钻进厚覆盖层时改良PAM泥浆护壁工艺探讨本文作者
地下连续墙重中之重之泥浆护壁
地下连续墙重中之重之泥浆护壁摘要：泥浆具有一定的密度，在槽内对槽壁有一定的静水压力，相当于一种液体支撑。
泥浆能渗入土壁形成一层透水性很低的泥皮，有助于土壁的稳定性。
泥浆具有较高的粘性，能在成槽过程中将土渣悬浮起来，避免了土渣沉积，同时也便于土渣随同泥浆排出槽外。
关键词：膨润土；护壁；携渣；配合比；质量控制指标地下连续墙所用的泥浆不仅要有良好的护壁性能，而且要便于浇筑混凝土。
如果泥浆膨润土的浓度不够，密度太小、黏度不大，则难以固壁、难以保证其携渣作用。
但黏度过大，也会发生泥浆循环阻力过大、携带在泥浆中的泥砂难以去除以及灌注混凝土的质量难以保证弊病。
另外泥浆应有一定的稳定性，保证在一定时间内不出现分层现象。
因此泥浆制备和质量把控是地下连续墙质量的关键。
[1]一、泥浆制备1、配合比设计泥浆配合比及质量指标控制：槽壁开挖前，首先制备足够的优质泥浆待用。
泥浆配合比根据所选用的原料先行试配，再检测各项指标，按检测的情况适当增加外加剂，改善泥浆性能，使之符合要求。
粘土使用在工厂已加入纯碱的土粉来制浆，将CMC事先与水搅拌成液体，加入浆液。
泥浆在循环使用过程中，配备专人检查和管理泥浆，保证泥浆质量，使各项指标达到规范要求：新制泥浆配合比土层类型膨润土（%）增粘剂CMC（%）纯碱Na2CO3（%）粘性土 8-10 0-0.02 0-0.5砂性土 10-12 0-0.05 0-0.52、制备方法泥浆配置方法如下图所示。
泥浆配置方法图将水加至搅拌筒1/3后，启动制浆机。
在定量水箱不断加水的同时，加入膨润土粉、碱粉等外加剂，搅拌5min后，加入CMC液继续搅拌3min即可停止搅拌放入新浆池中，待静置膨化24h后使用。
二、泥浆循环泥浆循环分为正循环及反循环两种。
正循环施工法是从地面想钻管内注入一定压力的泥浆，泥浆压送至槽底后，与钻切产生的泥渣搅拌混合，然后经由钻管与槽壁之间的空腔上升并排出槽外，混有大量泥渣的泥浆水经沉淀、过滤、处理后再次利用；反循环法是将新鲜泥浆由地面直接注入槽段，槽底混有大量土渣在成槽过程中通过液压抓斗挖槽机挖走，成槽后槽底需进行清空换浆。
钻进水敏性泥岩地层护壁技术
粉砂岩、砂岩及煤层 。
⑥三叠系大 冶组Ｔ ｄ 为灰一 １： 灰黑色泥 灰岩含方解
石 ，岩溶裂 隙发育 ，晶洞频见 ，偶见几米甚 至十几 米
Ｙ － ４ ｌ：０ １： １ ： （ ． ２ Ｏ ３ ： ． ５： ． ５ Ｚ８＝ ． ０５ ００～ ． ） ００ ００ 。
该钻井液 以优质 人工纳土作为造浆材料 ，添加 了
丙烯 酸盐及 其衍生物 等高分子聚合物作处理剂 ，而 聚
丙烯酰 胺属于分子链 长 、结 晶性好 、桥联作用强 ，对 受水浸 润和冲 蚀 出现散落的水敏性强 的泥岩地层有 良
近４ 。 倍
钻 进水 敏性 强的 中老 山泥 岩地 层和 煤 系地 层 ，
采 用 经 室 内大 量 配 比 ，施 工 中多 次 试 用为钻井液 ，
其配 比为 ：水 ：人工 纳 土 ： Ｈ Ｈ Ａ Ｐ Ｐ： Ｐ Ｎ： ａ Ｏ ： Ｎ Ｃ ３
严 重
二、钻进 工艺
根据本勘探 区地层地质情况和钻孔上破碎 、中漏 失，下坍塌的特点 ，采 取以下钻进工艺： （ 钻 进方法 一） 采用普通工法配合￥ ６（ ７ ）金 刚石绳索取芯 ９ 或Ｓ ５
③ 白垩系南雄组 （ ３ ）：灰一 白色砂砾岩 Ｋｎ 灰
④ 侏罗系 门口组 （ ｌ ）：灰一 Ｊｍ 灰黑色砂岩 、粉砂
、
地层地质情况
勘 探 区地 处 江 西 萍 （ ）乐 （ ）坳 陷 带 中部 ， 乡 平
形 ，地层强度和裂 裂隙发 育变化较大 ，当孔 内钻井液
液 柱 压 力 过 低 时 ，孔 壁 围 岩 应 力 超 过 岩 石 的 剪 切 强
钻孔泥浆护壁桩施工工艺
钻孔泥浆护壁桩施工工艺一、施工工艺1、设置护筒护筒采用钢筒下埋式，护筒埋设时应遵守下列规定：2、桩位经施放验收确定后方可挖设护筒。
3、利用十字交汇法将定位点引至护筒外侧,然后进行开挖，护筒埋设完成后，再用十字交汇法从定位点将桩位引至护筒内，并与相邻桩位重新测量定位，以保证桩位的准确，其偏差不得大于50mm。
4、护筒内径较钻头直径大100mm，埋入土中深度应大于1.0米。
5、护筒外环应用无杂质的粘土夯实.二、安装钻机1、潜水电钻、卷扬机及其配套设备的电缆均应接入配电箱,以便于控制，并注意通入潜水电钻的电缆不得破损、漏电。
2、安装时将钻杆卡在导向轮内，以承受反扭矩,并使钻杆不旋转。
三、钻头选择选择三翼单腰带钻头,钻头中心管底端加焊一尖形铲头，起超前钻进和定心的作用,为增加回转的稳定性，在翼板端焊一导正圈,此类钻头稳定性好,且成孔孔壁光滑,翼片下镶焊梳齿状合金刀头，用以切削土层钻进，此类钻头适用于大口径中软地层的成孔。
四、成孔1、钻进速度应根据地层变化、供水量及电流大小来控制,在淤泥质土中钻进速度不宜大于1米/分，而且应注意控制钻进速度，保证钻头切削下的碎屑，便于泥浆携带能够返出地面。
2、钻进速度应均匀,保证成孔孔径、孔壁的圆滑，并防止水敏地层的缩径.3、随时注意钻进中有无异常，应根据电流值大小，钻具的摇摆程度等及时分析孔内的情况，控制钻进速度。
4、钻进成孔为特殊工序，其操作必须按公司的作业指导书进行，各作业班组按规定填写特殊工序控制表。
五、泥浆循环系统1、泥浆循环系统由泥浆池、泥浆循环槽、沉淀池、泥浆泵等组成。
2、为保证泥浆的储备及供应，现场应配备1-2个清水储备箱。
3、论文联盟WWW.LWLM。
COM整理定期由专人负责清理泥浆循环系统的沉积物，保持循环系统的畅通及泥浆的清洁。
4、设立的泥浆池的容积应保持大于单孔体积的1.5—2倍（视场地情况尽可能加大），保证有足够的储备供于泥浆循环,同时，视场地情况应适当延长循环槽的长度，增加泥浆循环途径中的沉演时间，利于保证泥浆质量。
浅析泥浆护壁机理及应用_槐庆林
浅析泥浆护壁机理及应用槐庆林1,宋绪江2(泰安岱峰管道工程有限公司,山东泰安271039)摘 要:上海轨道交通浦东线某站出入口围护结构距附近建筑物基础仅2m左右,出入口采用600mm厚地下连续墙作围护兼永久结构。
在成槽过程中,由于成槽机故障,致使槽壁在泥浆护壁下成功地放置了近64h。
通过该工程事例,浅析泥浆护壁的机理和作用,并简单分析护壁泥浆的配合比选择和适用范围。
关键词:泥浆护壁;地下连续墙;膨润土;外加剂;泥皮中图分类号:P634.62 文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2008)07—0081—031 概述上海市轨道交通浦东线某站位于道路中心绿化带中,其出入口皆布置于两侧建筑物附近,出入口围护结构距附近建筑物基础仅2m左右,施工难度非常大,出入口采用600mm厚地下连续墙作围护兼永久结构。
在成槽过程中(该槽段长6m,宽0.6mm,深18.5m),当槽段第一抓成槽结束,第二抓成槽至14.5m时,由于成槽机机械故障,致使不能继续成槽。
从成槽机发生故障,至成槽机维修好,槽段继续成槽结束,开挖的槽段靠泥浆护壁成功地放置了近64h,除局部较少坍塌外,槽段基本完好。
2 泥浆护壁机理浅析泥浆被广泛应用于地下连续墙成槽、钻孔灌注桩成孔、盾构掘进、顶管推进、沉井助沉及矿井井筒的钻井等施工中。
对于不同的地质条件,不同的施工方式,选择的泥浆将不同。
本文通过地下连续墙的成槽施工,浅析泥浆护壁的机理及作用。
2.1 泥浆材料选择泥浆应具有一定的造膜性、理化稳定性、流动性和适当的密度。
护壁的泥浆种类通常有膨润土泥浆、聚合物泥浆、CM C泥浆和盐水泥浆等。
选择泥浆既要考虑其使用功能,又要考虑其经济性,材料选择应因地制宜。
聚合物泥浆、CM C泥浆及盐水泥浆因成本高等特点,一般用于特殊条件下或特殊用途中。
目前,工程中大量使用的是膨润土泥浆,下面主要以膨润土泥浆为例,说明泥浆的主要构成及特性。
膨润土泥浆的主要成分有膨润土、水及外加剂。
旋挖桩基泥浆护壁施工方案
旋挖成孔
浆 护 壁 专 项 施 工 方 案
方案编制单位：
方案编制时间：2012年10月21日
、工程情况
本工程基础形式采用旋挖机械成孔灌注桩，由于该地质为喀斯特地貌。 回填区域回填深度不明，旋挖在施工时出现塌孔、缩径、流砂等现象，且地 下水较为丰富。根据以上特点一般可采用泥浆护壁进行施工。
二、泥浆护壁施工
<4
>15
卵石层
1.2-1.25
28-30
<4
>15
砂岩
1.15-1.2
23-28
<4
>15
泥岩
1.15-1.2
23-25
<4
