風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆探工藝在巖土工程中的應(yīng)用
風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆探工藝是以壓縮空氣作為動(dòng)力帶動(dòng)孔內(nèi)沖擊器工作，鉆頭以沖擊一回轉(zhuǎn)破碎巖石，同時(shí)利用高壓氣流作為攜粉介質(zhì)。這種方法克服了常規(guī)鉆進(jìn)中單一的切削破碎缺陷及泥漿攜粉帶來的漏失及孔壁坍塌等缺點(diǎn)，具有鉆進(jìn)效率高、成孔質(zhì)量好且成本較低的優(yōu)勢(shì)，是破碎堅(jiān)硬巖石層及松散的漂卵石地層的首選鉆探工藝。
然而，風(fēng)動(dòng)潛孔鉆探工藝的效率，受關(guān)鍵設(shè)備——空壓機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓——制約較大，且破碎地層漏風(fēng)、塌孔、返渣率低，因而必須因地制宜，采用本文所介紹的工藝方法以提高風(fēng)動(dòng)潛孔錘在復(fù)雜地層中的鉆進(jìn)效率。
1．巖土工程施工常用的潛孔錘鉆具組合和鉆進(jìn)參數(shù)
1．1鉆具組合
Φ50（Φ73）變通鉆桿+Φ90-110沖擊器+Φ110-Φ130球齒沖擊鉆頭。
1．2鉆進(jìn)參數(shù)
風(fēng)量：9—12m3／min
風(fēng)壓：0．5—0．7Mpa
轉(zhuǎn)速：25-30r／min
鉆壓：300—500N
2．偏心潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝
在松散破碎復(fù)雜地層鉆進(jìn)，尤其是錨桿土釘類水平孔鉆進(jìn)中，塌孔卡鉆一直是造成鉆效低甚至鉆孔鉆具報(bào)廢的難題，我們通過實(shí)踐研究采用偏心潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝較好地解決了這個(gè)難題。偏心潛孔錘跟管鉆進(jìn)是利用偏心潛孔錘在破碎地層跟管鉆進(jìn)克服所遇到的塌孔、卡鉆、漏氣等問題，使返渣效率大幅度提高而空壓機(jī)耗風(fēng)較少，因此，鉆孔質(zhì)量高，鉆進(jìn)效率大幅度提高。如我院在某導(dǎo)彈試驗(yàn)區(qū)高邊坡治理錨索工程施工中，鉆孔所遇地層0-15m為中等風(fēng)化花崗巖，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，用Φ90沖擊鉆配Φ110偏心鉆頭，跟Φ168護(hù)壁套管，鉆進(jìn)時(shí)速在3-5m／h而相同地層未用偏心潛孔孔錘，出現(xiàn)塌孔、卡鉆，每孔鉆探時(shí)間少則一個(gè)班，多達(dá)幾天，鉆進(jìn)效率極低，且鉆探事故頻繁，經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆，導(dǎo)致鉆孔鉆具報(bào)廢。
3．螺旋鉆桿用于潛孔錘鉆進(jìn)工藝
潛孔錘鉆探工作的效率高低，取決于關(guān)鍵設(shè)備——空壓機(jī)的性能好壞。一般來說，鉆孔深度、孔徑愈大，巖土體愈破碎，則要求空壓機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓愈大，然而，一般單位多數(shù)有6-12m3／min高壓空壓機(jī)，在施工深度大于20m的破碎巖土體中，常出現(xiàn)上返氣流小、大顆粒吹不上來、重復(fù)破碎、加桿困難、埋鉆等事故，利用兩臺(tái)或多臺(tái)空壓機(jī)并取送風(fēng)，其管路連接復(fù)雜，而且不經(jīng)濟(jì)。
