资料，随时可以调整钻机进尺。
5.4 泥浆的排放：循环钻进与冲击钻都存在泥浆排放问题，泥浆池在开挖的时候尽可能开挖大些，建议开挖尺寸12m×9m×2.5m。在循环钻机钻进过程中应及时将钻渣运出。
5.5 在冲击钻就位时应对钻头进行校正，钻头校正后方可开始钻进，防止在换钻机后对桩基垂直度造成影响。
参考文献：
[1]王凤龙，王洪家.冲击反循环钻机与冲击钻机成孔对比分析[J].北方交通，2012，（06）.
篇2
【关键词】桩；基础；施工；工艺
钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚往往导致承载力折减，形成上述质量通病的原因是该工艺采取了高浓度、高密度泥浆介质（冲洗液）施工的结果。为解决这个难题工程技术人员经过总结、探索，积极研究推广钻孔反循环制桩工艺。
泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异，反循环冲洗液携带钻渣后迅速进入过水断面较小的钻杆内腔，可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。
根据钻探水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度Va的1.2-1.3倍，即Va=（1.2-1.3）Vs。反循环钻进钻渣在钻杆内运动，是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动，钻渣颗粒要占据一定液体断面，在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度Vs计算公式为：
Vs=3.1×k1×（ds×（rs-ra）/（k2×r2））的1/2次方
Vs-钻渣颗粒群悬浮速度（m/s）
ds-颗粒群最大颗粒粒径（m）
rs-钻渣颗粒的密度（kg/dm3）
ra-冲洗液的密度（kg/dm3）
k1-岩屑浓度系数；k1=0.9-1.1，浓度越大，k1越小；
k2-岩屑颗粒系数，k2=1-1.1，球形颗粒为1，越不规则，k2的值越大。
目前，泵吸反循环钻杆内径大多数为150mm，用上述公式计算可知，块状为120mm，rs为2.1kg/dm3，ra为1.05kg/dm3，悬浮速度为1.02m/s，按照Va=（1.2-1.3）Vs计算，Va达到1.33m/s 就可以把几何尺寸小于钻杆内径的钻渣排除。目前常用8BS砂石泵额定排量为180m3/h，满负荷时冲洗液上返流速可以达到2.83m/s，可以看出该速度远大于钻渣上返所需流速1.33m/s的要求，因此进入钻杆内的钻渣能够被有效的抽吸上来。
而正循环钻进冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环闭空间后上返速度是很低的。试计算φ89mm钻杆与φ0.8m钻孔的环闭空间，断面积为0.495m2，当采用两台600型水泵并联送水，满排量时冲洗液的上返速度仅达到0.04m/s，根据上述公式可见正循环钻进只有依靠高浓度高密度泥浆来悬浮钻渣。
综上所述，反循环本身所具有的特点，给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。
1.钻进速度与成桩效率有大幅度提高
钻头在工作时的最有利条件是被切割下来的岩土屑，立即能够从孔底带出并送到地面，这样可以减少二次破碎，不会降低效率以及钻头的磨损。冲洗液携带钻渣的能力正比例于介质的密度和其运动速度的平方，所以影响有效排渣的因素是冲洗液的上返速度。由于钻孔桩施工的土层多为松散、颗粒差异又较大的土层，因此钻进速度的高低主要取决于排渣的速度。
正、反循环两种钻进速度的差异，随着钻孔直径以及土层颗粒的增大而增大，一般来说对于地层和技术要求相同的情况，反循环施工速度为正循环的2倍左右。
反循环钻进过程就是清孔过程，不但节省了时间同时又可靠地保证孔底沉渣符合要求。机械钻进速度的提高和清孔时间的缩短促进施工效率的提高、成桩周期缩短，有效地提高了劳动生产率。
2.孔壁稳定、成孔质量好
反循环钻孔桩孔壁的稳定，主要是利用静水压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。根据土力学计算以及大量实践证明，只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2Mpa，即使是在粘聚力较差的流沙层，使用经过处理的泥浆（冲洗液）也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈、不扩颈；反循环钻孔根据浇注混凝土记录时浇注深度与混凝土用量关系，很容易反算孔径。计算结果表明由于孔壁稳定，从上到下孔壁的直径都是在有效控制范围之内。这样就可以有效的防止缩颈、扩颈不良现象出现并避免混凝土的浪费。
3.混凝土浇注质量得到有效保证
灌注混凝土是保证成桩质量的关键工序，“断桩”、“夹泥”、“堵管”等常见的灌注质量事故都与孔内混凝土上部压力过大有一定关系。孔内压力值与冲洗液的浓度、密度、粘度有直接的关系。正循环为了有效的排渣，选用的泥浆（冲洗液）密度高、浓度大，势必造成孔内压力大，这样混凝土人导管排出的阻力增大，浇注困难；另外正循环钻孔过程中因冲洗液浓度高、密度大所形成的过厚泥皮与孔底沉渣，很难从孔中完全清除，所以其中一部分在浇注过程中卷入冲洗液中更加大混凝土抬升的阻力，这种阻力在灌注临近结束时更加明显（笔者观察此时孔内排出的泥浆密度、浓度明显加大，流淌缓慢），若处理不当，很容易使临近桩顶10m左右混凝土质量差、强度低，而该部分又是桩受力的关键位置。反循环成孔由于泥浆（冲洗液）密度、浓度、粘度都较低，形成泥皮较薄和钻渣清理较为彻底，因此灌注较为顺畅，桩顶泥浆少，桩身混凝土质量明显提高。
4.提高单桩承载力，降低工程造价
单桩承载力的大小，取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力，反循环钻孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大，桩底沉渣清除较为彻底，无软弱层从而提高端承力。根据对比试验，一般反循环比正循环提高承载力10%-20%，因此单位承载力造价必然降低。
5.非运废浆量减少，施工成本降低
根据定额，废浆排运费约占工程成本8%-10%。反循环钻头切削的粘土土层成块状，随即被吸入钻杆内腔，也就是说钻渣来不及水化就被排出孔外，废浆量势必减少；另液、渣分离较为简单，这样施工成本必然降低。
6.适应性广
篇3
关键词 气举反循环；瓦斯抽放井；水井；地热井
中图分类号TE24 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0150-02
1 气举反循环的发展史
20世纪60年代初期，我国地质、冶金等部门开始分别研制反循环钻机。煤炭部门20世纪70年代初期成功的采用了气举反循环进行煤矿竖井钻进。20世纪70年代到80年代初期，我国很多部门和单位都成功地利用气举反循环钻进工艺进行各种钻进。目前气举反循环钻探技术己在我国许多个省市推广，并推向国外市场，该技术最大钻井深度达3 002m，洗井井深为3 200m。气举反循环钻井己成为水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井施工的主要技术手段。
2 气举反循环设备及工作原理
2.1 气举反循环的设备
气举反循环设备包括：钻机、钻塔、空压机、双臂主动方钻杆、气水龙头（气盒子）、双臂钻杆（风管）、混合器、单臂钻杆、钻铤或加重钻杆、钻头（通常使用专用的三牙轮钻头）、振动筛、接手等。
2.2 气举反循环的工作原理
气举反循环是用空压机将压缩的空气通过供气管、气盒子、双臂主动方钻杆、双臂钻杆的环状空间送至钻具中的混合室，然后进入双臂钻杆内管内，使其与内管里的冲洗液及岩屑岩粉混合，形成了比重小于冲洗液的混合物，使钻杆内液柱压力降低，在钻杆内外形成压力差；在钻杆柱外侧冲洗液压力的作用下，钻杆内的混合物上升，经排渣管排出孔外送至振动筛，振动筛将岩屑岩粉分离出来，冲洗液重新流至孔内形成循环。
压缩空气由混合室进入钻杆内，与冲洗液混合形成气泡，这种气泡在上升过程中由于外界压力逐渐减小而继续膨胀，其膨胀功转化为动能，提高了混合液上升的速度。气举反循环通常下部钻具为单臂钻杆，上部为双臂钻杆。在混合室以下，钻杆内为固、液混合物，混合室以上为固、液、气混合物。
3 气举反循环的应用及成果
3.1 在瓦斯抽放井中的应用及成果
3.1.1 工程概况
辽宁省红菱煤矿施工的大口径瓦斯抽放井，要求施工方做到钻孔平直，孔底位移不能超过5m；套管与井壁之间的环空封固要好，防止上部含水层向井下漏水，保证井下安全。由于当地地层稳定不易坍塌，适合气举反循环钻进，且此钻井方法具有管路平直的优点，因此选用气举反循环钻井。
3.1.2 钻具组合及钻进参数
本次施工主要钻具组合为：一开采用φ445mm牙轮钻头、二开采用φ730mm牙轮钻头、φ178钻铤34.64m、φ203钻铤18.82m、φ127mm钻杆538.94m、SHB-127/62双臂钻杆96.33m、主动方钻杆11.75m、气水龙头、VF-4.5/25型空压机。
3.1.3 取得的成果
采用气举反循环钻井成功的完成了瓦斯抽放井工程。完井井径730mm，井深720m，井底偏移仅2.8m，满足设计要求；由于采用清水作为冲洗液，因此在下套管之前也不需要洗井，不仅缩短了工期也降低了成本。
3.2 在水井修井中的应用及成果
3.2.1 工程概况
天津市宁河北水源地的15眼水井完井后进行了大流量、大降深、长时间的抽水试验，在抽水过程中有11眼水井出现水量减少的情况，抽水试验结束后对15眼水井进行检验，分析是由于垮塌、掉块、涌砂淤塞等所致。根据实际情况，结合各钻探工艺的优点，选择气举反循环钻进技术进行修井。
3.2.2 钻具组合及钻进参数
本次施工主要钻具组合为：φ311mm牙轮钻头、φ178钻铤18m、φ159钻铤36m、φ89mm钻杆、SHB-127/70双臂钻杆90m~120m、φ108mm主动方钻杆、气水龙头、3LC-4.5/25型空压机。
3.2.3 取得的成果
与常规的正循环钻进技术透扫十捞砂管捞砂方法相比，施工效率大幅度地提高，不仅减小了工人的劳动强度，而且井内安全未出现卡、埋事故，工期短；对水井的取水层无污染、堵塞，保证了水井的出水能力；水井透扫、捞砂后，各井又在取水层段下入了滤水管，经再次进行群井抽水试验，出水量超过了原单井出水量的总和，亦超过了第一次群井抽水试验的出水量。
4 气举反循环的优点
1）气举反循环的冲洗液上返流速快，能携带大粒径的岩屑，减少了钻头重复作业，提高了钻进效率和钻头的使用寿命；
2）与泵吸反循环和射流反循环相比，气举反循环可用于较深的钻孔；
3）如果地层稳定不易垮塌，气举反循环可以直接用清水或地下水作为冲洗液，简化泥浆系统，大大降低了成本，同时也达到了洗井的效果；
4）气举反循环钻进井眼平直，不易堵塞，上返的混合物不经任何工作机械，设备磨损小；
5）气举反循环钻进时，冲洗液携带的岩屑岩粉从钻杆柱内上返到地表，不和井壁接触，岩屑岩粉不会渗入可采层位，因此不会堵塞和污染可采层；
6）气举反循环钻进成井质量好、辅助时间少、劳动强度低。
5 结论
气举反循环钻进发展较晚，由于气举反循环钻进效率高、孔底清洁、事故少、成本低、成井质量好等优点，近些年来发展迅速，并取得了很好的成果。 由于受沉没系数的限制，气举反循环还不能胜任地表钻进，因此，在开孔阶段要选用其它钻井工艺。在实际生产中要结合实际情况，合理的选择钻探工艺，在能达到要求的基础上，可以选择多种钻探工艺完井，不仅提高工作效率，同时也能获得更大的经济效益。
参考文献
[1]周金葵，李效新.钻井工程[M].北京：石油工业出版社，2007.