>15
泥浆制备必须遵循以下原则：严格按照施工配比拌制泥浆，拌制泥浆的 时间不得少于10min，拌制好的新浆必须在泥浆池中水化分解24h后才能使 用，放置期间必须用泥浆泵进行池内循环。钻进时掌握好进尺速度，随时注 意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度
1、施工准备、桩位放线、埋设护筒、成孔钻进、成孔检查同前。
2、泥浆配置
在钻进过程中根据地层不同情况保持一定的静水水头压力，按平衡钻进
原理指导泥浆管理工作，尽量利用地层粘土自然造浆。泥浆稠度不能满足要 求时应选择造浆能力强、粘度大的粘性土进行造浆，以提高泥浆稠度，确保 钻进过程不塌孔、不缩孔。桩孔施工采用一次性全面不间断作业，施工中根 据出渣情况判断土层结构及时合理地调
纤维素（kg）
碱掺量（kg）
粘性土
100
6
0.8
3
粉砂层
100
15
0.8
3
泥浆护壁工艺技术
泥浆护壁工艺技术
引言：国投新登郑州水泥有限公司登封李家门水泥石灰岩矿在开采过程中，由于分层开采爆破和超深孔的作用，在下层台段会形成1—2m的破碎岩体，在下层台面钻孔时，孔口1—2m段时有塌孔和碎石块落入钻孔形成卡钻。
给钻孔效率造成一定影响，钻机操作工在总结经验教训的基础上，研究出了泥浆护壁工艺技术。
现总结出来予以推广。
适用范围：在露天矿山分层台段上面有破碎岩体区域钻孔时。
工艺原理：潜孔钻机湿式凿岩遇破碎岩体孔口成型不好时，往孔内填入适量湿黄土，调好风压和水量，使黄土形成泥浆均匀护在孔壁上，待钻孔穿过破碎岩体到坚硬岩体时在调整风压和钻速。
因湿式钻孔，湿土在孔内形成泥浆附着在孔壁上，使破碎岩体形成整体而形成完整孔壁。
消灭了卡钻事故和减少了处理卡钻时间，提高了工作效率。
效果：由于破碎岩体容易塌孔、堵孔，造成废孔较多。
同时，在装药过程中，炸药洒落在不规则的孔壁上浪费了炸药，孔壁碎石掉入孔内造成堵孔和废孔，浪费人力、物力和炸药，通过采用泥浆护壁工艺技术，使孔壁圆滑，阻止了孔壁落石堵孔现象，成孔效果好，节省了炸药，对提高爆破质量和效果打好了基础。
水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用
2024年2月地质装备水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用李振风(湖南省矿产资源调查所,湖南郴州 423000)摘 要:宝山矿区地质构造较复杂,存在多个断裂破碎带,地层软硬互层交替,炭质页岩厚度大,遇水膨胀,钻孔缩径严重,钻进过程中易发生粘附卡钻㊁坍塌及埋钻等事故,属于典型的水敏性地层㊂针对该类地层在钻进过程中出现的这些问题,通过优化钻孔结构㊁合理钻具级配,采用金刚石绳索取心钻进工艺和低固相钻井液护壁技术,适当控制回次进尺长度和回次进尺时间等措施,保证了钻孔孔壁的稳定性及工程安全,有效地解决了水敏性地层钻进中出现的问题,加快了施工进度,取得了较好的钻进效果,使项目得以顺利完成㊂本次钻探施工完成了钻探进尺9500余米,达到了地质找矿目的,取得了较好的经济和社会效益㊂此外,希望适用于该矿区的钻进工艺方法对其他相似水敏性复杂地层的钻探施工具有一定的参考意义㊂关键词:水敏性地层;低固相冲洗液;粘附卡钻;钻进工艺;钻具组合中图分类号:P 634.4 文献标识码:B 文章编号:1009282X (2024)01004306R e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f d e e p h o l e w i r e l i n e c o r e d r i l l i n g t e c h n o l o g yi n w a t e r -s e n s i t i v e c o m pl e x f o r m a t i o n s L I Z h e n f e n gH u n a n P r o v i n c i a l I n s t i t u t e o f M i n e r a l R e s o u r c e s I n v e s t i ga t i o n C h e n z h o u 423000 H u n a n C h i n a Ab s t r ac t T h e g e o l o g i c a l s t r u c t u r e i n B a o s h a n m i n i n g a r e a i s r e l a t i v e l y c o m p l e x w i t h m u l t i p l e f r a c t u r ed z o ne s a n d a l t e r n a t i n gl a y e r s o f s o f t a n d h a r d s t r a t a T h e t h i c k n e s s o f t h e c a r b o n a c e o u s s h a l e i s l a r g e a n d i t e x p a n d s w h e n e n c o u n t e r i n g wa t e r c a u -s i n g s e r i o u sb o r e h o l e s h r i n k a g e D u r i n g d r i l l i n g ac c ide n t s s u c h a s s t i c k i n g c o l l a p s i n g a n d b u r y i n g a r e p r o n e t o o c c u r m a k i n gi t a t y p i c a l w a t e r s e n s i t i v e f o r m a t i o n I n v i e w o f t h e s e p r o b l e m s t h a t o c c u r r e d d u r i n g t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s i n t h i s t y pe of f o r m a t i o n m e a s u r e s s u c h a s o p t i m i z i ng th e d ri l l i n g s t r u c t u r e r e a s o n a b l e d r i l l i n g t o o l g r a d i n g u s i n g di a m o n d w i r e l i n e c o r e d r i l l i n g t e c h n o l o g y a n d l o w s o l i d -p h a s e d r i l l i n g f l u i d w a l l p r o t e c t i o n t e c h n o l o g y a p p r o p r i a t e l y c o n t r o l l i n g t h e l e n g t h a n d t i m e o f t h e s f o o t a g e p e r r o u n d t r i p e t c w e r e t a k e n t o e n s u r e t h e s t a b i l i t y a n d e n g i n e e r i n g s a f e t y o f t h e d r i l l i n g ho l e w a l l t h e p r o b -l e m s i n t h e d r i l l i n g o f w a t e r -s e n s i t i v e f o r m a t i o n s a r e e f f e c t i v e l y s o l v e d t h e c o n s t r u c t i o n p r o gr e s s i s a c c e l e r a t e d a n d t h e g o o d d r i l l i n g e f f e c t i s o b t a i n e d s o t h a t t h e p r o j e c t c a n b e s