旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时经常出现打滑现象

旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时经常出现打滑现象分析

旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时，经常出现打滑现象，即无阻力也加不压，无法钻进或钻进困难，从而影响施工进度及生产效率。本人经过长时间的施工及经验积累，也曾在众多泥岩地质基础施工，如：湖北天兴州，嘉陵江，汨罗等工程，对钻进泥岩有一定认识及见解，通过对地质.钻具及操作的整合.最终破解泥岩钻进难题。

（一）、泥岩概述

泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩及页岩等沉积岩类的岩石，因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色，这类岩石统称为红砂岩。红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式。多数红砂岩受大气环境的作用可崩解破碎，甚至泥化，故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化。泥岩是一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。一种层理或页理不明显的粘土岩。泥岩具有吸水、粘结特性。

（二）、打滑原因

施工过程中，如果干孔钻进泥岩，选用螺旋钻斗钻进效率较高，如果选用双底捞砂斗也可钻进，但负载较大；孔内一旦遇水马上出现打滑现象，因此打滑与水或泥浆有直接关系，所以泥

岩打滑主要原因由以下几点组成1泥岩的硬度，2水或泥浆润滑作用，3泥岩吸水软化等。

（三）、不同钻具钻进分析

1螺旋钻斗钻进水孔泥岩时，由于泥岩遇水软化，会把螺旋钻斗前端的锥头挤满泥岩渣土，形成一个整体，钻具便失去钻进作用，不能持续钻进后，水或泥浆便进入钻斗与泥岩之间而润滑，便形成打滑。

2用双底截齿钻斗钻进泥岩水孔时，由于截齿钻进方式是利用前端的合金头钻入，合金头很容易破入泥岩，但由于前端的合金头很短，固定合金头的截齿体必须跟进切入，但截齿体太钝，便形成阻力，由于截齿破入泥岩太浅，泥岩具有胶结性，从而达不到破碎效果，因此不能持续钻进，水或泥浆进入截齿与泥岩之间而润滑，便形成打滑。

3通过上述分析，泥岩胶结性好不易破碎，需较锋利的刀具，钻进切入较深，切入阻力小才能达到切削破碎的效果。

（四）、破解泥岩钻进

因此选用双底捞砂斗，切削式钻进符合上述分析。但实际捞砂斗也会出现打滑现象，不过其中包含众多因素

1.钻斗上的缺陷，比如中心定位尖不易过长过宽过钝，齿尖的角度及齿座之间的间隙，边齿的直径，斗齿的型号或齿尖磨损，最好通过改进，让齿尖长度高低落差，减少接触面积。

2.捞砂斗的直径，直径越大的钻斗，接触面积越大，越难以克服打滑，所以桩径较大可先选用较小直径的钻斗钻进。

3.克服打滑分析前面已讲到主要原因是由水或泥浆润滑引起的打滑，所以只要克服被软化的泥岩及表面的水或泥浆，就可克服泥岩打滑！克服后要持续钻进，水或泥浆便无法进入切削面，这样齿尖一直接触干地质，便可正常钻进。

4.操作操作上的控制非常重要，由于泥岩较硬，胶结性好，在水的润滑下想切入并不容易，首先把动力头提升到最高，之后必须控制动力头慢转，加压速度慢而持续，动力头与加压的速度一定配合好，如果加压行程完毕，没有切入泥岩，重新提升动力头继续钻进，一直到切入地质负荷上升，之后要持续钻进，当负荷过重时需提升动力头减轻负载，从而保护钻机部件。

当负载减轻时需继续加压，以防水或泥浆进入被切削面而降低摩擦系数。

5.打滑分类钻进时由于泥岩被软化，会出现两种打滑现象，一种为托底打滑，也就所谓的钻进泥层掉土打滑现象；而另一种是泥岩打滑，由于泥岩较硬本身钻进切削就较困难，而在水或泥

浆的润滑下便打滑，两者打滑是有区别的，因此一定分清打滑类型，才能有效地处理。

6.处理打滑分清两种打滑非常关键，处理方式也不相同，如果是泥岩软化托底打滑那就反转正传加压来克服，如果是泥岩较硬因水降低摩擦系数打滑，通过上述的一系列整合办法便可克服。泥岩因胶结物质和风化程度的差异，其强度的变化大，因此并不是所有泥岩都可用切削式钻进。

（五）、改进方案

一、钻具

钻进泥岩时，由于泥岩具有较强的硬度在结合泥浆润滑作用下，便出现打滑或难以钻进现象，可通过以下几点来优化钻具

1、优化钻斗：钻斗的阻力主要来源于齿尖和先导尖，因此可通过齿具的数量、位置、角度、种类、型号来降低阻力，先导尖可改变高度宽度，线性和点性接触方式程度来减低阻力

2、小直径钻斗：由于减小钻斗直径，能降低扭矩负载和增加加压力的压强，因此可以使用二次或三次成孔

3、技改钻斗：也可把双底捞沙齿座切割掉，在钢板上镶嵌截齿，改成双底入岩钻斗

二、钻杆

钻进泥岩时可使用两种钻杆，一种为摩阻式，需要钻斗提供阻力来传递加压力，还有一种是机锁式钻杆，可把钻杆锁紧传递加压力，可钻进强度较高的地层

摩阻杆特点：摩阻钻杆比机锁钻杆长一节，可钻进更深的基础。摩阻杆上提下放速度快，可提升钻进速度。无需机锁解锁，带杆几率小。由于摩阻钻杆靠钻斗阻力来传递加压力，因此钻斗必须形成反作用力，摩阻杆才能传递加压力

1．摩阻杆应用：

国内多数钻机配备摩阻钻杆，为了降低费用投入，首先要了解泥岩的强度，极限承载力和单轴抗压强度，如果极限承载力在500千帕以内，桩径为1米，那么就可以通过优化或技改钻具，结合操作是完全可以钻进

2机锁式钻杆：

泥岩强度较高时，需要巨大的加压力才能切削破碎，此时应选用机锁钻杆

2.1机锁杆特点：机锁杆比摩阻杆少一节，因此不能钻进深桩。机锁杆上提速度慢一些，因此影响钻进速度。机锁钻杆需机锁解锁，需要一定的技巧，操作不好有带杆几率

2.2使用机锁杆时，应配备双底入岩和螺旋以及筒钻，由于泥岩属沉积岩，具有片结构，因此泥岩软硬度不均，钻进较硬地层需机锁钻进，钻进较软地层可用摩阻段传递加压。无论是机锁还是解锁都需钻斗提供阻力，机锁和解锁顺序都是由内至外的过程，也就是从钻斗开始到动力头结束，虽然机锁钻杆能传递巨大的加压力，但是也需要操作控制，使用经验和技巧钻进，预防损伤钻杆

三、操作：钻进泥岩时，由于泥岩的特性，泥浆润滑，在加之桩径和钻斗因素，这一切都影响着钻进，随之也给操作带来困难

1原因：钻进泥岩时，出现打滑或无法钻进时，首先要找到原因，是钻斗的问题，还是地质强度问题，如果连原因都没搞清楚，又谈何的解决

2加压方式：

2.1摩阻杆加压：使用摩阻钻杆时，开始应持续加压，直到负载上升后在点加压，此加压方式可弥补摩阻钻杆缺陷

2.2机锁杆加压：虽然机锁钻杆通过锁紧钻杆可以传递巨大加压力，但也需控制加压方式，当钻机前方履带快被加压支起时，说明加压过急或不进尺，此时不可继续加压，应确定原因，比如是否地质太硬而加压过急造成，是否钻具存在缺陷，钻斗是否钻满，斗底是否被糊住造成托底