篇4
关键词:气盒子;密封;主轴;耐磨套;反循环钻进
多工艺空气反循环钻进工艺以其钻进速度快、排渣快捷干净、能适应不稳定和复杂地层及节约成本等优点，在钻探领域受到越来越多的青睐。多工艺空气反循环钻进主要包括空气反循环钻进和气举反循环钻进，多工艺空气反循环钻进工艺的实施必须通过双壁钻具来实现，双壁钻具主要由水龙头、气盒子、双壁钻杆、气水混合器及正反转换装置等组成。其中，气盒子是多工艺空气反循环钻进用双壁钻具系统的重要组成钻具，其使用效果在施工中也受到越来越多的重视，改进气盒子结构，提高钻进效率迫在眉睫。
1气盒子的应用
多工艺空气反循环钻进中，压缩空气通过气盒子进入双壁钻杆的环状间隙，沿环状间隙到达孔底钻具，通过孔底钻具流向双壁钻杆内管中，并携带岩屑从内管上返至地面。气盒子是多工艺空气反循环22钻进重要连接部件，承担了井下整套钻具的重量和钻进时的扭矩;同时，还为作为钻井介质的高压空气提供进入双壁钻具环隙的进气通道;此外，还是内管上返钻渣的连接通道。由于当前使用的气盒子大多存在着密封效果不好，主轴容易发生磨损等问题，难以满足实际工作需要，因此，改进气盒子的结构来保证施工势在必行。
2气盒子改进后的结构
改进后的气盒子结构如下图1所示。气盒子空心结构的主轴侧面设置有与外部进气孔相通的进气通道，另一端用于连通双壁钻杆的环状间隙。内管位于主轴内部，内管外壁和主轴内壁与所围成的环状间隙形成进气通道，内管内部形成出料通道，用于排出钻井底部的废料。耐磨套设置在主轴的外侧，与主轴周向固定连接，耐磨套内壁与主轴外圆密封连接。气室设置在耐磨套的外侧，气室内侧的两端与耐磨套外圆两端通过密封圈分别密封连接，气室的侧面设置有与外部气源相通的进气孔，气室内侧沿周向设置有环形通道。密封圈轴向方向通过气封支管固定，气封支管上还设置有通气孔，可以确保外部气源通过气封支管、耐磨套进入主轴内壁和内管外壁之间的环形空间。新型气盒子实物照片见图2。
3改进后新型气盒子的特点
主轴的外轴内部和内管外壁形成进气通道，内管内部为出料通道，并且将内管置于外轴内部的一端与外轴内壁之间密封安装，结构简单，易于实现，增加了气盒子的实用性。利用对称安装的两个密封圈对主轴和耐磨套之间进行密封，并且将气封支管安装在两个密封圈之间，使气封支管对密封圈起到支撑作用，从而使两个密封圈不会发生偏移，保证良好的密封效果，进而提高气盒子的可靠性。第一个密封圈远离第二个密封圈的一侧由气室端盖进行轴向定位，第二个密封圈远离第一个密封圈的一侧由气室进行定位，两个密封圈均实现了双向的轴向定位，提高了密封圈定位的可靠性。利用气室端盖子口将第一个密封圈远离第二个密封圈的一侧挤紧，由于气封支管在两个密封圈之间起到了支撑作用，且第二个密封圈远离第一个密封圈的一侧有气室对其进行支撑，使得两个密封圈轴向被压缩，使两个密封圈径向与耐磨套之间接触的更为紧密，提高了密封效果。同时，通过调节气室端盖口压紧程度可以使两个密封圈即使在发生一定程度磨损后也能保证其密封效果，延长了气盒子的使用寿命。轴承座与气室通过毡圈密封，与耐磨套通过一个密封圈密封，与主轴通过一个O形圈密封，使轴承中的油不会进入气室中，保持气室清洁，进而保证压缩气体可以顺利通过气室。安装时，先将耐磨套安装在主轴上，主轴上安装挡圈处凹槽的设置，为键提供了安装空间，使键对主轴和耐磨套进行周向固定，使得主轴和耐磨套可同步转动。挡圈和耐磨套之间通过螺栓紧固连接，利用弹性挡圈对键和耐磨套进行轴向定位，使得主轴和耐磨套转动时，挡圈可以随主轴和耐磨套同步转动，主轴和挡圈之间不会发生相对转动和松脱，从而保证主轴和耐磨套转动时的轴向定位效果。
4结语
在现场施工应用中，新型气盒子使用效果反馈很好，整体密封性可靠，且不用更换主轴，只需视情况更换耐磨套和密封圈，节约了维修的时间与成本。改进后的新型气盒子结构已得到客户的认可，并获得国家实用新型专利，将逐渐得到更广泛的应用。同时，密封质量更好、使用寿命更长的密封圈正在设计试制中，这种新型气盒子将更加适应市场的需求，现场施工也将更方便快捷。
参考文献:
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［4］李艳丽，王振志，李晓晖，等．正循环潜孔锤实施反循环钻进双壁钻具配套研制［J］．探矿工程(岩土钻掘工程)，2018，45(2):52－55．
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篇5
关键词：回旋钻孔灌注；工艺；处理措施
Abstract: With the development of highway bridges and high-rise buildings in the rapid development of our country, bored pile technology in China has also been considerable development, has accumulated rich experience in the construction, but the cyclotron under complicated geological conditions, drilling of bored pile and disease is still a problem, the Changchun City Yuanda pile experience in the construction of bridge engineering, measures to introduce the construction technology of cast-in-place bored pile cyclotron and underground hole collapse, for reference only.