u c c e s s f u l l y c o m p l e t e d M o r e t h a n 9 500m o f d r i l l i n g w a s c o m pl e t e d i n t h i s d r i l l i n g p r o j e c t a n d t h e p u r p o s e o f g e o l o g i c a l p r o s p e c t i n g w a s a c h i e v e d w i t h g o o d e c o n o m i c a n d s o c i a l b e n e f i t s I n a d d i t i o n i t i s h o p e d t h a t t h e d r i l l i n g m e t h o d a p p l i c a b l e t o t h i s m i n i n g a r e a w i l l h a v e c e r t a i n r e f e r e n c e s i g n i f i c a n c e f o r t h e d r i l l i n g i n o t h e r s i m i l a r c o m pl e x w a t e r -s e n s i t i v e f o r m a t i o n s K e yw o r d s w a t e r -s e n s i t i v e f o r m a t i o n l o w s o l i d -p h a s e f l u s h i n g f l u i d s t i c k i n g o f t o o l d r i l l i n g t e c h n o l o g y b o t t o m h o l e a s s e m -b l yB H A 收稿日期:20231120基金项目:金属危机矿山接替资源勘查立项(编号:200643043);中国地质调查局地质调查项目(编号:1212011085372) 作者简介:李振风(1986-),男,工程师,从事地质勘探行业钻探施工技术与管理工作,E -m a i l :578724928@q q.c o m ㊂0 引言水敏性地层即溶胀分散地层或水化剥落地层,遇水极易膨胀缩径,造成冲洗液增稠,钻头泥包,继而引起孔壁表面剥落,崩解或垮塌超径㊂本次钻探勘查施工的宝山矿区地质构造较复杂㊂该矿区钻遇地层有两个特点:一是第四纪表土层较厚,并且较松散,有的孔位堆积和回填物较厚,坍塌㊁掉块严重;二是炭质页岩厚度大,遇水膨胀,钻孔缩径严重㊂该矿34李振风:水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用第25卷第1期区存在多个断裂破碎带,地层软硬交替互层,钻进过程中易发生坍塌㊁埋钻等事故,属于典型的水敏性地层㊂因此,在钻孔施工过程中,孔壁的稳定性和冲洗液的性能指标是影响钻孔施工效率和钻孔质量的重要因素,也是本次钻探施工研究的重点与难点[1-5]㊂1工程概况1.1项目概况湖南省桂阳县宝山铅锌银矿边深部地质勘查工作于2020年9月起,至2021年9月止㊂该项目在实施过程中,基本按照 湖南省桂阳县宝山铅锌银矿边深部地质勘查实施方案 执行,但在实施过程中根据见矿效果及时调整了部分方案㊂主要实物工作量完成情况本次勘查工作主要由湖南省矿产资源调查所完成,宝山矿负责施工坑道和测量工作㊂2020~ 2021年完成的主要工作量有:竣工钻孔22个,共计9560m,主要为坑内钻探,少量地表钻探㊂1.2区域地质概况宝山矿田位于坪宝复式向斜的北端,区内地层比较发育,构造复杂,燕山期小岩体多,矿产资源丰富,地球物理㊁地球化学场特征显著,具长期地质发展历史㊂区域内岩石可钻性级别为4~7级,中等研磨性,岩石破碎㊁水敏性强㊂区内以坚硬至半坚硬的白云岩㊁白云质灰岩及炭质灰岩综合体为主,其次为半坚硬的泥质灰岩及中层状灰岩综合体,岩体完整性及稳固性较好,破碎带稳固性较差㊂灰岩㊁白云岩等碳酸盐岩岩溶化较弱,围岩蚀变以矽卡岩化为主,蚀变围岩硬度加大,但风化后强度显著降低㊂矿山内风化层较厚,一般达30~40m,最厚可达50~ 60m,风化岩石稳固性差㊂2项目施工情况2.1钻孔工程质量要求钻孔设计要求必须严格遵守‘地质岩心钻探规程“(D Z/T0227 2010),开孔采用146m m口径,终孔口径为75m m;钻孔终孔原则为钻穿矿体底板5.00~8.00m㊂钻孔终孔后用水泥全孔严实封孔,孔口标注标记㊂2.2主要施工难点分析据以往地质资料分析,该孔上部为泥质灰岩㊁炭质页岩地层,成岩性较差;下部为白云岩㊁石灰岩且软硬互层,岩性较致密,钻头适应性差,钻进效率低,且局部有溶洞,断层发育,易引起孔内钻井液漏失[6-7]㊂由于岩心采取率要求高,需采用绳索取心钻进工艺;但由于地层因素,岩心破碎㊁取心难度大,易发生钻头泥包㊁粘附卡钻及埋钻事故㊂施工地层炭质页岩水敏性强,钻进过程中井壁易失水缩径㊁坍塌,对冲洗液的抑制性和失水性等性能指标要求高[8]㊂该项目钻探工作量大㊁施工难度高㊁工期紧,对项目部的施工组织能力与技术保障要求也是不小的挑战㊂3钻孔施工工艺研究现以该项目施工的代表性钻孔K Z17402为例,进行钻孔施工工艺的具体阐述㊂3.1施工设备投入情况根据地质设计及技术要求等情况,设备选型㊁配套上把握 先进㊁适用㊁合理 的原则㊂考虑到该项目的任务为300~1200m以浅的钻孔,有斜孔也有水文孔,为确保按时完成任务,项目拟投入岩心钻机4台套(其中1台套为备用钻机),主要钻探设备情况见表1:表1主要钻探设备T a b l e1M a i n d r i l l i n g e q u i p m e n t设备名称型号规格数量额定功率/k W生产能力/m 立轴钻机X Y-6B1台套552000立轴钻机X Y-4T3台套301000柴油发电机组Y C D6Q23H82101台套120柴油发电机组Y C4D140-D313台套90钻塔S G X181副钻塔S G X133副泥浆泵B W-3201台25泥浆泵B W-2503台15绞车S J20004台5.52000 3.2钻孔结构及钻进施工情况分析该孔根据宝山矿区内岩石性质(岩石研磨性在弱~中硬之间),依据矿山地质设计的钻孔深度和终孔孔径,并结合自身设备能力与钻进工艺方法等综合考虑来设计钻孔结构㊂开孔采用直径150m m合金钻头或电镀金刚石钻头开孔,钻穿基岩一定深度后下直径146m m套管作井口管并用橡胶皮封堵好井口;换绳索P Q122m m绳索取心钻进300.00m,采心提钻,并下入直径114m m套管后换H Q96m m绳索取心钻进900.00m,下入直径89m m套管换N Q76m m绳索取心钻进至终孔㊂442024年2月地质装备钻孔一开钻进0.00~36.00m ㊂直径150m m 普通金刚石取心钻进,穿过4.50m 表层黏土后钻见灰岩,钻至36.00m 时,由于表土与岩层界面钻井液漏失严重,钻进困难,下入直径146m m 套管,用水泥固定井口,封闭井口,防止掉块㊁溢流㊂钻孔二开钻进36.00~235.00m ㊂采用P Q122m m 绳索取心继续钻进,钻至235.00m 时,由于灰岩裂隙发育,孔内漏水严重,下入直径114m m 套管㊂钻孔三开钻进235.00~850.00m ㊂下入直径114m m 套管后,采用H Q 96m m 绳索取心继续钻进㊂由于施工区域灰岩㊁炭质页岩遇水膨胀发育,该孔在300.00m ㊁600.00m ㊁700.00m ㊁900.00m 附近均出现不同程度的卡钻㊁井壁掉块㊁憋车㊁钻井冲洗液漏失等情况㊂钻至850.36m 后,孔内情况复杂,卡钻严重,钻机严重憋车,出现停车现象㊂考虑到孔内复杂情况,经研究下入直径89m m 套管㊂钻孔四开钻进850.00~1165.00m ㊂下入直径89m m 套管,最后采用N Q 76m m 绳索取心钻进至井深1165.00m 终孔㊂钻孔结构见图1㊂图1 钻孔结构示意图F i g .1 S c h e m a t i c d i a g r a m o f d r i l l i n g ho l e s t r u c t u r e 3.3 钻具组合及钻头选用情况分析考虑到宝山矿区全孔段地层复杂,水敏性岩层发育,为保证钻孔在钻进过程中安全与稳定,顺利完成钻孔的施工,该孔采用绳索取心钻进工艺㊂选用薄壁孕镶绳索取心钻头及对应扩孔器㊂鉴于岩层情况,选择胎体硬度H