基础桩孔施工中旋挖钻具的选择分析

林 平

（湖南勘测设计院，湖南 长沙410000）

摘 要：在基础桩孔施工中，由于地理条件和地质构造的不同，钻具的选择也不相同。本文以实际工程项目为例，分析了基础桩孔施工中旋挖钻具的应用和选择，其目的是为相关建设者提供理论依据。

关键词：基础桩孔；旋挖钻具；钻进

科技水平的不断进步，使人们对工程项目建设的安全稳定性要求越来越高。然而，在实际施工过程中，基础钻孔施工所处的地质环境复杂，在很大程度上降低了桩孔施工的准确性与质量控制效果。基于此，相关建设人员应从实践出发，在明确工程所处实际地质条件情况下，利用最具适用性的旋挖钻具，进而最大限度保证工程项目基础桩孔施工的质量效果。

1 工程概况

以湖南地区某工程线路改造工程为例，根据工程所处的地形条件，施工人员采用了大型定向钻两管同时穿越的方式进行施工控制。由于实际穿越施工所处的地层环境为泥岩、－1粉质黏土以及－2粉质黏土，因此，施工人员应在明确基础桩孔施工过程中可能面临的问题的情况下，选用最具适用性的钻具。如泥岩强风化、硬塑以及节理裂隙发育等，旋挖施工人员采用螺杆钻具进行桩孔作业。

2 基础桩孔施工中旋挖钻具的应用问题

本工程施工建设人员在进行基础桩孔施工时，穿越段泥岩层对导向钻头产生较大的反作用力影响。这种情况下，导向孔的造斜与纠斜效果难以达到应用控制目标，使导向孔的施工轨迹与设计轨迹存在较大偏差。为此，施工人员选用的旋挖钻具应能满足工程改造施工的预期要求，施工作业过程中应设置导向孔参数。导向孔施工完毕后进行扩孔作业，要保证扩孔后管道曲线不会偏离导向孔施工的曲线。但实际施工中，扩孔管道曲线与导向孔施工曲线存在不同程度的偏离问题。究其原因，旋挖钻具存在运行故障，降低了施工作用的稳定性。经对已建基础桩孔施工采用旋挖钻具设备的效果进行分析发现，均存在不同程度的运行故障。表1为旋挖钻具应用故障及其产生原因和可供选择的问题处理方法。

3 基础桩孔施工中旋挖钻具的选择

以导向钻进穿孔施工方法为例，采用的旋挖钻具为螺杆钻具，又名泥浆马达，通常与牙轮导向钻头和有线或无线探棒装置配套使用。其施工过程为：钻杆与马达一起旋转直线钻进；当需要导向时，马达弯点母线与探棒12点方向调整一致，钻杆及马达外壳不旋转，只提供反扭矩和给进力，马达转子在泥浆泵的液力驱动下带动钻头旋转，从而实现导向钻进施工使用目标。

表1 旋挖钻具故障及处理方法

故障类型 故障产生原因 应用处理方法钻杆短节折断 承受大冲击载荷折断，疲劳折断属易损件更换；后夹持器夹紧钻杆短节开反转卸下泥浆马达运行异常 油箱缺油 补充液压油马达连接螺栓 受不均匀载荷振动影响取下螺栓，生绣口部位涂抹胶，待10h后再转动更换钻杆或校直钻杆泥浆搅拌系统 气油机不启动 检查电路，油路，风门线路断路，短路，开关失灵，修复；打开齿轮箱，调准档位和操作机构；拆开电磁阀，活动电磁阀芯，使其正常工作混浆泵漏水 密封圈与活塞磨损 更换密封圈与活塞设备钻杆变形 结进阻力大，给进量大泥浆泵不转电路故障、乱档或档位不到位以及电磁阀阀芯发卡

在岩石穿越扩孔钻进时，要在导向孔施工完成后，根据管径大小进行扩孔。目前，可供选择的岩石扩孔器有两种类型，即固定牙轮式扩孔器和更换滚刀扩孔器。前者主要应用于石油行业，将牙轮钻头牙轮掌作为切削工具，通过焊接的方式与扩孔器中心轴和底盘实现连接；而后者以可更换滚刀为切削工具。

牙轮式扩孔器的优点为：加工周期短，掌背倾斜，冷镶防磨合金、减轻磨损以及独有的牙轮防脱技术，适用于各种直径岩石扩孔器（更适用于中小直径），也适用于各种地层（口径220～1600mm），还能防止牙轮轴承损坏后牙轮落在孔内造成孔内事故发生。缺点为：由于牙轮本身所具备的结构特点，掌背磨损无法彻底解决，在钻进砂岩砾岩时容易引发故障；更换牙轮困难，要先切下旧轮子，修磨好后再焊上新轮子。

可更换滚刀扩孔器因其特有的双支点刀架支撑结构适用于中小钻机。如图1所示为常见的可更换滚刀扩孔器实图。

图1 可更换滚刀扩孔器实图

这种双支点支撑结构可更换滚刀岩石扩孔器解决了牙轮式结构扩孔器掌背磨损问题，使施工作业成本与橡胶密封牙轮式扩孔器相差无几，有效降低了基础桩孔的施工成本。可更换滚刀式岩石扩孔器主要应用于大钻机重载荷的大直径穿越工程，且对地层环境没有要求，能够作用于各类岩石地层。

本改造工程基于施工环境与基础桩孔类型，采用了可更换滚刀式岩石扩孔器来进行实际施工操作。

4 结语

综上所述，基础桩孔施工中旋挖钻具的应用，不仅要面临裂隙发育的地层施工环境，还需控制钻杆短节折断、泥浆马达运行异常、泥浆泵不转以及混浆泵漏水等问题。施工建设人员应充分结合工程项目施工现场为基础桩孔施工选取合适的旋挖钻具，避免桩基施工中钻具选择的盲目性，为有效降低成本、提高效益提供可靠保障。

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中图分类号：P634

文献标识码：A

文章编号：2096－2339（2017）05－0106－02

作者简介：林 平（1973－），男，湖南长沙人，本科，工程师，主要从事钻探施工。