螺旋鉆具有自動(dòng)提屑功能。當(dāng)鉆桿以高于某一臨界轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，鉆屑能自動(dòng)地沿螺旋葉片上升，不斷地被輸送到地表。運(yùn)用該原理，在潛孔錘鉆探工藝中引入螺旋鉆具，即用螺旋鉆桿替代普通鉆桿，將高壓氣流提屑和螺旋鉆具自動(dòng)提屑有機(jī)結(jié)合，大幅度提高了排渣效果及鉆進(jìn)效率，同時(shí)降低了對(duì)空壓機(jī)的風(fēng)量風(fēng)壓要求。
我院在陜西眉縣社會(huì)水泥廠巖土勘察中，鉆進(jìn)所遇地層0—15m為人工填土、黃土狀土，15-40m為花崗巖塊石、漂石，水位50m以下。用Φ90沖擊器配Φ110鉆頭，空壓機(jī)用兩臺(tái)6my 08Mpa電動(dòng)空壓機(jī)并聯(lián)，當(dāng)鉆進(jìn)到25m左右時(shí)，上返氣流較小，排渣困難，時(shí)效為1-2nada，且多次發(fā)生埋鉆、卡鉆現(xiàn)象。后用Φ73螺旋鉆桿代替Φ73普通鉆桿，排渣迅速通暢，時(shí)效提高到4-6rMa,且?guī)r屑顆粒較原來大得多，鉆進(jìn)效率明顯提高。后來我們?cè)诠愤吰轮卫礤^固工程中，鉆進(jìn)砂卵石層和粘土互層，運(yùn)用該方法也取得顯著效果。
4．粘性空氣泡沫液用于潛孔錘鉆探工藝
將粘性空氣泡沫液用于空氣潛孔錘鉆探工藝，由于泡沫液由液相、氣相構(gòu)成，比重輕，具有一定的結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力，因而在空氣潛孔錘鉆探遇水地層中，能有效清除孔底，攜帶巖粉，特別是在破碎松散孔段，護(hù)壁堵漏作用明顯。
我院在海南三亞亞龍灣污水處理廠大型抗浮錨桿施工中，將泡沫液用于潛孔錘鉆探工藝，取得較好的效果。該工程地層0-15m為松散漂石、塊石，15m以下為細(xì)?；◢弾r，地下-水位為2m。用空氣潛孔錘鉆探工藝，當(dāng)鉆至－2m時(shí)遇水，孔內(nèi)濕潤(rùn)，巖粉粘結(jié)成團(tuán)，孔口四周大面積漏氣，鉆進(jìn)效率降低。配用0．3％的十二烷基苯磺酸鈉泡沫液，用ZMB240型號(hào)泡沫注入泵從氣流管道間隔注入。初時(shí)，鉆孔周圍地面泡沫液逸出，隨著深度增加，泡沫攜帶巖粉逐漸充填裂隙，進(jìn)而封閉漏通道，孔口返渣也趨于正常。泡沫液的注入時(shí)機(jī)，根據(jù)進(jìn)尺快慢和鉆機(jī)回轉(zhuǎn)阻力大小而定，不必全時(shí)段注入。該工程沒有泡沫漿液時(shí)，由于遇水降低了潛孔錘的效率和裂隙漏氣，鉆速只有1-2m／h；當(dāng)間隔注入泡沫漿液后攜粉能力增強(qiáng)，而氣體漏氣阻隔，鉆速提高到3-5m／h，效果明顯。
5．結(jié)論
（1）在破碎松散堅(jiān)硬的巖土地層鉆探中，潛孔錘鉆探工藝作為首選的施工方法，其效率比常規(guī)的鉆探方法高出幾倍甚至十幾倍。
（2）根據(jù)不同的地質(zhì)特點(diǎn)，在破碎地層中應(yīng)用偏心潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝或?qū)⒙菪@桿用于潛孔錘鉆進(jìn)工藝，將獲得更高的鉆進(jìn)效率、鉆進(jìn)質(zhì)量。
?。?）在破碎漏水含水地層，采用粘性空氣泡沫液用于潛孔錘鉆探工藝可以獲得很好的鉆進(jìn)效果。