R C 30~35,金刚石浓度25%,金刚石粒度46~60目,也可根据地层情况调整胎体硬度及选择金刚石目数㊂如存在地层情况复杂,取心难度大等情况,可采用Q 3系列底喷钻头,使用半合管钻进㊂3.4 钻进技术参数分析钻进技术参数的选择是保证钻孔质量的关键,为确保钻孔6项质量指标,根据以下原则进行钻进参数选择:正常钻进时,应在机械能力㊁钻具管材强度允许的前提下,尽可能提高转速;在孔深㊁钻孔弯曲㊁超径的情况下或钻进强研磨性㊁破碎岩层时,钻压应适当降低;钻进过程中随着硬质合金㊁金刚石的磨钝,适当增大钻压;转速较高㊁岩石研磨性较强㊁岩石颗粒较粗时,选用较大泵量,反之则泵量应减小[9-12]㊂本次钻探施工采用的钻进技术参数如表2所示,并根据实际施工条件作出相应调整㊂表2 钻进技术参数选择T a b l e 2 D r i l l i n g pa r a m e t e r s e l e c t i o n 井段/m 井径/m m钻压/k N转速/(r ㊃m i n -1)泵量/(L ㊃m i n-1)0.00~36.0015012~1630~150150~25036.00~235.0012216~18230~48080~100235.00~850.009617~20350~50090~130850.00~1165.007610~18260~48080~1403.5 冲洗液现场配制与选择应用根据现场地质条件㊁钻进方法㊁钻孔深度和工程技术要求,正确选择使用润滑性能和排粉效果好的冲洗液㊂该孔现场配置钻井冲洗液的主要材料为:膨润土㊁纤维素㊁植物胶㊁P A N ㊁P A M ㊁C M C ㊁纯碱㊁腐殖酸钾㊁润滑剂等㊂配浆步骤如下:先加水,将土粉重量5%~8%的纯碱加到搅拌机内,再加膨润土粉搅拌均匀,静置24h 钠化后加入处理剂㊂用检测仪器测定新浆性能,合格后方可使用㊂若需加入几种处理剂,应按照先加分子量小的无机化学材料,再加有机高分子化学材料㊂3.5.1 冲洗液的选择钻进完整㊁孔壁稳定的地层,采用清水加聚合物的无固相冲洗液㊂钻进较完整㊁有轻度坍塌的地层,采用低固相有胶结性的优质泥浆㊂钻进未胶结或胶结很差的松散覆盖层时,在穿过覆盖层后下入套管护壁㊂钻进破碎㊁裂隙发育㊁掉块㊁坍塌或有不同程度的漏失地层,采用不同的优质泥浆做冲洗液;轻微漏失时可用增粘泥浆或堵漏泥浆,严重漏失时先进行54李振风:水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用第25卷 第1期堵漏,然后再进行钻进㊂3.5.2 冲洗液的应用表土覆盖层为第四纪层,钻探施工冲洗液首先为泥浆,钻入完整基岩,下好套管后,再换低固相泥浆㊂遇到岩石破碎㊁孔壁坍塌时使用植物胶 腐植酸钾低固相的冲洗液,随孔深增加添加适量润滑剂或乳化剂;在中深孔施工中,为减轻钻进过程中的摩擦阻力及提高冲洗液携带岩粉能力,采用H P A N -H P A M 不分散低固相冲洗液㊂如遇到破碎带㊁小裂隙,采取灌注水泥浆封堵护壁;遇到井壁坍塌㊁缩径时,使用防塌剂或超重泥浆作冲洗液,控制井壁失水量来保护井壁;遇到大的断层或溶洞时,只有通过下套管来把它彻底隔离,然后换径继续向下施工㊂4 钻遇问题及解决措施矿区岩层水敏性发育,岩石破碎,取心难度大,易发生钻头泥包㊁粘附卡钻及埋钻事故,严重影响了钻探施工的进度,给安全高效绿色施工带来极大的挑战㊂通过对矿区地层情况分析和对岩性的初步识别判断,并结合钻孔施工所遇的具体问题,采取如下解决措施:(1)调整泥浆性能㊂矿区覆盖层较厚,一开钻进时采用单管取心工艺,起下钻时间多,辅助时间长㊂且由于岩性松软,黏土质成分较多,泥浆造浆严重,滤失量大,孔内缩径严重,致使钻井效率低,反复扩孔,施工效果不佳㊂针对此种问题,在扩孔时对泥浆性能进行了调整,提高泥浆p H ,循环净化除砂,全井彻底循环更换,降低滤失量及含砂量,提高了钻进效率㊂(2)优化钻孔结构㊂针对钻孔憋泵㊁取心困难等问题,采取优化钻孔结构的措施,增大开孔口径,增加套管程序,同时实际施工中采用超前裸眼钻进优化钻孔结构,为下部孔段留足安全储备口径㊂在复杂地层钻进时可适当增加钻头外径,如采用N Q+1或N Q +2的方式,增大外环状间隙,降低缩径和卡钻风险,也降低了循环压耗㊁憋泵等问题㊂在取心困难的岩层中钻进时应降低转速㊁压力和泵量,应适当控制回次进尺长度和回次进尺时间㊂(3)针对粘附卡钻的现象采取措施㊂加强泥浆的封堵防塌能力,控制滤失量,钻孔上部采用粗分散泥浆护壁,中下部采用低固相冲洗液护壁,确保在孔壁形成薄而韧的优质泥皮㊂严格控制起下钻速度,减轻抽吸作用所造成的孔壁失稳㊂(4)面对矿区钻探施工工作量大㊁难度高㊁工期短等施工挑战,制定完善切实可行的施工保障方案㊂以技术管理为支撑,严格落实安全㊁质量㊁进度㊁环保等各项要求,为项目的安全高效实施奠定坚实的基础㊂5 绿色施工及创新应用针对该项目施工地层及矿区环境特点,从人员㊁机械设备㊁材料㊁方法㊁环保㊁监测6个方面,建立完整的环境保护保障管理体系㊂在该项目实施过程中,加强绿色施工建设,充分分析评估该项目对生态环境可能造成的影响,在钻探施工过程中制定并做好详细的环境保护措施㊂(1)减少对植被㊁土地㊁地下水资源的破坏㊂在满足施工要求的前提下,减少场地占用,保护好不影响施工的树木,影响施工的树木做移栽处理㊂(2)减少施工对环境的污染㊂对钻探施工现场泥浆冲洗液循环系统沟槽做好防渗处理,设置废浆池,废浆静置沉淀后,取回上层浆水重复利用,减少废浆排放,不能利用的废浆委托第三方清运处理,现场做好各滴漏油液收集,减少对环境的污染㊂(3)采用绿色㊁无害㊁环保型低固相冲洗液㊂减少施工中泥浆冲洗液对矿区以及周边环境的影响,钻探施工中所用冲洗液尽量采用低固相冲洗液,遇复杂地层必须使用泥浆时,才可使用泥浆作为冲洗液进行钻进施工,尽量选择不改变土壤性质㊁不伤害植被㊁不破坏水质的泥浆材料㊂6 施工效果与经济分析针对该矿区地层水敏性发育,钻进过程中井壁易失水缩径㊁坍塌,易发生钻头泥包㊁粘附卡钻及埋钻事故等复杂地层钻进难点[13-16],通过优化钻孔结构㊁合理钻具级配,采用金刚石绳索取心钻进工艺和低固相钻井液护壁技术,适当控制回次进尺长度和回次进尺时间,保证了钻孔孔壁的稳定性及工程安全,加快了施工进度,取得了较好的钻进效果㊂在本次坪宝地区宝山矿区钻探施工过程中,由于工艺合理,措施得当,通过科学部署,精细施工,每台钻机台月效率达到450m ,纯钻时间利用率达到80%以上,具体施工进度分析如图2所示㊂经现场验收,钻孔各项质量技术指标均满足地质设计要求,达到了本次地质找矿的目的,并赢得了业主方的好评,取得了较好的经济和社会效益㊂642024年2月地质装备图2 施工进度分析F i g .2 C o n s t r u c t i o n p r o g r e s s a n a l ys i s 7 结语通过本次坪宝地区宝山矿区水敏性复杂地层的钻探施工,积累了以下几点经验体会:(1)在项目施工进场前,应通过现场踏勘㊁查阅矿区以往地质资料等方式了解矿区工程地质㊁水文地质㊁环境地质等资料,全面准确地掌握矿区地质概况与岩层属性等基本情况,从而为现场施工方案的编制与实施提供指导性意见㊂对施工中可能遇到的问题,应采取针对性措施,以利于项目的实施㊂(2)针对项目施工过程中遇到的粘附卡钻㊁埋钻等技术难题,通过加强管理㊁优化钻进工艺等措施进行技术攻关,取得了良好的施工效果㊂同时,在地层条件允许的情况下,通过钻孔结构优化设计和选择合理的钻探设备及施工工艺可有效提高钻探施工效率㊁降低施工劳动强度和节约施工成本,也有利于项目的组织管理㊂(3)该孔钻探施工钻井冲洗液采用不分散低固相泥浆,对钻进中破碎㊁分散㊁水敏性地层具有较强的封堵㊁抑制孔壁坍塌掉块作用,能够满足现场施工的要求㊂该泥浆冲洗液携砂能力强㊁流动性好㊁配制简单㊁维护方便,能有效地保证了钻孔取心质量和施工进度㊂(4)应加强组织管理,钻孔事故主要在于预防,预防主要靠人㊁靠责任心,有了责任心就能减少一些由于责任心不强而造成的孔内事故㊂遇到井内情况不明时,不要忙于进尺,要先把钻具提上来,分析情况,做好预防再进尺㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1] 王达,何远信.地质钻探手册[M 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gA n d T u n n i n g ),2020,47(3):4448.84。
高压旋喷水泥浆护壁技术的研究与应用_陶建华
