高精度钻孔成孔工艺及特殊情况处理

高精度钻孔施工工艺和特殊情况处理

在各种类型的钻孔中，有一类钻孔对孔的孔斜率要求很高，比如混凝土大坝中埋设监测仪器的垂线孔，大坝坝体中连接高低廊道的排水孔，定向钻进中的导向孔等，这类高精度钻孔的偏斜率一般不得超过1％，所以对钻孔施工来说，难度很大。本文特此总结笔者多年对垂线孔的施工经验，以期形成一套垂线孔施工的成熟工法。

一．对钻机的要求

在施工这类高精度孔之前一定要根据钻孔的要求选择最合适的钻机，一般钻孔采用XY-2或者XY-2PC钻机均可。相比较普通钻进而言，钻机重量稍微重些是有利于保证钻进质量的。开钻前检查好钻机是否运转正常，配件是否齐全。如果正常，要重点检查上卡盘和下卡盘在夹紧的情况下是否在立轴中心。上下卡瓦的中心和立轴中心误差不要超过1毫米。并且上下夹盘的中心以及立轴中心要在同一条轴线上。如果没有在同一轴线上要进行调整。调整方法如下：1：更换上下夹盘的卡瓦和和铜垫；2：将上下卡盘偏差较大方向上的卡瓦取下来，在卡瓦和铜垫之间增加薄铜垫，偏差多少就垫多少。另外还需要检查立轴，确保立轴径向不能晃动。

二．对钻杆和钻具的要求

钻杆要求尽量用50毫米的新钻杆与钻具，并而其要直。两端的连接丝扣要与钻具同心。竖机钻杆最好选用3m到3.5m的钻杆。当然也可以根据现在的情况来定，原则上还是不要过长。钻具的长度（包括盖头、岩心管、以及扩孔器和钻头）50公分-60公分的开孔钻具以及1.2米、2.4米和3米至4米的钻具若干根。钻具与钻杆大小要符合施工要求。后备若干同直径的盖头和钻头以及扩孔器。

三．钻机的安放与固定

钻机安放是一个比较重要的环节。首先要在安放钻机的地方打一个水平的混泥土地面，然后放好钻机。对垂线孔孔位时松开钻机的转角器，用水平尺调整钻机立轴，使其立轴中心线和孔的中心线一定要在同一条线上，然后锁死转角器。对好孔位后在钻机的四个角打上地锚，把钻机四个角锁死在地锚上。

四．造孔

钻机安放固定完后就要进行开孔，开孔在整个造孔中最为重要。开孔质量的好坏是整孔质量好坏的先决条件。把开孔钻具拧紧在竖机钻杆上，上下卡盘一起卡紧。低速进行钻进。如果孔位地表不平，开孔时容易跑偏。我们要先人工在孔位处凿出几公分深的引孔，再进行机械低速钻进。要是地表太硬人工无法凿引孔时，可以用钢筋加工井架，井架内径的大小和钻具直径一样。然后把井架的中心和孔中心对在一点上，把井架焊死在钻机上或者打地锚把井架锁死在地上。然后钻具通过井架低速进行开孔钻进。在开孔钻具打完后取出钻具，要求用角度水平尺进行孔的角度测量。如果角度偏差超过技术要求，就要水泥浆封孔凝固24小时后重新进行开孔。开孔质量达到技术要求后，钻具更换为 1.2m钻具再进行低速钻进到1.8m。钻完后然后更换2.4m钻具放在孔中，使钻具在孔中心后在用水平角度尺再次测量孔的偏差。合格后在进行钻进。如果不合格也是封孔待凝后重新开孔。2.4m的钻具钻完后再更换3至4米的钻具继续钻进。一般情况下我们要求每钻进5米要用仪器检测孔的质量。如果出现偏差，在什么位置处出现偏差就在那个位置注浆待凝后，更换长的新钻具下去低速进行扫孔钻进。纠斜方法贯穿于整个施工过程中，反复如此施工直至终孔。这种方法叫人工纠

