绳索取芯钻探施工技术

表’ 绳索取芯钻头所需钻压表 钻头直径 .&&1 钻压 .9:1
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绳索取芯钻具简介 双管 当捞 双管部分包括外管总成和内管总成。 ! 打捞机构。
取岩芯时， 打捞器上的打捞钩抓住捞矛头， 将取芯管提出孔 外。 内管总成进入外管总成后， 实现弹卡自锁， " 弹卡机构。 防止由于振动等原因使弹卡并拢而导致内管总成上窜。# 悬挂机构。当内管总成到位后， 悬挂环座落在座环上， 保证 卡簧座与钻头内台阶之间有一定间隙， 以便外管单动灵活。 内管总成到达预定位置时， 地面上水泵压 $ 到位报信机构。 力表的读数突然变化， 即可调整水量开始钻进。 % 岩芯满管 或堵塞报信机构。 岩芯满管或堵塞时， 导致地面上水泵压力 表读数升高， 起到报警作用。 & 调节机构。调节内管总成中 卡 簧 座 与 钻 头 内 台 阶 之 间 的 间 隙 ， 保 证 其 间 隙 量 为 !% 起缓冲作用来保护内管和 $&&。’ 缓冲机构。卡取岩芯时， 卡簧座。 单动机构。 分离内管和外管， 实现钻具外管单动， ( 内管相对外管静止。 容纳和卡取岩 ) 容纳与卡取岩芯机构。 芯。 扶正内管， 使卡簧座对正钻头内孔， 以便岩 * 扶正机构。 芯顺利地进入内管， 减少岩芯磨损， 提高岩芯采取率。
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武孟元， 王险峰： 绳索取芯钻探施工技术 水科学与工程技术
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到位报信 当内管总成到达外管总成中的预定位置时，悬挂环座
!""# 年第 $ 期 !&5 6 (""94!"7$""8($7$&"5 6 ("":$!%&/ 元 6 2。 #"$"! 提高岩芯采取率
绳索取芯施工钻进中外管单动， 内管相对静止。钻进中 不仅避免了冲洗液直接冲刷岩芯，同时还避免了机械力对 岩芯的破坏作用。岩芯装在取芯管内不再磨损， 并可随时用 打捞器将取芯管提出孔外， 岩芯采取率可达 .&3以上。
!"#"! 报信机构压力表压力的选定
报信机构压力表压力的大小，与孔深和地层岩性有关。 在张河湾抽水蓄能电站坝基帷幕灌浆钻孔施工过程中， 对报 信机构压力表压力的正常值进行了总结和分析， 列于表 ,。
表, 报信机构压力表压力的正常值 孔深 425 "’(& 压力值（ )*+ ） "%!’"%$
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绳索取芯钻进参数及报信机构 金刚石绳索取芯钻进效率取决于钻进参数 的 选 择 ， 即
直径的钻杆， 在钻具里 面套装一根取芯管， 在钻进过程中， 岩芯缓慢地装在取芯管内。当回次进尺终了， 岩芯装满取芯 管时， 采用带绳索的打捞器， 从钻杆中把取芯管提出 ， 提取 岩芯后， 又从钻杆中把取芯管放到孔底， 继续钻进。绳索取 芯与普通钻进取芯相比， 具有可控制钻孔偏斜度、 提高钻进 效率、 降低工程成本、 提高岩芯采取率、 减少孔内事 故 等 优 点； 尤其在钻穿复杂地层方面， 有着其它取芯技术无可比拟 的优点， 因而被广泛应用。
钻 孔 是实现灌浆的先决条件， 钻孔方向正确与否， 对灌 浆效果起到重要作用， 只有严格地控制钻孔偏斜度， 才能保证 灌浆质量。01&. 规格的钻杆和钻具外径仅差 !22， 提拨稳定， 连接起来不易弯折， 并且在钻进过程中， 钻杆可以起到全孔导 向的作用， 能够有效地控制钻孔偏斜度。一般情况下， &"2 左 右的钻孔， 孔底偏差均在 "%&2 以内， 偏斜率均小于 (3。
配合孔底磨钻头技术 使用金刚石钻头钻进坚硬地层时，经常会出现钻进
“ 打滑 ” 现象， 即孕镶金刚石钻头胎体底唇面被“ 抛光” ， 钻 进 不进尺 。遇到这种情况时， 普通钻进工艺需要提钻换钻 头， 或提钻后对钻头在孔底进行一次研磨， 这样不仅增加 很长的辅助时间， 还增加了钻头消耗量。 采用绳索 取 芯工 艺， 不需要提出全套钻杆， 只需用打捞器将内管提出， 将石 英砾一粒一粒沿钻杆通道相继投入孔内，再投 入内 管 ， 对 钻头进行研磨。使孔底磨钻头变得简便易行， 可以 随 时随 地地使用，尤其是遇到浅薄的坚硬地层且埋深 较深 时， 效 果更加明显。因 此， 绳 索取 芯 工艺 能很 好 地适 应 孔底 磨钻 头技术， 保证孕镶金刚石钻头胎体及时出刃， 维护正常钻 进。
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冲洗液量 在金刚石钻进中， 冲
表! 绳索取芯钻头所需转速表 钻头直径.&&1 )/ 0) 转速 .; * &<=1 -""%’""" #""%-""
洗液除冷却钻头和排除岩 粉外，还有调节金刚石钻
头 胎 体 正 常 磨 损 的 作 用 。 表 $ 绳索取芯钻头钻进泵量表 0) 表 $ 列出了两种不同直径 钻头直径 .&&1 )/ 绳索取芯钻头所需泵量。