改良土壤、 加固土层技术， 已广泛应用于软基加固、 坝基防渗帷幕、 坝基及桥基的加固、 建构筑物临时支 护等工程领域。该技术按高喷钻具喷射通道 （ 喷管 的层数） 和喷射介质（ 浆、 气、 水等） 的不同， 有单管、 双重管、 三重管等方法。由于双管法、 三管法均需同 轴喷射压缩空气， 现有空压机的工作能力使其应用 深度受限， 而需采用旋喷水泥浆护壁的复杂地层孔 深较大， 因此只能使用单管高压旋喷法。 据相关实
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
探矿工程（ 岩土钻掘工程）
2014 年第 41 卷第 3 期
这一技术难题， 我们结合国土资源公益性课题的实 施开展了相关探讨， 通过借鉴高压旋喷桩加固地基 的原理， 创新性地研究了水泥浆高压旋喷固结护壁 法， 并在马坑铁矿区外围勘探钻孔中进行了试验应 用， 取得满意的护壁效果。 2 旋喷水泥浆护壁工艺原理与影响因素 高压旋喷成桩是我国 20 世纪 70 年代末引进的
收稿日期： 2014 － 02 － 21
《福建马坑铁矿钻探技术应用示范和科研基地建设》 基金项目： 国土资源公益性行业科研专项经费项目 课题（ 201011002 － 02 ） 作者简介： 陶建华（ 1956 － ） ， 福建省地质矿产勘查开发局总工程师、 教授级高级工程师， 中国地质大学（ 北京） 、 福州 男（ 汉族） ， 上海嘉定人， 大学兼职教授， 地质专业， 博士， 从事地质矿产资源勘查技术与管理工作， 福建省福州市五四路 285 号。
在复杂地层钻进中， 常用的护壁方法有套管隔 离、 泥浆护壁、 固结护壁 （ 如水泥浆固结等 ） 等。 然 而， 近年来， 在深孔钻探和部分特别复杂地层钻探 中， 遇到大量常规护壁方法难于解决的孔内复杂情 况， 给正常钻进带来极大的困难， 迫切要求探讨相应 的解决办法。 （ 1 ） 复杂地层钻进中， 常常由于操作工艺失当、 护壁措施不力等原因造成孔壁严重坍塌 。孔内一旦
泥浆护壁成孔施工技术_secret
泥浆护壁成孔施工技术目前，国内施工直径Φ3000mm以上的嵌岩钻孔灌注桩，由于孔壁圆环面积大，入岩较深，成孔周期又长，为了确保成孔施工时孔壁的安全，一般将钢护筒打入到基岩，采用全套管钻进施工方法。
在第四纪覆盖层较厚，而振动锤无法将钢护筒一次性打入到设计标高时，均结合吸泥机吸泥法击沉，但其吸泥深度受到河床地层的限制，在打入土深度较大时，采用“跟管钻进”法能将钢护筒打入深度提高到满足设计的要求，但其施工成本相当大，，即增加了造价，又延长的工期。
鄂黄长江大桥主5墩19根Φ3000mm钻孔灌注桩成孔施工时，由于所采用的钢护筒直径达Φ400mm，基岩的埋藏又较深，一般达25m左右，在实际击振护筒时，由于本桥址河床底标高－7～－11m处含硬质粘土层，无法利用吸泥机将其吸除后跟进护筒，大部分钢护筒一次性基本上只能打入到该层标高，如果要将钢护筒打入到基岩，则必需采用“跟管钻进”技术击振护筒。
由于受长江水每年汛期的影响，采用“跟管钻进”技术时，无法确保在6月份洪水期到来之前完成主墩水下基础的施工，因此，经过仔细研究，决定采用优质膨润土泥浆护壁成孔工艺。
本工程成孔地质条件是：河床底高程1.24～3.98m覆盖层为细砂及含砾中细砂和卵石层，其基岩埋深较大，基岩面高程在－20.77～－26.01m之间,岩面起伏较大,在3m直径截面内岩面最大高程差达4m估计钢护筒只能打入到－7左右标高，受打护筒时河水冲刷的影响，其入土深度只有9m左右，在长江上，钻进3米直径的大口径桥桩，打入护筒这么短，而由于下部岩体完成，抗压强度又大，基岩成孔工作量多达15m，其施工周期长达15天左右，目前国内算首例，在做泥浆护壁施工方案时，我们先根据桥址处河床底地层情况，从钻进工艺对孔壁稳定性来考虑,我们对钢护筒应打入的最小深度进行试算。
采取泥浆护壁的前题是合理的钢护筒入土深度，因为要求通过一定入土长度的钢护筒来建立合理的超压水头高度，同时结合优质膨润土泥浆才能达到泥浆护壁的要求。
复杂地层钻进护壁堵漏技术
西 部探 矿工 程
８ ７
复 杂地 层 钻 进 护 壁 堵 漏 技 术
董永 刚
（ 铁道 第三勘 察设 计 院集 团有 限公 司， 津 ３０ ５ ） 天 ０ ２１
摘 要： 铁路勘察过程 中经常遇到松散 、 破碎 以及含有孔隙、 溶洞等的复杂地层 ， 在这些地层中钻进因 孔壁不稳容 易发生掉块、 坍塌、 冲洗液漏失等复杂情况。对比分析 了几种护壁堵漏工艺， 出水泥浆 提 灌 注工 艺能够解 决复 杂地层 钻进 的难题 ， 结合 实例介 绍 了水 泥浆 的灌 注方 法和操作 流程 ， 结 出 了 并 总 灌注水 泥浆 的技 术要 求 ， 于 以后 钻遇 复杂地 层具 有借 鉴 意义 。 对 关 键词 ： 泥浆 ； 水 复杂地 层 ； 护壁堵 漏 中图分 类号 ： ２ 文献 标识码 ： 文章 编 号 ：ｏ ４ ７ ６ ２ １ ） ０ Ｏ ７ ０ ＴＥ Ｂ １ Ｏ —５ １ （ Ｏ １ １ 一Ｏ ８ － ３
１ 工程概 况
石郑线鹤壁特大桥位于河南省鹤壁市 境 内， 桥长 ６ ９． ８ 桥址 区地貌 为冲洪积平原 ， 势 由西 向东 ＮａＣ ３： Ｗ －１０ ｍＬ ： ０ ２ １ ３ 。该 配 方 泥 ９５ ９ｍ， 地 ２０ Ｐ ００ ４ｇ。 ｇ。 ． ｇ 倾， 地形平坦开阔。本桥址段线路沿京珠高速公路西侧 浆性能测试如表 １ 所示。 行进 ， 与既有京珠高速公路近似平行。 根 据勘 探揭示 ， 址 区地层 岩 性 为 ： 部 表层 覆 盖 桥 局 表 １ 护 壁 泥 浆 性能 表 第四系全新统人工堆积层（ 杂填土 ； 四系全新统 Ｑ ） 第 冲洪积层 （ ｐ粉质粘土、 Ｑ 】 ） 粉土 、 细砂、 中砂 ； 四系中 第 更新统冲残积层 （ ；ｄ 粉质粘土 、 ＱＨ ） 中砂 、 圆砾土、 细 粗 圆砾土 、 卵石土； 四系下更新统 冰积层 （ ｆ 粘土、 第 Ｑ１ ） 粗 圆砾 土 、 卵石 土 。 钻 进 过 程 中 ， 期 采 用 Ｐ 植 物 胶作 为泥 浆 时施 初 Ｗ ２ 钻进 施工 中遇 到的 复杂 问题 工很 顺 利 ， 是在 １ｍ 左右 的卵 砾石 层后 ， 但 ２ 冲洗液 突然 在该地层 中钻进 时 ， 壁 非常 不稳 定 。表 现 为钻 进 孔 十几秒钟水位下降 ｌ 堵漏失败 。实践证 明， ｍ， 对 阻力大 ， 钻具磨 损严重 ， 钻进 速度慢 ， 芯率低 ， 取 易发 生坍 漏失， 虽然泥浆能够在孔 塌漏失 ， 时负荷很大 ， 时发 生卡钻 。提 钻后坍 塌 于该种地层在采取优质泥浆钻进时， 提钻 严重 壁表 层形 成一 层泥 皮 ， 由于钻 孔破碎 、 松散 ， 下水联 通 地 的卵砾石又将钻孑填埋， Ｌ 下钻时钻具下不到底 ， 须重复扫 这层保护膜也显得很脆弱 ， 坍塌 孔； 若钻具折断后 ， 不易打捞。同时， 勘探区内所有施工 会通过孔隙流人孔 内， 的钻孔均发 生过 不 同程 度 的漏 失 ， 数钻孔 发 生 了轻微 情况 时 常发生 。 少 ． 漏失， 部分钻孔发生 了中等漏失 ， 个别钻孔则漏失严重， ３ ２ 套 管护壁 堵 漏 套管护壁堵漏适合大裂隙、 溶洞及强烈涌水 、 漏水 、 导致 无法正常 钻进 ， 必须 停 钻进行 堵 漏 。漏 失 主要 发 生 极其 松散 的堆 积层 和漂 卵砾石层 、 大 的溶 洞 、 较 架 在第四系松散 的卵砾石层。最具代表性 的是鹤壁特大 坍塌 、 空层 等地 层 。它 是 最 可靠 的 护 壁堵 漏措 施 ， 又是 最 但 桥， 孔号 Ｚ Ｄ一３ ５ ， ７ ８ 自开孔后不久 就发生 了漏失 。 贵、 最麻 烦 ， 而且 对 于复杂 地层且 位 置较 深 的情况 下 ， 下 ３ 几种 护壁 堵漏 措施 的对 比分析 人 套 管费 时费力 ， 往 要 下 几级 套 管 ， 故 隐患 多 。由 往 事 护壁 堵 漏是影 响钻 孔结 构设计 的关 键 因素 ， 针对 是 复 杂地层 非 常重要 的技术 措施 。通 常情 况下 ， 护壁堵 漏 于孔 壁 的不 稳定 造成 掉块 坍塌 阻碍套 管下 至孔底 ， 起拔 有 ３大措 施 ： 浆护 壁 堵漏 、 管护 壁 堵 漏 和 固结 材 料 套 管 十分 困难 ， 泥 套 复杂地 层 导 致 孔壁 不 稳 定 ， 易 使套 管 容
深部钻探泥浆护壁技术研究与应用