正法。另外一种方法是扩孔纠正法，这种方法在硬岩层比较实用。比如设计是89毫米的孔用108的钻具扩孔。这种方法是89毫米的全孔已经钻进完，而且偏差不大于5%时才采用。扩孔时扩孔钻具要长，钻机转速在每分钟100到300转之间。扩孔速度不要过快。还一种是机械纠正法：在每隔5至6米的钻杆接头上加焊对中器。对中器的做法：用1公分的钢板在车床上车一个内外和钻杆接头、岩心管内径一样大的圆盘。在圆盘四周均匀割4至6个缺口用于过水和钻渣。把加工好的圆盘焊接在10至15公分的长的岩心管内。分别在岩心管两端均匀焊6到8个耐磨块。焊接好的岩心管外径不要大于钻具盖头的外径。把加工好的对中器焊接在钻杆接头上，并连接在钻杆上。在下钻时随钻杆一起下到孔内。在钻进时增加导向减小钻杆的弧形甩动。提高钻孔质量。

五．在钻进中要注意的事项

施工垂线孔正常钻进的转速不能过高，一般300至500转之间，转速太高离心力越大越不容易把握钻孔的质量。还有钻孔压力也不能过大。转速过高或者压力太大都易造成孔内钻杆钻具过分弯成弓形，钻出来的孔径偏大，孔径大就造成孔对钻具的导向性差。在孔浅的时候偏差不是很明显，随着孔深的增加偏差就越大。而且偏差也越来越不易修正。还有就是钻头的选用与钻灌浆孔一样，对于地层较硬的要选用软胎体钻头30度以下的钻头，地层较软的地方选择硬胎体钻头，一般是35度以上的钻头。水的作用是冲出钻渣和冷却钻具的。对水的大小要求要适合。打钻的水量过小，钻渣冲不出来孔内沉淀太多、费钻头和进尺慢，并且容易出现钻头冷却不够烧钻或者埋钻等事故。水的大小以能够把大部分岩粉带出孔就可以。一般直觉的判断是岩粉水太清则表明水量过大，岩粉水过浓水量太小。只有水量合适，让钻头踩岩粉进行钻进又能让水把大部分的岩粉冲出孔外，这是最理想的水量。在钻进过程中如果突然出现进尺过快，一定要打反压力，不让进尺速度过快。

六．特殊情况处理

地质条比较破碎的岩层中在施工垂线孔时钻进到一定的孔深后孔内沉淀有很多，随着孔深的增加沉淀也不停在增加。使钻进无法正常进行。我们可以采用在钻具的盖头上加焊沉渣管。沉渣管的加工方法如下：取一段2米到3米与钻具同口径的岩心管，一头切为30度以上的斜口，一头保持平口。把平口与钻具上的盖头上端对焊起来，对接要求与钻具同心。随着现在提供的盖头的不同，现在有的盖头一头有正扣用来连接岩心管。一头是反扣，就可以用来连接沉淀管。我们就可以把取来的岩心管一头车上反扣，一头切为30度以上的斜口。然后直接把岩心管拧在钻具盖头的上端。加工好沉淀管后在下钻继续钻进，钻进速度不要过快。钻进50厘米到1米后起钻。把沉淀管内渣冲出来，在下钻继续捞渣钻进直至把渣捞完后，才只下钻具继续正常钻进。如果地层太碎无法把渣捞完，就搅黄泥或者搅膨润土制浆或制拌树脂胶用压力注浆泵（200比40的泵或者DW-200变量泵）供浆循环打钻。这种方法类似于冲击钻造孔，可以将孔内的渣冲出来同时也冷却了钻头。而且可以固壁减少孔内掉块卡钻具。如果孔内掉块严重。就要进行水泥浆灌注，灌注位置在掉块位置的上部卡塞，压力灌浆凝固后在进行扫孔钻进。比方在20米的位置掉块卡钻无法正常钻进，就在20米以上（19米至19.5米）的位置卡塞进行压力灌浆。灌注的浆量不要过多或者过少，在几百公斤到一吨之间。待凝后继续扫孔钻进。在扫孔中一定要注意钻孔压力不要过大。因为孔内原始地层和凝固的水泥硬度不同，压力过大扫孔容易扫偏。在不同位置掉块就在不同位置灌浆扫孔钻进，反复如此直至终孔。

七.结语

1.高精度钻孔要求钻孔设备合适，钻机的导向部分和钻杆能保证必要的精度，以保证钻孔的精度能满足设计要求。