Key words: cyclotron bored; technology; treatment measures
中图分类号：U445.4 献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02
工程概况
长春市远达大街跨长新路北三环路立交桥工程，桥梁全长781米，总宽度为26米，跨径为3×（4×30）+2×20+（30+42+35）+3×（3×30），下部结构为摩擦灌注桩，共有232根，其中墩桩200根，桩径1.5米，桩长16―32米；台桩32根桩径1米桩长21米。
工程地质情况及机具的选择
2.1桥址处主要地质情况：
由于该桥梁位于城市郊区，人为和自然地质条件复杂。根据初步钻探调查，地层基本情况为：第①―1层杂填土，第①―2层素填土，第②层粉质粘土，第③层有机质粉质粘土，第④层中粗沙，第⑤层泥岩全风化，第⑥层泥岩强风化，第⑦层泥岩中风化，第⑧层泥岩微风化。
2.2机具的选择：
施工前对机具进行选择，循环钻钻进速度快、成孔好、清孔干净，但怕硬岩层及孤石、卵石；冲击钻适用广泛，但速度慢、成孔质量不高。由于本工程位于伊通河沉积带，经地质钻探无硬岩层及孤石，结合考虑工期紧张，所以选择循环钻机。根据场地拆迁情况，进场钻机12台，同时进行施工。
3、循环钻钻孔桩施工工艺：
钻孔灌注桩的施工顺序为：恢复定线初步放样平整场地布置泥浆池护筒埋设钻孔成孔检测清孔下钢筋笼下导管砼浇注破桩头成桩检测。
3.1恢复定线：根据设计给出的水准点、导线点进行复测，确定准确数据。
3.2初步放样：根据设计提供的导线点（经导线复测闭合后）及水准点用光电全站仪及水准仪定位，桥墩中线在桥轴线方向上的位置中误差不应大于±50mm，成排成列放样，放样后用钢尺校核。
3.3平整场地：施工前先排水、修路、清除桩基位置的建筑垃圾、杂草和淤泥，换填山皮土并刮平压实，使施工机具顺利进出，能保证钻机在施工中平稳。
3.4护筒埋设：护筒埋设是重要一环，起到定位、导向，靠筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，防止塌孔，护筒内径比桩经大150mm，护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0―2.0m,护筒的埋设深度应根据设计要求或桩径及水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2―4m，有冲刷影响的河床，应沉入冲刷线以下不少于1.0―1.5m。本桥采用3m高护筒，壁厚4mm，采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实，护筒顶高出地面0.3m，埋设时位置要准确，护筒要竖直。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差50mm，竖直线倾斜不大于1％，护筒顶部焊加强筋和吊耳，开出水口，钻进过程中要经常检查是否发生偏移和下沉，并及时纠正。
3.5钻孔：分冲击钻和正反循环钻，应按设计资料绘制的地质剖面图，选用适当的钻孔和泥浆，远达大桥根据实际情况选用循环钻。
3.5.1泥浆的配制：为保证在风化泥岩层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度制定了严格的指标，经过10余次的泥浆配比试验，决定采用当地的黄粘土，泥浆配和比为 水：粘土：NaoH：CMC=1000：160：1.5：1.5。配制的泥浆比重为1.08―1.12；粘度19―22Pa.s；含砂率0.4％；PH值8―9，胶体率96％；静切力1.2；失水率15ml。泥浆的好坏是成孔质量的重要保证之一，由于配置了高质量的泥浆，在长期停钻的情况下，沉积物很少，此外，优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。
3.5.2循环钻钻孔注意事项
① 钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，钻机就位后，应平稳，不得产生位移和沉陷，开孔的孔位必须准确。
② 冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于2cm，升降锥头时要平稳，不得碰撞护壁和孔壁。
③ 钻孔作业必须连续，并作钻孔施工记录，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的随时改正，注意补充新拌的好泥浆，在整个施工过程中，泥浆的损失较小，水头始终保证在2m左右，有效地防止了孔壁坍塌，埋钻头的现象发生，确保了钻孔桩的成孔质量和成孔速。
④ 钻进过程中，每进5―8尺检查钻孔直径和竖直度，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。根据实际地层变化采用相应的钻进方式，在钻至强风化泥岩层时，钻进速度必须放慢，以确保成孔质量。
⑤ 钻管内的泥渣和泥浆经常倒出，在钻孔排渣，提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内水头和要求的泥浆指标。
3.6成孔检测、清孔
3.6.1成孔检测：成孔检测一般包括孔的中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等。孔的中心位置应在±100mm范围内，孔径设计桩径，倾斜度小于1％，孔深不小于设计规定。
3.6.2清孔
① 只有成孔检测合格后才可清孔。清孔方法一般有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射等。远达大桥采用换浆方法，采用清洁浆液循环导出泥沙。
② 清孔指标有孔内泥浆性能指标及沉淀厚度，实际工作中通常只测泥浆比重1.03―1.1，沉淀厚度30cm，即满足清孔标准。
③ 钢筋笼安放至设计标高后，如泥浆指标及沉淀厚度超出标准，应进行第二次清孔，直至达到标准。不能用加深钻孔深度的方法代替清孔。
3.7钢筋笼的制造和安放
3.7.1钢筋笼的制作：为保证钢筋笼安装的垂直度和安装效率，工地采取了平地整体胎膜长线法制造。每个钢筋笼在胎膜上一次成形，杜绝了后期连接出现问题的概率，但须在局部位置增设加强钢筋以保证整体刚度。全桥施工中未发生因钢筋笼弯曲而插不到设计标高的现象。钢筋笼的制造除满足设计要求外，在骨架处设置控制保护层厚度的垫块，竖向间距为2m，横向周围不少于4处，并在骨架顶端设吊环。制作后应尽快使用，如无法马上使用的应做好防护措施防止长期放置产生的局部变形和锈蚀。
3.7.2钢筋笼的安放：整个桩采用整体钢筋笼。骨架下放时注意防止碰撞孔壁，放至孔内设计标高后将骨架吊环挂在孔口，并临时与护筒口焊接牢固。
3.8下导管、灌注机具的准备、砼的配制
3.8.1下导管：原达大桥采用φ300mm钢导管，使用前进行了水密、承压和接头抗拉等试验。吊装时导管应位于井孔中央，并应在灌注砼前进行升降试验，应使位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和孔壁碰撞，导管下口到孔底的距离一般控制在25―40cm之间。导管上口设置储料斗，储料斗口中盖钢扳，挂细钢丝，灌注时用吊车吊出。
3.8.2灌注机具的准备：本工程砼均采用商品砼，25t吊车1台；砼运输车3台（满足灌注桩在砼初凝时间内完成）；砼泵车1台；导管、储料斗；备用水泵以及吸泥机，高压射水管等设备。为保持孔内水压和及时处理灌注故障，备用发电机1台。
3.9灌注水下砼及应注意事项：
3.9.1灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序，必须经过成孔质量检测和清孔检测（包括泥浆指标和沉淀厚度检测等）合格后，方可进行灌注工作，如沉淀量超标，应再次清孔，但应注意孔壁的稳定，防止塌孔。灌注的时间控制在初凝时间内2.5h。
3.9.2首批砼的数量必须保证导管初次埋深2m和填充导管底部的需要。远达大桥因不同桩径，首批砼数量各有不同，首批砼拌和物下落后，砼应连续灌注，在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2―6m。
3.9.3砼拌和物运至灌注地点时，应检查均匀性和坍落度等，如不符合要求，应立即返厂，不能使用。
3.9.4首批砼灌入孔底后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求即可正常灌注，如发现导管大量进水，表现出现事故，按应急方法处理。
3.9.5灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，要防止砼拌和物从漏斗处掉入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中应注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。
3.9.6导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，如导管法兰卡钢筋骨架，可移动导管，使其脱开钢筋骨架后，移到钻孔中心。