深部钻探泥浆护壁技术研究与应用蔡正水;朱恒银【摘要】随着深部钻探工作的深入开展,孔内施工条件空前复杂,有了更多的不可预见性,施工风险大幅度增加.钻孔孔壁的稳定成了工作的重中之重.因此,各个施工单位和机台都把泥浆的使用和维护,作为施工的重要内容去抓.本文从钻遇不同的地层着手,探讨泥浆在各种地层情况下的配比、使用、维护和废浆处理.【期刊名称】《安徽地质》【年(卷),期】2016(026)003【总页数】5页(P212-216)【关键词】泥浆体系;不同地层;泥浆性能;使用和维护【作者】蔡正水;朱恒银【作者单位】安徽省地质矿产勘查局313地质队,安徽六安 237010;安徽省地质矿产勘查局313地质队,安徽六安 237010【正文语种】中文【中图分类】P634.62泥浆与护壁技术的优劣是深部钻探成败的关键之一。
近年来，我们根据深部钻探及科学钻探需要，针对不同岩矿层、钻孔类型、孔深和口径开展了泥浆与护壁技术研究，并取得可喜的成果。
本文着重介绍其研究与应用情况。
1.1 松散软地层松散软地层主要为黏土、淤泥、砂、砂砾石、砾卵石、泥岩、灰岩等。
这类地层用泥浆护壁主要是增加孔壁地层颗粒之间的胶结力和孔壁地层的抑制性（黏土、淤泥层）。
关键措施是选择细分散泥浆体系，通过增加泥浆中的黏土含量，加入有机或无机增黏剂等方法来提高泥浆黏度。
体系中除黏土、Na2CO3和水外，往往加入提黏剂、降失水剂和稀释剂（或抑制剂）。
该泥浆体系的配方：膨润土10%～15%+CMC0.1%～0.5%（可选择低黏、中黏或高黏）+KHm（腐殖酸钾）2%～4%（或NaHm）。
主要性能指标：密度1.10～1.15g/ c m3，黏度2 5～4 0 s，滤失量≤15ml/30min。
该泥浆体系曾用于安徽霍邱和阜阳地区铁矿区第四系覆盖层（厚200～600m）、上海市地面沉降监测标孔、三维地质取样孔（第四系黏土及粉砂质黏土、砂砾层厚300～400m）、北京市地面沉降监测标孔、三维地质取样孔（第四系黏土、砂、砾卵石层最高厚950m）以及环境科学钻探，解决了孔壁缩径、超径、坍塌问题，完全满足松散软地层护壁要求。
泥浆护壁成孔灌注桩施工技术研究
泥浆护壁成孔灌注桩施工技术研究泥浆护壁成孔灌注桩是采用泥浆保护孔壁排出土后成孔，泥浆在成孔过程中所起的作用是多方面的。
它的施工是一项工序较多，技术要求高，工作量大，并需在一个短时间内连续完成的地下隐蔽工程。
本文首先介绍了泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程，然后介绍了施工中容易产生的几个质量问题及其处理方法。
标签：泥浆护壁成孔灌注桩；施工工艺；处理方法灌注桩的工程质量主要取决于施工工艺和施工水平。
与预制桩相比，其保证工程质量的难度较大。
泥浆护壁成孔灌注桩是采用泥浆保护孔壁排出土后成孔，在成孔过程中泥浆主要起到护壁的作用。
1 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺泥浆护壁成孔是采用泥浆保护孔壁排土成孔，而后安放钢筋笼，水下浇筑混凝土成桩。
泥浆护壁成孔方法有：正(反)循环回转钻成孔、正(反)循环潜水钻成孔、冲击成孔、冲板成孔等。
1.1 埋设护筒护筒是埋设在钻孔口的钢板制作的圆筒，其作用是保证钻机沿桩位垂直方向顺利钻孔，保护孔口防止孔口坍塌和提高桩孔内泥浆水头。
护筒与孔壁间的缝隙应用黏土填实，以防止漏水。
它的埋设深度，在砂土中不宜少于1.5mm，在黏土中不小于1m，出口高出地面30～40cm，防止地面水流入。
1.2 泥浆制备泥浆在成孔过程中的作用是护壁、携碴、冷却和润滑，其中以护壁作用最为重要、泥浆具有一定密度，如孔内泥浆液面高出地下水位一定高度，在孔内就产生一定的静水压力，相当于一种液体支撑，可以稳固土壁、防止塌孔。
此外，泥浆还能将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实，形成一层致密的透水性很低的泥皮，避免孔内壁漏水并保持孔内有一定水压，有助于维护孔壁的稳定，泥浆还具有较高的黏性，通过循环泥浆可将切削破碎的土石碴屑悬浮起来，随同泥浆排出孔外，起到携碴、排土的作用。
同时，由于泥浆循环做冲洗液，因而对钻头有冷却和润滑作用，减轻钻头的磨损，在成孔过程中，要保持孔内泥浆的一定密度。
成孔时应经常测定泥浆密度，并定期测定黏度，含砂率和胶体率。
泥浆护壁钻孔桩质量控制探讨
一
１ ８ 一 ０
广东建材 ２１ 年第 ４ 孔干 净 以后 ， 能浇 筑 才 验 来收 钻 。 当地质 报告 显示 地质较 好 ， 没有 断层 或夹 层 ， 量 取来 作 出最 终判 断 ， 而 应在 ３ ０分钟 内浇灌 水下 则根据 现场所 钻 出的岩 土情 况来 判 断 ： 钻 出 的岩土 为 水 下混 凝土 ， 且清孔 完 毕后 ， 若
关 键 词：钻孑桩； Ｌ 质量控制； 收钻； 清孔
由于钻 孔桩 钻 有 以下特 点 ： 应 面广 、 适 对施 工 现 场 泥浆 迅速补 充到孔 内， 如果 能保证 孔 内泥浆 面不 变就 不 周 围影 响 小 、 施工 机 械所 要 求 的 工作 面 小 、 为非 挤 土 必要 再处理 ； 是在不 可能保 证孔 内泥 浆面 不变 时应 加 桩 但 桩和 噪音 小等特 点 。 但是钻 孔桩 在施 工 时容易 出现一 些 粘土 来加大 泥浆 的稠度 ， 使泥 浆 的 比重 增 大来达 到护 壁
操 作 ， 施工工 艺如 下 ： 定位 一桩 机就 位 （ 其 桩 在就 位 前根 据 地质情 况埋 设钢 护筒 ， 备好 浆池） 一钻孔 一 收钻 。 桩 定位 与桩机 就位 易控 制操 作 ， 是钻 孔 与收 钻不 但
易操作 控制 ， 它要 求专业 人 员具 备相应 的专 业 技 能和专 业素养 。
质 量 问题 ， 坍孔 、 如 缩颈 和 由于提 前 收钻 而 导 致桩 的沉 的作 用 ， 不 能保 证 ， 若 则应想 其它 办法 了 。 比如 泥浆面 下
降超 标等 问题 。 这样 就需要 我们 特别 注意控 制钻 孔桩 的 降快 就 应立 即 停止 钻进 ， 桩机 迅 速退 出施 工孔 ， 目的 其
施工质 量和 预 防质量 事故 的发 生 。 孔桩应 从 两个方 面 是防 止 即时 出现 坍孔造 成工程 事 故 。 钻 然后 在桩 孔 内加 足 进行 质量 控制 ： 第一 ， 钻孔 桩成 孔 的质量 控制 。第二 ， 钻 够 多粘 十， 待浆面 稳定 后才可 以继续施 工 否则就 要加 水
泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺及控制要点
泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺及控制要点摘要：地下工程施工中会受到地F土层结构应力的影响，为了避免后期出现完整性差，稳宅性降低等问题，可以采取泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术提升可靠性。
泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术的合理使用可以增强地下结构的稳固程度，提升后期上部施工进度。
但是当下泥浆护壁钻孔灌注桩施工还不够纯熟，因此需要结合实际施工情况进行要点控制。
关键词：泥浆护壁：钻孔灌注桩：施工工艺结合地下土层具有的特殊性，施工企业在开展施工之前需要对施工场地周围进行深入勘察，了解地下土质结构情况，制定科学合理的设计内容。
泥浆护壁可以防止地下土层坍塌，沉降，通过水泥土浆进行护壁建设，保证地下施工的稳定性。
同时这种护壁方式与其他护壁方式相比具有更多优势。
文章主要针对泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺及控制要点进行了分析。
1、泥浆护壁概述所谓泥浆护壁就是指在水，膨润土，疑屮基纤维素和其他外加剂混合液体下进行钻孔灌注桩施工。
在泥浆护壁下地下钻孔灌注桩施匸可以降低静圧力，有效避免孔壁坍塌现象的产生，保持挖掘形状不变。
另外，泥浆护壁还能够对钻孔设备进行润滑和冷却的作用，辅助钻渣一同排出。
泥浆作为钻孔设备的润滑冷却剂可以在钻孔设备清洗的过程中对其进行冷却。
成孔之后就需要利用混凝土将泥浆置换出来，并保证地下形成较为完整的混凝土桩段，为孔壁的可靠性奠定基础。
泥浆经过孔壁表面朝土表渗透到一定程度以后就会在土颗粒上附着，这种附着作用可以避免孔壁透水。
泥浆可以为开挖做出支撑，降低淤泥渣层堆积，保证泵送时间速度，不会为后续钢筋混凝土之间的连接产生影响。
