風動潛孔錘鉆探工藝在巖土工程中的應用
風動潛孔錘鉆探工藝是以壓縮空氣作為動力帶動孔內沖擊器工作，鉆頭以沖擊一回轉破碎巖石，同時利用高壓氣流作為攜粉介質。這種方法克服了常規(guī)鉆進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，具有鉆進效率高、成孔質量好且成本較低的優(yōu)勢，是破碎堅硬巖石層及松散的漂卵石地層的首選鉆探工藝。
然而，風動潛孔鉆探工藝的效率，受關鍵設備——空壓機的風量、風壓——制約較大，且破碎地層漏風、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動潛孔錘在復雜地層中的鉆進效率。
1．巖土工程施工常用的潛孔錘鉆具組合和鉆進參數
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鉆進參數
風量：9—12m3／min
風壓：0．5—0．7Mpa
轉速：25-30r／min
鉆壓：300—500N
2．偏心潛孔錘跟管鉆進工藝
在松散破碎復雜地層鉆進，尤其是錨桿土釘類水平孔鉆進中，塌孔卡鉆一直是造成鉆效低甚至鉆孔鉆具報廢的難題，我們通過實踐研究采用偏心潛孔錘跟管鉆進工藝較好地解決了這個難題。偏心潛孔錘跟管鉆進是利用偏心潛孔錘在破碎地層跟管鉆進克服所遇到的塌孔、卡鉆、漏氣等問題，使返渣效率大幅度提高而空壓機耗風較少，因此，鉆孔質量高，鉆進效率大幅度提高。如我院在某導彈試驗區(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護壁套管，鉆進時速在3-5m／h而相同地層未用偏心潛孔孔錘，出現塌孔、卡鉆，每孔鉆探時間少則一個班，多達幾天，鉆進效率極低，且鉆探事故頻繁，經常出現卡鉆，導致鉆孔鉆具報廢。
3．螺旋鉆桿用于潛孔錘鉆進工藝
潛孔錘鉆探工作的效率高低，取決于關鍵設備——空壓機的性能好壞。一般來說，鉆孔深度、孔徑愈大，巖土體愈破碎，則要求空壓機的風量和風壓愈大，然而，一般單位多數有6-12m3／min高壓空壓機，在施工深度大于20m的破碎巖土體中，常出現上返氣流小、大顆粒吹不上來、重復破碎、加桿困難、埋鉆等事故，利用兩臺或多臺空壓機并取送風，其管路連接復雜，而且不經濟。
螺旋鉆具有自動提屑功能。當鉆桿以高于某一臨界轉速旋轉時，鉆屑能自動地沿螺旋葉片上升，不斷地被輸送到地表。運用該原理，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提屑有機結合，大幅度提高了排渣效果及鉆進效率，同時降低了對空壓機的風量風壓要求。
我院在陜西眉縣社會水泥廠巖土勘察中，鉆進所遇地層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，空壓機用兩臺6my 08Mpa電動空壓機并聯(lián)，當鉆進到25m左右時，上返氣流較小，排渣困難，時效為1-2nada，且多次發(fā)生埋鉆、卡鉆現象。后用Φ73螺旋鉆桿代替Φ73普通鉆桿，排渣迅速通暢，時效提高到4-6rMa,且?guī)r屑顆粒較原來大得多，鉆進效率明顯提高。后來我們在公路邊坡治理錨固工程中，鉆進砂卵石層和粘土互層，運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、氣相構成，比重輕，具有一定的結構內聚力，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?；◢弾r，地下-水位為2m。用空氣潛孔錘鉆探工藝，當鉆至－2m時遇水，孔內濕潤，巖粉粘結成團，孔口四周大面積漏氣，鉆進效率降低。配用0．3％的十二烷基苯磺酸鈉泡沫液，用ZMB240型號泡沫注入泵從氣流管道間隔注入。初時，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，進而封閉漏通道，孔口返渣也趨于正常。泡沫液的注入時機，根據進尺快慢和鉆機回轉阻力大小而定，不必全時段注入。該工程沒有泡沫漿液時，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；當間隔注入泡沫漿液后攜粉能力增強，而氣體漏氣阻隔，鉆速提高到3-5m／h，效果明顯。
5．結論
?。?）在破碎松散堅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。
?。?）根據不同的地質特點，在破碎地層中應用偏心潛孔錘跟管鉆進工藝或將螺旋鉆桿用于潛孔錘鉆進工藝，將獲得更高的鉆進效率、鉆進質量。
（3）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效果。