3.9.7当导管提升到法兰接头露出孔口以上有一定高度，可拆除1节和2节导管，（视每节导管和工作平台距孔口高度而定）。此时，暂停灌注，先取走漏斗，重新卡牢井口的导管，然后松开导管的接头螺栓，同时将起吊导管用的钓钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口导管内，校好位置，继续灌注。
3.9.8拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15分钟，要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全。已拆下的管节要立即冲洗干净，堆放整齐。
3.9.9在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
3.9.10当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时，砼的流动性过小。当砼面接近和初进入钢筋骨架时（1m左右），应保持较深埋管，并徐徐灌入，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力，当孔内砼面进入钢筋骨架底口4m以上时，适当提高导管，减少导管埋置深度（不得小于1m），以增加骨架在导管底口以下的埋置深度，从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。导管提升到高于骨架底部2m以上，即可恢复灌注速度。
3.9.11在灌注过程中，应防止污染环境。
3.9.12为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上灌一定高度，可按孔深，成孔方法，清孔方法查定。本桥根据实际情况确定为1m。
3.9.13处于地面及桩顶以上的井口整体式钢性护筒，应在灌注完后立即拔出，处于地面以下护筒，需待砼抗压强度达到5Mpa后方可拆除。
3.9.14在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减小，超压力降低，而导管处的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，如出现砼顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管，形成泥心。
3.9.15在灌桩时，每根桩应做3组试块，施工单位二组，监理一组，强度测试后，如不合格，要及时提出报告补救处理。
3.9.16有关砼灌注情况，各灌注时间，砼面的深度，导管埋深，导管拆除及发生的异常现象应由专人进行记录。
3.10破桩头：由人工或汽镐、电镐进行，直至设计高程（包含插入承台部分），要保持钢筋的完整，桩顶基本平整、干净。
3.11成桩检测：
砼强度达到70％后可做桩基无破损检测，用基桩动测仪和手提电脑，传感器用橡皮泥粘在桩顶（破桩头后桩顶清理干净），用大锤在桩顶砸5下，在电脑中显示声波图象，如振幅出现异常，说明有问题，需要经过专业检测部门评定是否可用。
4、病害处理
4.1特殊地质病害：在下行第23―26号桩位处原设计为泥岩，实际开挖后发现该处自地面向下6米均为建筑垃圾，并且地下水深度仅0.5米；后经探访调查此处原为水塘，旧城改造时填平建房。因此原设计3米护桶无法打入，并且在建筑垃圾中容易出现塌孔，无法保证施工质量。当时进行了2种方案的比较：
①顶进φ2.0m水泥砼管，通过建筑垃圾层，直至泥岩层,在其中进行钻孔桩施工。
②将桩位处建筑垃圾挖除并降水，换填黄粘土，压实沉降后正常钻孔。
最后考虑以下几条因素：
①计划工期比较宽松；
②顶进水泥砼管需要专业施工队伍；
③现场排水方便，当地土源充足。
通过经济和技术分析，决定采用方案②。施工方案为在已探明地质不良桩位处，以泥岩最低点向外3米设工作面，然后放1:1.5坡，其目的为防止坡面塌方；因为现场挖掘机最大挖掘深度为3.5米，所以在距地面3米处设宽3米的工作平台。并使用四台6寸污水泵24小时不间断抽水。
4.2桩身夹泥病害：16-3桩在成桩检测时发现在2m处有桩身夹泥病害。随后项目部组织技术专家现场分析成因，提出两条解决方案：
①将缺陷桩凿除再重新浇注；
②采用高压喷射注浆法。
通过对现场实际情况的分析，由于断桩位置较浅，现场场地开阔，故选用方案①。
篇6
关键词： 市政桥梁 桩基施工 反循环钻成孔 常见问题 处理措施
1 前 言
近年来，随着我国公路建设规模的进一步扩大，市政桥梁取得了前所未有的发展，其施工技术也有较大的提高，其中桩基施工尤为明显。桥梁桩基多采用钻孔灌注桩施工，且以反循环钻进成孔较为常见，这种施工技术能较好解决钻进速度，且排渣连续性好，它还具有最大的优点是孔壁护膜可较薄，但不减弱桩基的摩擦力。本人于2005~2006年期间所主持施工的顺德苏岗大桥工程正是成功地运用了这一施工技术，其桩基础就是以反循环钻进成孔。本文主要对市政桥梁桩基施工中运用反循环钻成孔方法的施工特点、要点、优点、缺点、适用范围、常见问题与处理方法进行了分析，以供同仁参考。
2 反循环钻成孔的施工技术
2.1工程概况
苏岗大桥工程是一座桥长428.8m，宽18.63m的大桥,桩基础φ1000、φ1500钻孔灌注桩，共132根，有效长度45~65m，桩端持力层为进入中风化岩层1.5D；桩基地质条件是：上覆为砂、砂砾、亚粘土等沉积层，下伏为花岗岩石。
2.2反循环钻成孔灌注桩适用范围及基本原理
反循环钻成孔适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层;当进入软岩时可采用圆锥式钻头;当进入硬岩时可采用滚轮式钻头。反循环钻成孔不适用于自重湿陷性黄土层,也不宜用于无地下水的地层。对于大卵砾石层、大抛石层和大孤石层,反循环钻进效率反而很低。
反循环钻成孔施工法是在桩顶处设置护筒(其直径比桩径大15%左右),护筒内水位要高出自然地下水位2m以上,保持孔壁静水压力在0.02MPa以上,以保护孔壁不坍塌,省去切削套管。钻机工作时,旋转盘带动钻杆端部的钻头切削破碎岩土;钻进冲洗液从钻杆与孔壁间的环状空间中流入孔底,冷却钻头,并携带岩土钻渣,混合液在负压作用下从钻杆内腔上升到地面溢进沉淀池后返回泥浆池中净化,净化后的冲洗液又返回孔内形成循环。
2.3施工程序
设置护筒安装反循环钻机钻进,直至桩端持力层测定孔底沉渣并进行第1次处理孔底沉渣移走反循环钻机测定孔壁插入钢筋笼插入导管第2次处理孔底沉渣水下灌注混凝土,边灌边拔导管。混凝土全部灌注完毕后,拔出导管和护筒, 成桩。
2.4施工特点
(1)反循环施工法是在静水压力下进行钻孔作业的, 故护筒的埋设是反循环施工作业中的关键之一。
(2)要使反循环施工法在无套管情况下不坍孔,必须具备5个条件:①确保孔壁周围的静水压力在0.02MPa以上,护筒内的水位要高出地下水位2m以上。②泥浆造壁。在钻进中,孔内泥浆一面循环,一面对孔壁形成1层泥浆膜。泥浆的作用是将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实,使孔内漏水减少到最低限度;保持孔内有一定水压以稳定孔壁;延缓砂粒等悬浮颗粒的沉降,易于处理沉渣。③保持一定的泥浆比重。在粘土和粉土层中钻进时泥浆比重取1.02～1.04;在砂和砂砾等容易坍孔的土层中钻进时,必须使泥浆比重保持在1.05～1.08。④钻进时保持孔内缓慢的泥浆流速。⑤保持适当的钻进速度。钻进速度同桩径、钻深、土质、钻头的种类与钻速及扬水能力有关。在砂和砂砾层中钻进需考虑泥膜形成所需的时间;在粘性土中钻进则需考虑泥浆泵的能力并需防止泥浆浓度的增加。
(3)反循环钻机的主体可在与旋转盘离开30m处进行操作,这使得反循环法的应用更加方便。
(4)钻进时钻头不需每次上下排弃钻渣,只要在钻头上部逐节接长钻杆(每节长度一般为3m),就可以进行深层钻进,与其它的桩成孔法相比,越深越有利。
2.5施工要点
(1)规划施工现场时,应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安排,以保证反循环作业时,冲洗液循环通畅,污水排放彻底,钻渣清除顺利。
(2)在粘性小的土层中钻进时,为保证要求的粘度、比重,可在泥浆中掺入MC(羧甲基纤维素钠盐)、膨润土等材料; 成孔时,由于地下水稀释等使泥浆比重减小时, 亦可添加膨润土等材料。
(3)为使冲洗液净化,清水钻进时,钻渣可在沉淀池内通过重力沉淀后予以清除;在泥浆钻进时,宜使用多级振动筛、旋流除砂器或其它除渣装置等进行机械除砂清渣。
(4)钻头吸水断面应开敞、规整,减少流阻,以防碎砖块、卵砾石等堆挤堵塞;钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm;钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径;碎砖、卵砾石等的尺寸不得大于钻杆内径的4/5。
(5)对于泵吸反循环钻进方式,起动离心泵,待反循环正常后,才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底。开始钻进时,应先轻压慢转,待钻头正常工作后,逐渐加大转速,调整压力,并使钻头吸口不产生堵水。
(6)气举反循环钻进方式钻进时,为了保证不堵吸渣口,应事先开空压机送风吸泥, 然后开动动力头,慢慢进给;停钻时,要先停止钻进,然后停止动力头,最后停风。