〔 收稿日期〕 !""#,"!,!-
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报信机构 报信机构是在进水管上安装 ’ 根缓冲管，并在缓冲管
顶部安装 ’ 个压力表， 通过压力表读数的变化， 了解孔内各 种情况。
〔 作者简介〕 武孟元 .’/0$,1 ， 男 . 汉族 1 ， 河北辛集人， 助理工程师， 主要从事水利工程施工技术管理工作， （ 234 ） ’$#"$$/#05’ 。
参考文献：
［ 孙志峰 % 钻探灌浆工［ (］ )］ % 郑州 ; 黄河水利出版社 <(..&% ［ 汤风林 % 岩芯钻探学［ !］ )］ % 武汉 ; 中国地质大学出版社 <(../%
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转速 转速是影响金刚石钻进速度的重要因素。钻头在某一转
速下， 金刚石磨损量最小， 转速过快或过慢， 金刚石磨损量均 会增加。 孕镶钻头的圆周线速度在 ’()%$& * + 范围内较合适， 小 直径钻头应采用高转速， 大直径钻头则采用较低的转速。表 ! 列出了两种不同直径绳索取芯钻头所需转速值。
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提高效率降低成本 提高施工效率。 绳索取芯能够实现不提钻而采取岩 （ (）
芯， 当岩芯装满岩芯管时， 不用提 升 全 套 钻 杆 ， 而是采用带 绳索的打捞器， 从钻杆中把取芯管提出来， 从而减少了提 钻次数， 大大减轻了工人的劳动强度。尤其是在 回 次 进 尺 受到空间限制时， 其优越性更加明显。在张河湾 抽 水 蓄 能 电站帷幕灌 浆施 工中， &"3 的 灌 浆 孔 在 廊 道 内 ， 廊 道 净 高 根据钻机选型， 回 次 进 尺 仅 为 (2 。 以 孔 深 &"2 计 $%&2 ， 算， 采用普通的钻进工艺， 每 孔 提 钻 次 数 至 少 要 &" 次 ， 而 采用了绳索取芯工艺，每孔提钻次数一般在 & 次 以 下 ， 提 钻次数降低了 ."3 。极大地提高了钻进效率， 减轻了工人 的劳动强度。 （ 降低工程成本。在口上水库帷幕灌浆施工中， 采用 !） 金刚石单管钻具施工每个台班进尺 $2 左右，每个钻头进 尺 &2 左右， 绳索取芯施工， 每个台班进尺为 ,2 ， 每个钻头 进尺 /%&2。绳索取芯钻进效率提高了 $$3 ， 钻头寿命延长 了 &"3 。 钻进每 (""2 岩石， 金刚石单管钻具工艺消耗 !" 个钻 头 4!/&225 ， 单 价 为 $"" 元 6 个 ， 用 时 $& 个 台 班 ； 绳索取芯 工 艺 消 耗 ($ 个 钻 头 4!/&225 ， 单 价 为 $&" 元 6 个 ， 用 时 !& 个台班， 地质钻机台班费（ 为 (-"%## 元。 以上数据计 $"" 型） 算出使用绳索取芯每米降低的工程成本，即： (-"%##74$&8
泵量 .> * &<=1
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金刚石绳索取芯钻进的钻压、 转速、 冲洗液量 $ 者相互 配合、 互相制约， 施工中应根据岩性和技术条件， 通 过试 验 选择最优的配合关系。
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打捞器 打捞器是绳索取芯钻具中必不可少 的 专 用 配 套 工 具 。
! 打捞机构。打捞钩抓住捞矛头，带动双管部分的打捞机 构， 将内管总成提升到地面。 " 绳卡机构。连接打捞器和绳 索取芯绞车。 用打捞器 # 送入机构。将脱卡管套在重锤上， 将内管总成送入孔底。 使打捞钩松开捞矛 $ 安全脱卡机构。
钻压、 转速和冲洗液量 $ 个参数。
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钻压 当加在钻头上的压力高于所钻岩石 的 压力 硬度 时 ， 岩
石就由表面破碎转为体积破碎；但当压力接近或超过金刚 石本身抗压强度时， 金刚石开始破损。另外， 随着钻压的增 加， 金刚石的磨损量也增加， 因此钻压有一个最优值。绳索 取芯钻进和普通标准金刚石钻进有所不同，因绳索取芯钻 头胎 体 壁要 比 标 准 钻 头 厚 !&& ， 底面积相对较大， 而钻杆 与孔壁的间隙小，所以钻 压应增大。表 ’ 列出了两 种不同直径绳索取芯钻头 所需钻压值。
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结语 我局于 !""! 年引进了绳 索 取芯 钻探 工 艺， 经过 几 年
的应用， 在地质钻探， 岩石基础钻孔和砂砾石地层造孔灌 浆方面， 取得了一些经验， 收到了很好的效果， 获 得 了良 好 的经济效益和社会效益。绳索取芯工艺钻具 结构 简单 ， 性 能可靠， 使用方便， 并且使用范围较广， 尤其是在狭 小的 空 间， 复杂地层的施工中， 具有普通钻进工艺无法比拟的优 越性，绳索取芯在水利水电地基处理施工中有很广阔的应 用前景。