泥浆静止状态下使用大型设备开钻会造成孔壁坍塌，因此需要在泥浆粘度高于泥浆循环钻孔时粘度。
2、泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺泥浆护壁钻孔灌注桩施工中需要先进行护筒设置，安装钻孔设备，选择合适的钻头，最终实现成孔，在施工中施工人员应严格控制钻机钻孔速度，结合地质情况安排钻进速度，如表1。
在护筒埋设前应将泥浆设备运输至施工场地，使用成孔钻机设备保证钻孔精准度，在安装钻机的时候需要注意安装的各种测量数据控制，为后期作业提供质量保障。
砂卵石层泥浆护壁与旋挖钻进工艺
砂卵石层泥浆护壁与旋挖钻进工艺
砂卵石层泥浆护壁与旋挖钻进工艺
刘睦峰1, 2，彭振斌1，王建军1, 2，彭文祥1
【摘要】采用经典土力学滑动理论，分析砂性土地层的孔壁稳定性与泥浆护壁机理；应用岩石破碎学理论，探讨旋挖钻头的碎岩过程，在此基础上研究旋挖钻进的工艺方法、技术参数和泥浆性能指标。
研究结果表明：对孔壁起稳定作用的关键因素是泥浆的密度，随着泥浆密度的增大，孔壁稳定性增加；采用高分子聚合物泥浆，增加凝胶作用，能较好地解决旋挖成孔速度与孔壁稳定性之间的矛盾；孔内压力降低值随钻具提升速度的变化而变化，提升速度越大，压力降低越大，越容易造成孔壁不稳定。
【期刊名称】中南大学学报（自然科学版）
【年(卷),期】2010(041)001
【总页数】7
【关键词】砂卵石层；泥浆护壁机理；旋挖钻探工艺
旋挖钻机是我国近年来才引进发展起来的一种施工设备，该钻机具有机、电、液一体化高度集中、工作系统优化设计、在转场和现场移位灵活等优点，使旋挖钻进工艺具有成孔速度快、功效高和操作简单等特点。
郭峰等[1?4]着重从钻头的削土和碎岩机理对旋挖钻进工艺进行了研究；孔伟等[5?8]探讨了提钻过程中产生的负压对孔壁稳定性的影响以及一些常见的工艺控制问题。
在工程实践中，经常遇到因成孔速度过快而很难确保砂卵石地层的孔壁稳定等问题，从而制约了旋挖工艺的推广应用。
为此，本文作者借鉴徐奋强等[9?13]有关大直径灌注桩所取得的研究成果，结合石(家庄)武(昌)客运专线某桥址的工程地质特征，就砂卵石地层的泥浆护壁机理、旋挖钻头的碎岩机理、钻进工艺参数及泥浆性。
本钻孔灌注桩工程采用泥浆护壁钻进成孔的施工方法
本钻孔灌注桩工程承受泥浆护壁钻进成孔的施工方法。
一、施工预备1、施工前落实办好所需履行的各种审批、验证手续。
2、施工现场须备好处理各种孔内事故需用的器具。
备足施工所用的原材料和易损易坏的机械配件。
3、按施工要求布置好供水、泥浆池设施。
4、施工前做好各项设备的安装及调试工作。
5、开工前做好人员的培训和施工方案的交底和技术安全交底。
6、原材料按打算提前进场，并具有产品合格证和质保书，并准时送样复试。
7、施工前，与设计单位、业主、监理单位针对施工图纸进展会审及设计交底工作。
8、开工前应进展设备试运行和主机、辅机、电器设施和量测器具等状态的验收。
二、施工设备选择1、钻机的选择钻孔桩施工钻机其配套钻杆由于抗扭性能不强，常会发生钻杆断裂、掉钻事故，从而影响工程的进度和质量。
依据本工程的实际状况及我公司以往的施工阅历，选择扭矩为40KN·m 以上的XQZ-100 型钻机；钻杆选用方面，配套选用高强度抗扭法兰连接钻杆，以满足本工程施工之要求。
2、钻头的选择承受防斜梳齿钻头，以防止孔斜与提高钻进效率。
钻头除了防斜外，也增加了钻头的稳定性和刚度，及其耐磨性。
为防止扩孔，当钻直径为 1000mm 的孔时，钻头直径在 980mm，钻直径为 800mm 的孔时，钻头直径在 780mm。
3、导管与砼储料料斗的选择导管是水下灌注的主要机具，应具有足够的强度、刚度和良好的密封性。
因此本工程选择导管要求为：直径φ261mm，壁厚为 6mm，使用总长为 30m，每节为 2.5 m，并要求每节导管平直，定长偏差不超过管长的 1%，内壁光滑平坦、不变形，导管承受丝扣连接。
三、施工工艺流程护筒定位、埋设 钻机就位、验收材料进场、验收泥浆系统布置 泥浆循环 钻进成孔材料检测泥浆储存 扩孔施工废浆处置一次清孔、验收钢筋笼制作、验收安装钢筋笼安装导管 导管检查二次清孔、验收 混凝土供给水下砼灌注 坍落度检测灌注完毕、桩头保护 试块制作、养护竣工资料提交试块送检见施工工艺流程图〔如下〕 钻孔灌注桩施工工艺流程图四、施工方案 4.1 施工测量依据业主供给的测量掌握点，于施工现场上布置测量基线，测量基线经监理工程师验收合格后，再进展使用。
泥浆护壁成孔灌注桩施工
泥浆护壁成孔灌注桩施工泥浆护壁成孔灌注桩属于湿作业成孔，其关键是保证成孔和混凝土浇筑的质量。
施工工艺流程为：护筒设置T成孔、泥浆护壁一清孔一安放钢筋笼T水下灌注混凝土。
施工前应进行工艺性试成孔，数量不应少于2 根。
L护筒设置护筒是防止孔口土层和颗粒坍塌、坠落的设施，起到定位、保护孔口和导向作用。
成孔时宜在孔位埋设护筒，护筒设置应符合下列规定：(1)护筒应采用钢板制作，应有足够刚度及强度；上部应设置溢流孔，下端外侧应采用黏土填实，护筒高度应满足孔内泥浆面高度要求，护筒埋设应进入稳定土层；(2 )护筒上应标出桩位，护筒中心与孔位中心偏差不应大于50mm ;(3 )护筒内径应比钻头外径大IoOmm ,冲击成孔和旋挖成孔的护筒内径应比钻头外径大20Omm ,垂直度偏差不宜大于l∕100o2 .泥浆制备泥浆是由水、膨润土(或黏土)和添加剂等组成的浆体，泥浆是泥浆护壁成孔灌注桩成孔质量好坏的重要环节。
泥浆的作用为利用其与地下水之间的压力差控制水压力，使泥浆能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁，防止坍塌，同时稳定孔内水位，冷却钻具，带出孔内岩土碎屑。
泥浆的主要性能有泥浆比重、黏度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度等指标。
护壁泥浆应符合下列规定：(1)泥浆可采用原土造浆，不适于采用原土造浆的土层应制备泥浆，制备泥浆的性能指标应符合相关规范的规定。
(2 )施工时应维持钻孔内泥浆液面高于地下水位0.5m ,受水位涨落影响时，应高于最高水位1.5m。
(3)成孔时应根据土层情况调整泥浆指标，排出孔口的循环泥浆的性能指标应符合规范的规定。
(4 )废弃的泥浆、废渣应另行处理，不应污染环境。
3 .成孔正循环是泥浆经钻杆、钻具压入孔底，然后携带土层颗粒从钻杆钻具与孔壁的间隙返回地面的循环方式；反循环是泥浆由孔口经钻杆、钻具与孔壁的间隙流入孔底，然后携带土层颗粒从钻具、钻杆抽返地面的循环方式。
正、反循环回转钻机成孔钻进应符合下列规定：(1)成孔直径不应小于设计桩径，钻头宜设置保径装置；(2)成孔机具应根据桩型、地质情况及成孔工艺选择，砂土层中成孔宜采用反循环成孔；(3)在软土层中钻进，应根据泥浆补给及排渣情况控制钻进速度；(4)钻机转速应根据钻头形式、土层情况、扭矩及钻头切削具磨损情况进行调整。
海上超深钻孔灌注桩厚砂地层的护壁泥浆的配制与运用
海上超深钻孔灌注桩厚砂地层的护壁泥浆的配制与运用本文结合马来西亚槟城二桥主桥工程桩基施工实例，主要介绍了海上超深钻孔灌注桩厚砂地层的护壁泥浆的配制方法，以及护壁泥浆在钻孔桩成孔各个过程中的运用，为今后类似工程提供参考和借鉴。
标签护壁泥浆；槟城二桥；海上超深钻孔灌注桩1 引言近年来,在桥梁基础工程中,钻孔灌注桩基础占据着越来越重要的地位。
随着钻孔桩向大直径、高深度的发展,孔壁防护已成为钻孔桩成孔技术的主要研究课题之一。
孔壁防护分为全护筒防护和泥浆护壁防护,全护筒防护主要应用于小直径短桩。
对于超长大直径桩,采用泥浆护壁反循环钻进是其施工的主要形式。
护壁泥浆可形成泥皮保护孔壁,并具有增加孔内液体密度、清除钻头土体、冷却钻头和提高钻进速度等作用。
因此,泥浆配制的好坏是钻孔作业成败的关键。
在实际工程施工中,由于地质条件复杂多变,若泥浆配比不适应地质条件,就容易出现塌孔或扩孔现象。
马来西亚槟城二桥主桥工程区域覆盖层以砂层及粉砂层为主，钻进及清孔过程塌孔可能性大，对护壁泥浆性能要求高，配置出适合本工程的泥浆对主桥桩基施工极为重要。
2 泥浆制配按照马来西亚JKR标准，泥浆要求使用淡水膨润土泥浆，中国跨海大桥的海水泥浆制作经验无法得到业主认可。
根据国内相关桥梁工程施工经验及主桥地质情况，泥浆的研究配置采取的技术路线如下：2.1 充分了解泥浆材料的各种性能纯碱：即碳酸钠（Na2CO3），在水中容易电离和水解。
其主要作用是增大pH值，使土颗粒进行分散，增加表面负电荷，来吸附带正电荷的钻屑，使泥浆悬浮钻屑效能更好。