(7)第1次孔底沉渣处理：终孔时停止钻具回转,将钻头提离孔底500～800mm,维持约1个孔容积量的冲洗液循环,并向孔中注入含砂量小于4%的新泥浆或清水,令钻头在原地空转数十分钟,直至达到清孔要求为止。维持反循环的时间,视孔底沉渣厚度、桩孔容积大小而定。
(8)第2次孔底沉渣处理：在灌注混凝土之前进行第2次沉渣处理,通常采用普通导管的空气升液排渣法或空吸泵的反循环方式。
2.6反循环钻成孔灌注桩优缺点
(1)优点: ①振动小,噪声低;②可施工超大直径(4.0m以上)、超大深度(100m以上)的桩;③用天然泥浆即可保护孔壁;④几乎在各种土层和岩层中均可施工,采用特殊钻头可切削岩石;⑤可进行水上施工;⑥可在地下水位下厚细砂层(厚度5m以上)中钻进;⑦钻进速度较快。
(2)缺点：①很难在比钻头吸渣口径大的卵石层或漂石中钻进;②土层中有压力较高的承压水或地下水流时,成孔较困难;如果水压头和泥浆比重等管理不当,会引起坍孔;③切削出来的土砂中水分多,弃土困难;④废泥水处理量大;⑤暂时架设的规模大。
2.7常遇问题与处理措施
反循环钻成孔灌注桩施工中常遇问题有: 真空泵或灌注泵起动过程中的问题、在某些岩土层中进尺缓慢、钻头脱落、转台不能旋转、孔壁坍塌、桩端持力层松动及垂直精度不良等。处理措施：①及时更换或补焊钻头，并向桩孔中回填片石，在钻进面先用小冲程钻进，然后逐渐加大到正常冲程，转入正常钻孔;②在溶洞顶板施钻时应先用小冲程开孔，并注意旋转钻头，溶洞开口后，要及时抛填片石和粘土块填筑，逐渐进入正常钻孔；③穿越溶洞时应改用小冲程钻进，防止击垮溶洞顶板，并准备好拖拉设施，系好滑车钢丝绳，做好钻机撤离准备。
3 施工效果
运用反循环钻成孔施工方法, 孔底无沉渣，成孔效果好，成孔进度快，苏岗大桥桩基工程施工进度比原计划提前22天完成，有效降低了工程造价。
4 结 语
总之, 市政桥梁桩基采用反循环钻进成孔，这种施工技术能较好解决钻进速度，且排渣连续性好，它还具有最大的优点是孔壁护膜可较薄，但不减弱桩基的摩擦力。本文对市政桥梁桩基施工反循环钻成孔技术进行了探讨，这为我们在今后的桥梁桩基处治方法选择时提供参考。
篇7
【关键字】正循环钻孔灌注桩、施工工艺、质量控制
前言：正循环钻孔灌注桩在我国应用和发展已有半个世纪之久，充分表明了这是一类很有活力、适应性强、方兴未艾的技术，但是发展的历程中也伴随着一些质量通病，影响施工质量。
一、钻孔灌注桩施工方法
1、施工准备
（1）测量放样，确定桩位中心线，在施工区域内，清理河床淤泥、杂物，施工区域用推土机填筑土方。平面尺寸按桩位中心线向外各放出3.5m，四周用压路机整平碾压密实。
（2）施工前，进行场地整平，在钻机作业处铺设路基钢板，以免钻机产生不均匀沉降。
2、桩位放样
用全站仪进行钻孔桩定位，定出钻孔桩位置后设置好护桩，护桩不少于4个，然后施放桩位十字轴线，作为护筒埋设的控制线及钻机就位对中，以及施工过程中复测桩位的依据。
3、埋设护筒
护筒有固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水免其流入井孔，保护孔口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力（水头），以保护孔壁免于坍塌等作用。
护筒设置的一般要求
（1）护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。干处可实测定位，水域可依靠导向架定位。
（2）旱地、筑岛处护筒可采用挖埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。
（3）护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。
4、钻机就位
钻机就位在护筒埋设完毕后再就位，机架就位时注意不碰撞保护桩。机架就位后要利用保护桩拉十字线，将机架正确对中，并调整机架水平，然后固定机架，保持机架平稳，避免在钻孔过程中由于振动跑位。
5、泥浆制备
空钻向孔中注入清水、备用粘土造浆，其性能指标应符合规范要求。钻孔泥浆经常试验，对不符合规定的泥浆，应及时调整。
6、钻进
（1）正循环钻进成孔
1）泥浆循环系统设置
在相临两个墩台之间设一个泥浆循环池（长6m、宽2.5m、深2.5m）供应两个墩台基桩循环用，在桥跨之外统一规划泥浆沉淀池（根据排浆数量确定）；出浆口开挖宽60cm，深50cm的泥浆槽，在泥浆池沉淀池处设过滤网。
2）钻进参数
根据工程地质勘探报告结合工程所在地域确定钻进速度。
7、成孔与终孔
（1）钻孔过程中，详细记录施工进展情况，包括时间、高程、档位、钻头、进尺情况等。
8、清孔
清孔采用换浆法，二次清孔，即成孔检查合格后立即进行第一次清孔，并清除护筒上的泥皮；钢筋笼下好灌注混凝土前，再次检查沉淀层厚度、泥浆指标，若超过规定值，必须进行二次清孔，二次清孔合格后立即灌注混凝土。
9、钢筋笼加工及就位
钢筋笼应在钢筋加工场制作，制作好的钢筋骨架必须平整垫放。钢筋笼每隔2～4.0m设置临时十字加劲撑，以防变形；
10、下导管二次清孔
（1）导管选用：导管直径按桩长、桩径和每小时灌注的混凝土数量确定；导管的壁厚应满足强度和刚度的要求，确保混凝土安全灌注。
（2）导管在使用前和使用一段时期后，应对其规格、质量和拼接构造进行认真检查，并做拼接、过球、水密承压、接头抗拉等试验，经常更换密封圈。
11、灌注水下砼
水下混凝土的强度、和易性、坍落度等应符合设计和规范的要求。拌和站有足够的生产能力，灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间，对于灌注时间较长的桩，应对混凝土的初凝时间进行特别设计。灌注前应检查拌和站、料场、灌注现场的准备情况，确定各项准备工作就绪后方可进行。
二、施工中质量控制点的控制方法与控制措施
（一）控制方法
质量的过程控制主要是指在项目实施过程中对工程质量进行事前控制、过程中控制、事后评价和督促改进。
1、事前控制
1.1人员保障
人员的数量和素质应满足工程需要和合同的规定。
1.2原材料控制和验收
在开工前，施工单位应及时组织符合要求的材料进场，经自检合格后报驻地监理组验收并上报资料。
2、过程中控制
按照首件工程认可的有关规定，对关键性首件分项工程的实施实行认可，及时总结经验、教训，确定合理工序和管理人员、设备配备要求。
3、事后控制
在每道工序完成后及时对照工序质量目标做好工序自检盒中间检验，发现不足及时，在后续工序、分项工程实施过程中加以改进，保证分项工程达到规定的质量目标，确保整个工程项目总体质量目标的实现。
（二）控制措施
为了保证分项工程质量达到规定的要求，针对本分项工程确定桩位坐标、垂直度、孔径、清孔、钢筋笼接头和水下混凝土灌注为工序质量控制点。
1、桩位坐标控制
施工场地准备好后，应先复测业主所提供基线以及基点，在确认没有错误的前提下，根据所给基线及基点确定出桩点，用钢钎标记已确定出的桩位，并用护筒埋设进行保护，护筒安置需牢固确定，护筒中心应于桩位重合。
2、垂直度的控制
根据规范规定灌注桩成孔垂直度不得超过桩身长度的1 %。否则将影响桥体的荷载分布，进而影响整个桥梁的使用寿命。
2.1造成成孔垂直度超标的原因如下：
（1） 筑岛土料碾压不实，或在雨后施工，钻孔机械施工由于振动致使机械发生倾斜。
（2） 场地不平，钻机钻孔前未进行超平，以至于钻杆不直，造成钻孔倾斜。
2.2防治措施
（1）针对以上原因，采取以下防治措施：作好场地平整工作，松软场地及时进行分层碾压处理；雨季施工现场采取排水措施，防止钻孔处表面积水；钻机左右两侧增加调整装置，开钻前从两个方向校正钻杆的垂直度，钻头尖部一定要对准桩位，对中误差严格控制在d/ 6 ，且≥200 mm。并在钻孔时，经常校正钻机的垂直度。
3、孔径的控制，防止缩径
3.1成因
关于成孔的扩径问题，在上述两个问题中均产生不同程度的扩径，值得补充的是地下流砂。地下流砂一般是在承压水的作用下，钻机破坏了原有的平衡系统使承压水带动细砂产生流动形成的，也是造成扩径甚至塌孔的主要原因。
3.2防治措施
在实际施工中，要实地分析扩径的原因，采取正确措施。如果是地下流砂的原因，则通过采用反循环钻机，减慢成孔速度增加护壁泥浆的浓度以及外水头压力的办法，来预防孔壁坍塌造成的扩孔。
4、清孔质量
清孔要分两次进行。首次是成孔结束后，让钻杆转而不进尺供浆对孔底进行冲洗排渣，尽量使沉渣厚度小于设计或规范要求。第二次清孔是在下放钢筋笼和导管后，在导管口加闷盖注入高压泥浆进行清孔，使沉渣厚度小于设计或规范要求为止。应重视混凝土灌注前的清孔。灌注前抽吸2min后，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用使得一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注混凝土，混凝土坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣和沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。严禁采用加深孔底深度的方法代替清孔。
5、钢筋笼接头质量
在进行钢筋笼的加工与安装时应注意控制以下几点：①钢筋焊接前应试焊，合格后才能进行钢筋笼正式焊接，焊工必须持证上岗操作；②钢筋质量必须进行检验，合格后应按设计进行加工。焊条型号应与钢筋规格相适应；③搭接电弧焊时，两钢筋搭接端应先折向一侧，使两焊接筋轴线一致。
6、水下混凝土灌注质量
钻孔灌注桩是采用不同的钻孔方法， 在土中形成一定直径的井孔， 达到设计标高后， 将钢筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土， 成为桩基础的一种工艺。成孔后的混凝土灌注施工是保证桩质量的关键环节， 必须把可能出现的问题考虑周全， 预防可能发生的质量通病。
6.1导管进水
1）、现象
灌注桩首次灌注混凝土时， 孔内泥浆及水从导管下口灌入导管； 灌注中， 导管接头处进水； 灌注中， 提升导管过量； 孔内水和泥浆从导管下口涌入导管等现象。
2）、原因分析
（1） 首次灌注混凝土时， 由于灌满导管和导管下口至桩孔底部间隙所需的混凝土总量计算不当， 使首灌的混凝土不能埋住导管下口，而是全部冲出导管以外， 造成导管底口进水事故。
（2） 灌注混凝土中， 由于未连续灌注， 在导管内产生气囊， 当又一次聚集大量的混凝土拌和物猛灌时， 导管内气囊产生高压； 将两节导管间加入的封水橡皮垫挤出， 致使导管接口漏空而进水。
（3） 由于接头不严密， 水从接口处漏入导管。
（4） 测深时， 误判造成导管提升过量， 致使导管底口脱离孔内混凝土液面， 使水进入。
3）、治理方法
首灌底口进水和灌注中导管提升过量的进水， 一旦发生， 停止灌注。利用导管作吸泥管， 以空气吸泥法， 将已灌注的混凝土拌和物全部吸出。针对发生原因， 予以纠正后， 重新灌注混凝土。
6.2、导管堵管
1）、现象
导管已提升很高， 导管底口埋入混凝土接近1 m。但是灌注在导管中的混凝土仍不能涌翻上来。
2）、原因分析
（1） 由于各种原因使混凝土离析， 粗骨料集中而造成导管堵塞。
（2） 由于灌注时间持续过长， 最初灌注的混凝土已初凝， 增大了管内混凝土下落的阻力， 使混凝土堵管。
3）、治理方法
灌注开始不久发生堵管时， 可用长杆冲、捣或用振动器振动导管。若无效果， 拔出导管， 用空气吸泥机或抓斗将已灌入孔底的混凝土清除， 换新导管， 准备足够量的混凝土， 重新灌注。
6.3钢筋笼在灌注混凝土时上浮
1）、现象
钢筋笼入孔， 虽已加以固定， 但在孔内灌注混凝土时，钢筋笼向上浮移。
2）、原因分析
混凝土由漏斗顺导管向下灌注时， 混凝土的位能产生一种顶托力。该种顶托力随灌注时混凝土位能的大小， 灌注速度的快慢， 首批混凝土的流动度， 首批混凝土的表面标高大小而变化。
3）、预防措施
（1） 钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。
（2） 灌注中， 当混凝土表面接近钢筋笼底时， 应放慢混凝土灌注速度， 并应使导管保持较大埋深， 使导管底口与钢筋笼底端间保持较大距离， 以便减小对钢筋笼的冲击。
（3） 混凝土液面进入钢筋笼一定深度后， 应适当提导管， 使钢筋笼在导管下口有一定埋深。但注意导管埋入混凝土表面应不小于2 m。
6.4灌注混凝土时桩孔坍孔
1）、现象
灌注水下混凝土过程中， 发现护筒内泥浆水位忽然上升溢出护筒， 随即骤降并冒出气泡， 为坍孔征兆。如用测深锤探测混凝土面与原深度相差很多时， 可确定为坍孔。
2）、原因分析
（1） 灌注混凝土过程中， 孔内外水头未能保持一定高差。在潮汐地区， 没有采取措施来稳定孔内水位。
（2） 护筒刃脚周围漏水； 孔外堆放重物或有机械振动，使孔壁在灌注混凝土时坍孔。
（3） 导管卡挂钢筋笼及堵管时， 均易发生坍孔。
3）、治理方法
（1） 灌注混凝土过程中， 要采取各种措施来稳定孔内水位， 还要防止护筒及孔壁漏水。
（2） 用吸泥机吸出坍入孔内的泥土， 同时保持或加大水头高度， 如不再坍孔， 可继续灌注。
（3） 如用上法处治， 坍孔应不停时， 或坍孔部位较深，宜将导管、钢筋笼拔出， 回填粘土， 重新钻孔。
6.5、埋导管事故
1）、现象
导管从已灌入孔内的混凝土中提升费劲， 甚至拔不出，造成埋管事故。
2）、原因分析
（1） 灌注过程中， 由于导管埋入混凝土过深， 一般往往大于6 m。
（2） 由于各种原因， 导管在埋深过大情况下（≥15m的时候），而且未及时提升， 部分混凝土初凝， 抱住导管。
3）、治理方法
（1） 埋导管时， 用链式滑车、千斤顶、卷扬机、挖掘机、铲车等设备进行试拔。
（2） 若拔不出时， 按断桩处理。
6.6、桩头浇注高度短缺
1）、现象
已浇注的桩身混凝土， 没有达到设计桩顶标高再加上50～100cm 的高度。
2）、原因分析
（1） 混凝土灌注后期， 灌注混凝土产生的超压力减小，此时导管埋深较小。由于探测时， 仪器不精确， 或将过稠的浆渣、坍落土层误判为混凝土表面。
（2） 测锤及吊索不标准， 手感不明显， 未沉至混凝土表面， 误判已到要求标高， 造成过早拔出导管， 终止灌注。
3）、治理方法
（1） 尽量采用准确的水下混凝土表面测探仪， 提高判断的精确度。当使用标准的测探锤检测时， 可在灌注接近结束时， 用取样盒等容器直接取样， 鉴定良好混凝土面的位置。
（2） 对于水下灌注的柱身混凝土， 为防止剔桩头造成桩头短浇事故， 必须在设计桩顶标高之上， 增加50～100cm 的高度， 低限值用于泥浆比重小的、灌注过程正常的桩；高限值用于发生过堵管、坍孔等灌注不顺的桩。
（三）结束语
施工中实践表明、正循环钻孔灌注桩的施工是一个综合性的过程，对施工工艺质量控制等方面都做了大量工作。尽管有些质量通病是不可避免的，但是只要把控好过程控制，加强质量控制，各质量通病会明显减少。
参考文献：
[1] 公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）
[2] 公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）
篇8
一、螺杆钻的结构
螺杆钻主要由上接头、旁通阀、定子、转子、过水接头、轴承总成及下接头组成。
1、旁通阀的结构与作用
结构：旁通阀主要由本体、阀套、阀芯、弹簧、弹簧挡圈、丝堵、筛板等组成。
作用：a、防止下钻或接单根时因环形空间液体密度较大，液体倒流到钻具内，造成转子倒转及松扣现象。b、防止含钻屑的洗井液进入定子腔内卡死钻具。c、防止钻具内的意外井喷。d、起钻时可泄出钻柱内的洗井液。
2、马达总成的结构与作用
结构：马达总成由定子和转子组成。定子是经过精加工的钢筒内硫化一层具有双头或多头螺旋腔的刚体橡胶套。转子是一根单头或多头螺旋钢轴，用合金钢加工成形后，表面镀一层有利于防腐和耐磨的硬铬，并通过镀铬来控制定子和转子的配合间隙。
作用：把泵入的修井液的液压能驱动转子转动，为钻头破碎岩石提供旋转机械能。马达总成是螺杆钻具的动力源。
3、传动轴总成
传动轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命。传动轴总成用于传递钻压、扭矩和修井液。
二、螺杆钻钻水泥塞的特点
优点：操作简便、劳动强度低、对套管磨损小。
缺点：扭矩小、强度低，要求塞面无任何微小落物，对套管要求较高，对于通井有遇阻的井不能使用螺杆钻。
三、作业准备
管柱准备。井场配备符合钻塞要求的入井管柱（通常配备Φ88.9加厚油管；Φ88.9平式油管；Φ73.02加厚油管及Φ73.02平式油管）。入井前认真检查、丈量复核，丈量误差不大于0.2‰。
钻磨工具。井场备有符合设计要求钻磨工具（其外径小于套管内径6～8mm）；钻磨工具入井前精确测量钻头外径、长度和接头螺纹类型尺寸等数据，并绘制示意图。一般钻灰塞选用五刃磨鞋、平底磨鞋、刮刀钻头（包括鱼尾刮刀钻头、领眼刮刀钻头、三刮刀钻头）、三牙轮钻头、尖钻头（普通钻头、十字钻头、偏心钻头）等。
螺杆钻。一般选择Φ100mm普通螺杆钻，考虑钻塞井段较大，所钻水泥塞可能较坚硬（比如所谓老塞），可选择大扭矩螺杆钻。特殊情况下，如果受井眼尺寸限制，下小直径螺杆钻，原则是螺杆钻顺利通过井眼的情况下宁大毋小，原因是小螺杆钻易弯曲变形，内卡，造成不能工作。
设备准备。作业设备的提升和循环动力系统状况良好，运转正常。
井筒准备。下通井管柱通井至塞面位置（通井规小于套管内径6～8mm）进行通井，洗井；保证井眼畅通，水泥塞面准确并无落物；井口应安装防喷器，做好防井喷工作。
修井液准备。现场备足井筒容积1.5～2.0倍修井液（通常使用清水）。
现场备足井筒容积1.5～2.0倍修井液，通常选用清水或无固相修井液。从节约成本方面考虑，一般情况下使用清水作为修井液；从保护油气层方面出发，应选用无固相修井液，加入一些粘土防膨胀剂等材料，保护油气层；水泥塞下部为高压油气层，除配备必要的井控设备外，应考虑在修井液中添加家中材料；水泥塞上部或下部有低压油气层时，是否考虑加入泡沫剂等，降低修井液液柱压力，保证钻塞时建立循环。此外，为了提高修井液携带钻屑能力，适当加入一些增粘剂。注意：使用螺杆钻钻水泥塞不应使用盐水等修井液，防止腐蚀螺杆钻内不胶皮，造成螺杆钻报废。
四、钻水泥塞作业程序
入井检查：地面检查螺杆钻具转动部分灵活程度。方法：用1200m管钳固定螺杆钻具壳体，再用900mm管钳卡住转动部分，一只手轻压正转，能转动即可。检查螺杆钻旁通阀活塞是否灵活；连接泵注设备开泵。先小排量，然后逐渐增大到正常排量，观察螺杆钻具的工作情况，检查旁通阀是否能自动打开或关闭，芯轴转动是否灵活，一切正常后，方可下钻。