纯碱具有充分分解膨润土、增加pH值、提供成孔所需的碱性环境、有效减少沉淀速度和沉渣厚度的作用。
羟甲基纤维素（CMC）: 减少泥浆的失水，提高泥浆粘度。
聚丙烯酰胺(PAM):其突出功能是提高泥浆的粘度,其增粘效果远大于CMC。
聚阴离子纤维素（PAC）: 为CMC的衍生物，能在海水中不降粘，具有提高泥浆的粘度，与土质形成结构性溶剂水化膜，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并降低失水量的作用。
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钻进厚覆盖层时改良PAM泥浆护壁工艺探讨本文作者(江宁),请您在阅读本文时尊重作者版权。
钻进厚覆盖层时改良PAM泥浆护壁工艺探讨
摘要:我们在豫东平原钻探时,试验总结出了一种泥浆,Na-HPAN-KHm-GSP泥浆。
经在豫东钻探实践证明,该泥浆完全适应巨厚新地层中钻进(无胶结沙及粘土中),可以保证遇流沙层不跨孔,遇粘土层不缩径,事故率极低。
该泥浆在豫东新蔡铁矿钻探中发挥了重要作用,产生了巨大的经济效益。
值得类似地层钻探时参考。
关键词:泥浆改良钻孔护壁
一、地层及前期施工情况
河南新蔡磁铁矿普查区,位于河南豫东平原,第四系地层厚度大,一般为650～750米。
其中流沙层累计厚度在100～180米,属无胶结的细沙,钻进穿过该流沙层时极易垮塌埋钻,又因该区地层中的粘土层,易造浆和缩径夹钻。
最上层100米左右是亚砂层堆积物,地下水活动很丰富,其余均为胶结松散和无胶结的小卵石夹细沙堆积层。
该区孔深一般设计在1100～1500米左右,见矿深度在950～1450米。
以前施工时,全部采用PAM泥浆护壁,结合下套管护壁工艺,有些钻孔甚至要两路套管,才可以安全穿过750米左右的覆盖层,无一裸孔成孔案例。
巨额的管材费用增加了成本,影响了施工效率。
2007年10月我公司开始进入新蔡铁矿区钻探施工,702号孔设计孔深为1150米,使用一般的PAM泥浆施工,由于无法保持孔壁完好。
孔内形成的“大肚子”,经常发生钻杆在孔内折断的事故,而找不到事故钻杆的头。
孔壁垮塌厉害,最后事故越来越严重,几十米的钻杆断入孔内竟“不翼而飞”,上下钻具也碰不着它。
该孔施工深度在905.30米处,全孔报废。
先后施工用时270天。
我公司在施工该矿区的801号孔时,在孔深达到891.45米时发生同样的事故,历时240天,终因事故导致全孔报废。
在我们进入该矿区施工之前,已有其他兄弟队在此施工过8个钻孔,全部在800～900米孔深时,因泥浆使用不当,无法继续往下施工而报废。
在这种情况下,我公司开始试验适合本区厚覆盖层钻进的护壁泥浆。
经过精细试验,确定了适用巨厚松散沙层(该区)裸孔钻进的护壁泥浆。
并定名为Na-HPAN-KHm-GSP泥浆。
二、试验选定护壁泥浆配方
根据以前施工护孔的失败教训和新型泥浆理论,针对该地区地层,确定需要解决的矛盾是覆盖层胶结差而且层厚、流沙层多易垮塌、互层的泥岩水敏性强易缩径、砂侵粘土侵严重,我们拟定选用流变性能好,比重偏大,泥皮薄而韧,强抑制性的泥浆,对此进行实验、筛选,以求得优良配方。
在试选的细分散泥浆、石灰钙处理泥浆、聚丙烯酰胺处理泥浆(简称PAM-Ca)、聚丙烯腈钠盐钠处理腐植酸钾泥(简称Na-HPAN-KHm-GSP泥浆),四类泥浆中,每类设计三种不同配方的泥浆,从中选出最佳配方。
在选出的四个最佳配方中进行对比,最后确定使用Na-HPAN-KHm-GSP浆。
四个配方的泥浆性能见附表。
为了进一步考察这四组泥浆的性能,并从中发现Na-HPAN-KHm-GSP泥浆的KHm加量,泥浆性能调整范围较大的现象中确定KHm的最佳加量,我们也做了一些测定,还是以附表中的加量最为理想。
由实验数据及泥浆性能分析可见:
①用造浆土,且造浆土碱粉(NaCo3)的加量相同,比重一样的泥浆中,石灰钙处理泥浆失水量较大,细分散泥浆次之,在浸泡样的试验中,细分散泥浆中的样块最早全部垮塌(仅三小时),石灰钙处理泥浆的浸泡样三天后亦出现垮塌。
②PHP-Ca及Na-HPAN-KHm-GSP两种泥浆性能较为理想,但PHP-Ca泥浆仍不及Na-HPAN-KHm-GSP泥浆因为前者泥浆的动切力τd与泥浆的塑性粘度ηp之比τd/ηp﹤0.9(厘泊)泥浆的剪切稀释作用不明显,流动型状较差,且ηp表较大,提下钻影响井壁稳定,对除砂保持泥浆稳定亦不利。
Na-HPAN-KHm-GSP泥浆的动切力τd与泥浆的塑性粘度ηp之比为1.5﹤τd/ηp﹤3(厘泊)之间,由于ηp的值不大,泥浆的剪切稀释作用明显。
从而起到保护孔壁稳定的作用。
③在Na-HPAN-KHm-GSP泥浆中,以KHm加量1000～4000PPM为宜,ηp表较小,τd/ηp较大,失水量较小。
四个配方的泥浆性能对比表
泥浆种类配方及用料次序性能浸泡观察
细分散泥浆1、铜陵土粉13%
2、Na2CO37%
3、CMC 0.5% γ=1.07
粘度:22″～24″
PH值:9
失水量:15.6ml/30分钟1小时后出现局部垮塌,
3小时后全部垮。
钙处理泥浆1、铜陵土粉13%
2、Na2CO37%
3、Ca(OH)2200PPm
4、CMC 0.5% γ=1.07
粘度:22″～22″
PH值:9
失水量:17.4ml/30分钟1天后出现较大膨胀, 3天后全部垮塌。
PHP-Ca泥浆1、铜陵土粉13%
2、Na2CO37%
3、PHP 800PPm
4、CaCl2500PPm
5、CMC 0.5% γ=1.07
粘度:21″～28″
PH值:9
失水量:10.4ml/30分钟6天后出现
泡胀,
7天后全部垮塌。
Na-HPAN
-KHm-GSP
泥浆1、铜陵土粉13%
2、Na2CO37%
3、Na-HPAN 700PPm
4、广谱护壁剂(GSP)500PPm
5、KHm1000～4000PPm γ=1.07
粘度:30″～26″
PH值:8.5～9.5
失水量:9～7ml/30分钟
30天仍保持原状态未变
三、Na-HPAN-KHm-GSP泥浆使用成果
通过以上的施工教训,我们总结了施工经验,深入细致地分析了钻孔施工所用泥浆的性能及指标,经过对各种泥浆助剂的试验后,我们选用了改良后的PAM泥浆:Na-HPAN-KHm-GSP泥浆。
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钻进厚覆盖层时改良PAM泥浆护壁工艺探讨(2)
经新蔡001号孔施工证明,完全适用于该地区裸孔钻进护孔,全孔未发生过因孔壁不稳定而导致的事故,该孔于2008年4月20日开工,至7月10日终孔,历时82天,终孔深度1250.83米,岩矿层采取率达到91.5%,定为优质孔。
001号孔出现过数次钻杆、钻铤脱扣,岩芯管断落事故,但都是一次下丝锥打捞成功。
由于孔壁良好,泥浆性能稳定,全孔仅在750米孔深时彻底换过一次泥浆,平时仅作处理剂添加对泥浆调整,Na-HPAN的单项成本2.56元/米。
又如802号孔裸孔钻进至835米处发生了严重的卡钻事故(岩芯脱落),处理事故历时32天,上下钻达160余次,孔壁仍然完好,没有发生掉块和沉淀絮凝现象,事故处理完毕后,又因故停钻二十天,此后继续施工,孔壁仍然良好,一次下钻到底。
Na-HPAN-KHm-GSP泥浆的成功使用,使我公司目前正在施工的65800米铁矿详查工程的钻孔护壁难题得到解决。
厚流沙覆盖的复杂地层钻进,全部实现了裸孔钻进。
四、使用中的维护事项
1、由附表中可见,泥浆配制比重为1.07(该地区地下水活动比较丰富,且流沙层发育,靠泥浆压力与之保持平衡),加纯碱量为7%的原浆(与加入粘土粉之重量比),然后依次加入各种处理剂搅匀。
加料次序是,清水加入粘土粉(按水重量为13%)搅拌均匀后,再加个700PPM Na-HPAN(水解度25%),500PPM NaCo3,1000～4000PPM KHm,100PPM Na-HPAN(水解度25%)。
2、认真按规范要求布置循环槽、沉淀池,勤捞砂清砂。
3、每个台班在进尺7～9米左右,添加KHm1～1.5kg, CaCo30.1～0.3kg, Na-HPAN0.5～1kg(浓度7%),每天对泥浆性能指标进行认真测定,以决定各种处理剂的加量。
4、正确选择钻具的组合,保持合理的钻铤长度及重量,正常钻进中所使用的钻压,不得超过钻铤重量的80%,必须使用钻铤加压。
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