下钻具：钻具组合自下而上依次为：钻头（磨鞋）+螺杆钻具+提升短节+缓冲器+井下过滤器+提升短节+油管（钻柱）。根据现场情况，组合钻具课适当增减。下油管5根后，井口装好自封封井器，防止小件工具从环空落入井内，再继续下入钻具。下钻过程中要平稳操作，下钻遇阻不得硬砸硬压，补课顿钻或将钻具直接坐入境地下钻过程中要平稳操作，要控制下放速度，一般以10m/min为宜，以防止倒抽赃物堵死钻头和螺杆钻具。下钻途中可适当开泵顶通水眼，但时间不宜过长，或每下500米向钻柱内灌注清洁洗井液一次。下钻具距水泥塞面5m 以上停止下放，连接钻水泥塞施工地面循环管线。注意：地面管线中要接好地面过滤器。
3、钻进施工
（1）下钻具至水泥塞面5m，，先正循环，排量300L/min，循环液到达井底循环正常后再加大排量。正常钻进时，保持钻压5～10kN均匀平稳钻进，水泥车排量以500～600L/min为宜，且保持排量，最大排量不得超过1200L/min。
（2）每钻进3～5m滑眼一次，钻完一个单根上提下放划眼两次并循环一周后停泵（循环20min以上）
（3）接完单根后，继续开泵钻水泥塞，重复步骤（1）、（2）。
（4）水泥塞钻完后，用干净修井液充分循环洗井2周以上，替出井内钻屑。
4、起出井内钻具
5、下入通井、刮削工具至设计深度，清除套管壁残留的水泥。
6、用压井液替出井内修井液（现场用清水，这个工序可省略。）
7、起出管柱，装好井口，进行下步施工作业。
注：使用过程中应注意的问题
不得长时间悬空循环，不得压死循环。钻头遇卡时不得转动管柱，防止螺杆水帽倒扣，芯轴落井。井口应安装自封封井器，防止小件物品落井。上水池和回水沉淀池要分开使用，返出的洗井液应沉淀后方可使用。接单根前及完钻后应充分洗井，使井内无钻屑。钻进中泵压下降，排除地面因素之外，可能是钻具刺漏、旁通阀孔刺坏或螺杆壳体倒扣，应立即起钻。钻进中泵压突然升高，可能马达、传动轴卡死或钻头水眼堵，此时不能反洗井，应立即起钻。
六、注意事项
质量注意事项：下井工具符合设计要求，管柱组合清楚，并有记录和示意图。管柱螺纹应密封，上扣扭矩符合要求。钻塞前保证塞面数据准确，干净、无落物。每钻进3～5m划眼一次。钻进过程中应防止损伤套管。使用螺杆钻具时，修井液必须清洁无金属杂质。钻进时施加钻压不要太猛，一般控制在5～10kN。排量为500～600L/min。处理好修井液，含砂量不得大于1%。钻穿水泥塞或至设计深度后，用通井规通井至设计深度，清除井壁残留水泥，并用1.5倍井筒容积的干净修井液彻底洗井。起下钻具速度均匀、平稳。
安全注意事项：作业时井口有专人指挥，协调工作。起下钻具时井口要有井控装置。施工时装合格的拉力表或指钟表。在钻水泥塞过程中，如果出现反转，应立即上提或减小钻压。钻进无进尺时应停钻并提钻分析原因，采取措施。接换单根之前必须充分循环，防止钻屑卡钻。所钻塞下为射开高压层时，应做好防喷工作。上水池和回水沉淀池要分开使用。水龙带及活动弯头，必须拴好保险绳并挂在游动滑车大钩上。
篇9
关键词：钻孔桩;方法;适用范围;优缺点
中图分类号：U448文献标识码： A
1引言
桥梁钻孔灌注桩是采用不同的钻（挖）孔方法，在地层中按要求形成一定形状（断面）的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土（有地下水时灌注水下混凝土）成为桩基础的一种工艺。
目前，我国铁路、公路桥梁桩基成孔的常用方法有螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、冲抓钻孔、冲击钻成孔等方法，以上各种钻孔方法的机具，都有着各自的优缺点和适用范围。
2钻孔方法和原理
根据井孔中土（钻渣）的取出方法不同，钻孔的方法和原理可分为以下几种：
（1）螺旋钻孔
螺旋钻成孔多属于干作业法，无需任何护壁措施。成孔方法和原理随螺旋钻具的长短而有所不同。长螺旋钻机的整个钻具，即钻头和钻杆都带有螺旋叶片，钻孔时在桩位处就地切削土层，被切土块、钻屑随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后，自动排出孔外，然后装车运走，其成孔工艺具有良好的连续性。短螺旋钻机的钻具只在临近钻头2m~3m内装置带螺旋叶片的钻杆，在桩位处切削土层，被切土块、钻屑随钻头旋转，沿着有少量螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土柱”，此后靠提钻、反转、甩土，将钻屑撒落在孔周，一般每钻进0.5m~1.0m,就要提钻甩土一次。
（2）正循环回转钻孔
用泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头（钻锥）在回转时将土层搅松成钻渣，被泥浆悬浮，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆再循环使用。井孔壁靠水头和泥浆保护。采用本法由于钻渣得靠泥浆悬浮才能上升携带排除孔外，故对泥浆的质量要求较高。
（3）反循环回转钻孔
同正循环相反，泥浆由钻杆外流（注）入井孔，用真空泵或其他方法（如空气吸泥机等）将钻渣从钻杆中吸出。由于钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水上升速度较正循环快得多，就是清水也可以把钻渣带上顶端流到泥浆沉淀池，净化后泥浆可循环使用。本法的泥浆只起辅助护壁作用，其质量要求较低。但如钻深孔或易坍土层，则仍需用高质量泥浆。
（4）冲抓钻孔
用冲抓锥张开抓瓣冲入土石中，然后收紧锥瓣绳，抓瓣便将土抓入锥中，提升冲抓锥出井孔，松绳开瓣将土卸掉。井壁保护同回转钻孔法。还有将钢套管沉至设计标高保护井壁的，灌注混凝土时将钢套管拔出，称为全套管（护筒）护壁冲抓成孔。
（5）冲击钻孔
冲击钻机分为实心锥和空心锥两种。
①实心锥冲击钻机。用冲击式装置或卷扬机提升实心钻锥，上下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，部分被挤入井壁之内。由泥浆悬浮钻渣，使钻锥每次都能冲击到孔底新土层。冲击一定时间后，放入掏渣筒掏渣，提出孔外倒掉。本法泥浆一方面起悬浮钻渣作用，另一方面起护壁作用。
②空心锥冲击钻机。其钻孔原理与实心锥冲击机相同。只是因其钻锥是空心的，在上下往复冲击时，其锥尖刮刀将孔底冲碎，而且已冲碎的钻渣可以从锥底进入空心锥管内。冲击一定时间后，将钻锥提出，倒掉锥内的钻渣，再将钻锥放入井底继续冲击钻进。
3各种钻（挖）孔方法的适用范围
各种钻（挖）孔方法适用的范围，与土层、孔径、孔深、需否泥浆悬浮钻渣以及钻机的构造、功率大小有关，也与施工队伍的经济技术实力及管理水平有关。
（1）螺旋钻适用范围：
①一般使用在粘性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石（含量少于30%，粒径小于10cm）的土等土层；孔径一般在（40~80）cm用长螺旋、（150~300）cm用短螺旋；孔深一般在（12~30）m用长螺旋、（40~80）m用短螺旋。
②泥浆作用：干作业、不需要泥浆
（2）正循环回转钻适用范围：
①在粘性土，粉砂、细、中、粗砂，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩等土层；孔径在（80~300）cm；孔深（30~100）m。
②泥浆作用：浮悬钻渣并护壁
（3）反循环回转机适用范围：
①在粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土等土层；孔径在（80~300）cm；孔深如用真空泵小于35m，用空气吸泥机可达到65m用气举式可达120m。
②泥浆作用：护壁
（4）冲抓钻适用范围：
①一般在淤泥、腐殖土、密实性粘性土、砂类土、砂砾石、卵石等土层；孔径一般在（100~200）cm；孔深适用于小于20m(大于20米时进度慢)。
②泥浆作用：护壁
（5）冲击钻适用范围：
①实心锥在粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石等土层；空心锥在粘性土、砂类土、砾石、松散卵石等土层，孔径实心锥在（80~120）cm；空心锥（管锥）在（60~150）m，孔深一般小于50m。
②泥浆作用：浮悬钻渣并护壁
4 各种钻孔方法的优缺点
（1）螺旋钻
优点：
①设备简单，易于搬迁，施工方便
②因为是干作业成孔，无泥浆污染，最适合于城市人口密集区和西北、内蒙等干旱地区；③振动小，噪声低，对附近居民的生活和身心健康影响小;
④钻进速度快，尤其长螺旋钻机，因其连续出土、机械化程度高，成孔速度远非其他类型的钻机可比；短螺旋钻机，因其出土不能连续，故成孔效率不及长螺旋钻机，但其成孔不用泥浆也不用水，故免去造浆加水的工序和时间，因此成孔效率也较同直径、同长度的其他钻机的成孔效率高；
⑤成孔造价较低（因无需浮渣的辅助材料和机具设备）；
⑥因其成桩不是水下混凝土，混凝土质量好，故隐患少。
缺点：
①桩端或多或少留有虚土；
②长螺旋钻成桩的单方承载力（即桩单位体积提供的承载力）较打入式预制桩低；3）适用范围限制大（有地下水的地区不能使用）。
（2）正循环回转钻
优点：钻进与排渣同时连续进行，故正循环回转钻的成孔速度较快，钻孔深度较大，最大深度可达100m。
缺点：需要设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量的水和泥浆原料；机具设备较复杂，机械故障较多；其最大缺点是由于泥浆较稠，故孔壁泥浆护壁层厚度常达5cm~7cm，大大降低了桩周摩擦力，因而正循环回转钻机发展趋势比较缓慢。
（3）反循环回转钻
优点：排除钻渣连续性好，速度较正循环快，功效较高。目前此类钻机最大嵌岩桩钻孔孔径可达250cm，普通土层钻孔直径可达300cm，深度可达80m~120m，钻进岩层的岩石强度达180MPa左右这类钻机排渣不需要泥浆，在孔壁十分稳定的地层中甚至可以用清水；在孔壁不稳定的地层中，出于护壁的特殊需要，必须调制相对密度小于1.10的优质泥浆，但其造浆原材料的用量远远低于正循环。反循环最大的优点是孔壁保护膜较薄，不减弱桩的摩擦力。
缺点：扩孔率大于正循环，并且钻机机构复杂，造价偏高，特别是当钻孔直径达300cm和孔深达100m以上时，造价会更高。尽管如此，目前反循环回转钻机在公路桥梁钻孔桩成孔中仍然处于主导地位。
（4）冲抓锥
冲抓锥不需要钻杆，进尺加深时只需多松绳即可，提锥卸土也方便。钻机结构及附属设备简单，制造容易，造价低廉，能抓起粒径较大的碎石、卵石及软岩（风化岩），且无需大量的粘稠泥浆浮渣，不需占用大面积用地，因此成孔比较经济，适用范围较广。其缺点是因无钻杆导向，不能钻斜孔；钻孔深度超过20m后，钻孔进度大为降低。
（5）冲击锥
优点：分为实心锥和空心锥（管锥）两种。前者的优点是适用的地层和土地广泛，可说是“无坚不摧”。当采用螺旋钻、回转钻、冲抓钻遇到大卵石、漂石时，只有换用实心锥才能攻克。此外，冲击锥在下冲时有些钻渣被挤入孔壁，可起加强孔壁并增加土层与桩身间的侧摩阻力作用。
缺点：钻普通土时，进度比其他方法都慢，也不能钻斜孔。空心冲击锥比实心冲击锥钻孔进度快，但因锥重较轻，因而不适用于漂石和岩层；钻大直径的孔时，需采取先钻小孔逐步扩孔方法。
5工程实例
篇10
关健词：“栽引子”技术；粘吸卡钻；作用机理；现场应用
中图分类号：TD26 文献标识码：A
1 粘吸卡钻的特征
（1）钻具发生粘吸卡钻是在静止状态发生的， 对于静止多长时间才可能发生粘吸卡钻， 这和井身结构，井眼质量， 钻具的组合， 钻井液体系性能有极大的关系。少则1～ 2分钟 多则几十分钟， 但全过程必须是一个静止的过程。
（2）粘吸卡钻后卡点的位置一般不会在井口或钻头处， 而是在粗直径钻铤、扶正器或钻柱与薄弱地层所接触的位置。
（3）粘吸卡钻前后， 钻井液循环正常， 进出口流量平衡， 泵压正常。
（4）卡钻后提拉钻具伸长活动距离逐渐变小。
（5）粘吸卡钻后， 若钻具活动不及时， 卡点可能上移， 甚至可能移到套管鞋附近。
2 解除粘吸卡钻的方法
解除粘吸卡钻的方法很多，但是不管采取那种方法，解除卡钻的出路无外乎两条，一是设法降低泥浆柱静压力，即减小压差；二是设法破坏、裂解卡钻井段的泥饼，使液体压力能够传递到被粘附一侧的钻具与井壁之间的环隙中，恢复液体压力对钻具的力平衡。
3 “栽引子”现场操作
3.1 “栽引子”操作
下入“栽引子”结具组合，在离鱼头3～5米时，开泵，不转动转盘，观测记录循环泵压和碰鱼方入，当接近碰鱼方入，泵压上升时，循环，当泵压不下降时，证明“引子”入鱼，加压30～50kN，顺转转盘，此时反扣钻杆退扣，倒扣接头上扣。正转动6～8圈（保持加压30～50kN），上提0.50米，开泵泵压下降，悬重稍微下降（约3kN），说明“栽引子”操作成功。
3.2 下反扣钻杆对“引子”操作
栽完“引子”后下套铣筒套铣，入鱼容易，待套铣完循环好后起钻。需下反扣钻杆对“引子”，其操作步骤：在离鱼头3～5米时，开泵，试转转盘，观测记录循环泵压和碰鱼方入，当接近碰鱼方入，泵压上升时，循环，当泵压不下降时，证明反扣钻杆入鱼，停泵，加压40～60kN，挂倒档，反转转盘，此时反扣钻杆上扣，倒扣接头退扣。反转动6～8圈（保持加压40～60kN），转盘有一定的扭矩。轻上提（加压10～20kN），挂正一档，顺转转盘（此时倒扣接头上扣），正转动4～5圈（保持加压10～20kN），上提钻具，悬重增加，超过原悬重活动3～4次，开泵，泵压升高，说明对“引子”操作成功。活动钻具起钻，捞出落鱼。
4 现场应用情况
该技术在2013年长庆**井粘吸卡钻中的成功应用，取得了良好的效果。
该井目的层：长2，岩性：灰绿色块状细砂岩夹深灰色、灰黑色泥岩，为一口定向井。
4.1 发生经过
2013.5.15 3：00钻进至1607米完钻， 3：00-7：00完井处理泥浆循环，7：00-7：10起钻，7：10起至第二根单根，1#车与变速箱连接处尼龙销断，7：10-7：50更换尼龙销，更换完后一号柴油机启动出问题，无法正常启动，检修一号柴油机，期间活动钻具无效，（钻杆母接箍距离转盘面约4米），8：00柴油机启动，开始上下活动钻具无效果，发生粘卡。 泥浆性能：比重 1.07g/cm3粘度：81s；失水：9 mL。
4.2 处理经过
2012.5.15 9：00接上方钻杆，开泵返出正常，用完井泥浆循环1小时，至10：00开始上 下活动钻具，无效果，5.15 11：00转换泥浆体系循环至12：30，上下活动无效果，15：00～20：00震击，最大震击吨位520kN，无效果，20：00-21：30打捞无线仪器；21：30转换泥浆，准备倒扣；22：30反扣钻具到井。
2012.5.15 23：30-5.16 0：45 用原正扣钻具倒扣，共倒出钻杆155根+钻铤6根；0：55-4：30起钻。
落鱼结构：
￠220mmSKHT447GX×0.25m+￠172mmLZ×8.13m +431×460×0.45m+461
×460×0.89m+￠167mmNDC×8.98m+
461×460×0.5m+￠165mmDC（2根）×18.79m；鱼头位置：1550.77m；落鱼总长：37.99m；4：30-12：30接套铣筒4根（35.40m）。
12：30-16：45下钻；钻具组合：￠200mm锯齿铣鞋×0.45m+￠200mm套铣筒×35.40m+大小头*0.52m+￠127mm钻杆×1512.47m；16：45-20：50 探鱼头，试拨入鱼，由于下部钻铤粘死，偏移井筒中心，入鱼失败。 2012.5.16 21：00--5.17 1：00 起钻；1：00-10：40 下反扣钻具；钻具组合：￠165mm倒扣接头×0.52 m +￠127mm反扣钻具×1541.72 m+411反×410×0.50m；10：40-11：30探鱼头、原悬重420kN，泵压8MPa，11：30对扣，泵压13MPa，分别上提至460kN、500kN、540kN、560kN，倒扣不成功（由于下部钻铤粘死，倒扣扭矩过大，转盘转不动），最后全压钻具悬重（顿松倒扣接头），上提至原打捞钻具悬重420kN倒扣，退出倒扣接头。13：10-20：00起钻；2012.5.17. 20：00-5.18. 2：30下钻；钻具组合：￠165mm倒扣接头×0.52 m +￠127mm反扣钻杆×9.6m（未紧扣）+￠127mm反扣钻具×1522.97 m（162根）+411反×410×0.50m；欲栽引子1根（为下步套铣入鱼做引子）；2：30-2：50 探鱼头，栽引子；2：50-6：50起钻； 起出钻具组合：￠127mm反扣钻杆×1522.97 m（162根）+411反×410×0.50m；6：50-13：30下钻；钻具组合：￠200mm高效铣鞋×0.45m+￠200mm套铣筒×43.13m+大小头×0.52m+￠127mm钻杆×157根；13：30-16：00套铣钻进，套铣至螺杆顶部；16：00-17：00循环；17：00-21：00起钻；2012.5.18 21：00-5.19 0：00下反扣钻杆对“引子”；钻具组合：￠127mm反扣钻具×1522.97m+411反×410×0.5 m；0：00-0：30探鱼头，悬重420kN，泵压8.5MPa，0：30对扣，泵压11MPa；0：30-1：00活动钻具， 1：00解卡。
4.3事故损失
处理事故时间：2012.5.15 .8：00 -2012.5.19 .1：00；损失时效：89小时。
4.4事故原因
（1）设备状况差，动力失效是本次事故的直接原因。
（2）初期预防卡钻措施不当，动力失效后，未能使用其它方法有效活动钻具，是本次事故的主要原因。
（3）完井液已使用5口井，泥饼质量较差、含砂量偏高是本次事故的根本原因。
5经济效益分析
粘吸卡钻一旦套铣倒扣，套铣下部钻铤时由于下部钻铤粘死，偏移井筒中心，钻铤刚性大，在套铣筒入鱼时困难，下反扣钻杆倒扣无法倒出被卡落鱼时，将面临填井侧钻的风险。通过下入反扣钻杆栽“引子”，从而使鱼头拨活，易于套铣，从而避免弃井的发生，产生经济效益巨大。
6结论
（1）在粘吸事故发生初期， 应首先考虑采用稀释钻井液、地面震击、泡原油（解卡剂）等方法解卡。
（2）在采用稀释钻井液、地面震击等措施无法解卡后，通常采用套铣倒扣的方法。在套铣下部钻铤时由于其粘吸力极大，钻铤刚性大，鱼头偏离井筒中心，套铣入鱼困难，同时反扣钻具无法倒开被卡钻铤。通过下入反扣钻杆栽“引子”，从而使鱼头拨活，易于套铣，从而避免弃井的发生。
（3）“栽引子”结具组合：￠165mm倒扣接头（461反×410正）×0.52m+￠127mm反扣钻杆1根×9.60m（未紧扣）+￠127mm反扣钻具+411反×410×0.50m+411×520×0.50m+￠133mm方钻杆，1#与2#反扣钻杆连接用链钳把扣上完即可，不可紧扣，避免顺转转盘栽“引子”失败。
（4）栽“引子”、对“引子”操作是该方法的关键技术，严格落实栽“引子”、对“引子”现场操作技术措施，确保操作成功。
参考文献
