新型集土式扩底钻具的研制与试验应用

针对现有机械式扩底钻具在旋挖钻进施工过程中存在扩孔与取土、清孔分离、工序复杂、孔内沉渣难以清理干净、施工效率低等问题,研制了新型集土式扩底钻具。重点介绍了扩底桩设计理论,集土扩底钻具结构设计,关键零部件有限元数值分析和优化改进,以及样机试制和现场试验。试验结果表明：新型集土式扩底钻具集扩孔、集土功能于一体,减少了工艺步骤,提高了工作效率,满足了旋挖钻进扩底桩的施工需求。     

无循环钻进工艺在易坍塌、缩孔和卵砾石地层的应用

无循环钻进工艺是我国现在和将来桩孔施工领域的主要施工工艺之一,通过对无循环钻进工艺及器具的研究,解决了我国桩孔施工在无水地区和岩石层、卵砾石、淤泥、流沙层进行桩孔钻进的难题,大大减少了孔内事故,提高了无循环钻进工艺在复杂地层中钻进的效率。根据我国目前全套管施工设备少,而旋挖钻机保用量已超过3000多台的现状,通过新的钻具和工艺的结合,用旋挖钻进工艺与全套管跟管钻进、全套管护壁钻进等特殊工法和特殊钻具的配套施工,解决了全套管钻进的成本问题,推动了无循环钻进工艺、机具及全套管配套技术的研究。     

旋挖钻机配套集束式潜孔锤硬岩施工方法研究

针对旋挖钻机在大口径硬岩地层嵌岩桩施工困难的问题,采用旋挖钻机配套集束式潜孔锤的解决方案,设计了JSQ-Z正循环及JSQ-F反循环2种类型集束式潜孔锤,并提出了3种施工方法及钻具配套方案,使旋挖大口径硬岩施工更加快速、高效、经济。     

青藏铁路基础桩孔施工用旋挖钻具的研究

根据青藏铁路采用旋挖钻进施工的特点，研制出适应青藏铁路各种地层条件的旋挖钻具，并制定出一套科学的旋挖钻进工艺，从而解决了青藏铁路桥桩基础施工这一世界难题，也为实现旋挖设备和钻具国产化打下良好基础。     

旋挖钻机用气动潜孔锤反循环硬岩钻进技术

为解决旋挖钻机在硬岩地层中施工困难的问题,借鉴地质钻探领域成熟的工艺方法,研制了适用于旋挖钻机用的空气潜孔锤反循环钻进工艺方法及设备。该工艺方法在不改变旋挖钻机任何结构的情况下,配套空气潜孔锤反循环钻具即可实现硬岩的快速钻进,解决了大口径钻探排渣困难的难题,且能够达到环保的要求。气动潜孔锤反循环钻具的设计全面考虑了大口径桩基施工及潜孔锤应用特点,气水龙头的双通道、大通孔设计满足进气排渣要求,反循环双壁钻杆为同心式,密封可靠,钻具的连接采用六方快速连接。通过在厦门地铁施工试验,验证了其可行性。     

旋挖钻头设计制造数据库系统设计

旋挖钻进施工目前是我国常用的桩工施工工法。旋挖钻机施工由于效率高、噪声低、环保、成孔质量高等特点,施工范围极广。但由于施工地层各不相同,需要选择不同形式的钻头来满足不同的施工要求。合理地选择和使用旋挖钻头,能够丰富旋挖钻机的施工工艺,拓宽旋挖钻机的施工领域。建立旋挖钻头数据库系统,为旋挖钻头的设计、制造、选型提供数据支撑,满足日益复杂的施工要求。本文介绍了旋挖钻头设计制造数据库系统的设计及应用情况。     

旋挖桩斗式集渣两翼钻头扩底成孔施工技术

旋挖桩以其施工安全、快速、利于环保、机械化程度高、施工方便等优点广泛应用于建筑物基础工程。国内目前旋挖桩多采用机械旋挖成孔且成孔直径上下一致。为获得较大的桩基承载力,本文介绍了在常规旋挖钻机成孔工艺的基础上,当旋挖钻机钻孔至设计底标高后,将传统的一径到底旋挖钻头更换为自行研制的斗式集渣两翼扩底钻头进行扩底成孔施工,以达到机械旋挖扩底的目的,从而有效增加了桩端承载面积,单桩承载力或抗拔力显著增加,大大降低了桩基费用。     

旋挖钻进工艺在海相沉积地层中的应用

以潮州电厂基础桩施工为例,对其钻孔设备的特点和施工工艺作了介绍,阐述了旋挖钻机在海相沉积地层中施工灌注桩的工艺方法及其质量控制措施。     

振动锤沉拔钢护筒与旋挖钻机钻进的组合应用

振动锤沉拔钢护筒与旋挖钻机钻进工艺相结合,充分发挥了振动锤适用于软土地区各种施工环境和各类桩型,包括陆地、水上、水下的打桩、拔桩、沉箱作业,地下防渗墙、土壤压实优越性,也发挥了旋挖钻机施工速度快的优越性,同时也拓宽了旋挖钻机对软土地区施工的领域,提高了旋挖钻机施工软土地区桩基的效率和质量,为旋挖钻机施工类似地层提供了技术参考和借鉴的经验。     

旋挖钻机与冲击钻机组合在嵌岩桩施工中的应用

旋挖钻机施工工艺和正循环冲击钻机施工工艺相结合,充分发挥了旋挖钻机施工土层速度快和正循环冲击钻机施工岩层速度快的优点,从而打破嵌岩桩施工的传统工艺,为大口径嵌岩桩施工提供经验和技术参考。通过镇江市体育会展中心体育场桩基工程采用旋挖钻机施工工艺和正循环冲击钻机组合成孔工艺的成功实例,介绍了该工艺的施工技术措施及注意要点。     

半干旱草原浅覆盖区手持钻机化探取样技术的应用及探索

浅层钻探技术是覆盖区化探取样技术研究的新方向。手持钻机是轻便钻机的一种。为了探索手持钻机的化探取样效果,以内蒙古拜仁达坝银铅锌矿区为代表的大兴安岭南部半干旱草原浅覆盖区作为研究区,采用回转式和冲击式手持钻机开展浅钻化探取样试验,分析该方法相对于常规化探方法的优势。结果表明,浅钻化探取样具有方便快捷、效率较高、成本较低等优点。通过对比两类钻机的钻进、取样工艺及效果,分析总结两类钻机对于草原覆盖区不同覆盖物的适用性及存在问题,为覆盖区浅钻化探技术和取样钻机的发展和推广提供借鉴和参考。     

寨上矿区复杂地层钻探技术

针对甘肃省岷县寨上矿区构造发育,地层破碎,断裂带厚度大,钻孔缩径、漏失、坍塌,岩心采取率低,孔内事故多等钻进难题,采用植物胶泥浆、PAB无固相冲洗液、多层套管护壁技术,以及试验运用Q系列钻具和射流式绳索取心局部反循环钻具取心等措施,取得了较好的效果。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

定向钻进套铣打捞钻杆的设计

通过对常用定向钻进配套钻具打捞工艺的对比分析,明确了采用套铣打捞工艺处理煤矿井下近水平定向钻进中出现的塌孔、卡钻、埋钻等孔内事故的可行性与实用性。根据其工艺施工要求,结合煤矿井下近水平定向钻进系统配套钻具具体参数,研制了能够满足额定扭矩6000 N·m钻机使用要求的定向钻进套铣打捞钻杆。成庄矿的应用表明,采用套铣打捞工艺处理近水平定向钻进时孔内事故（塌孔、卡钻、埋钻等）可行性较强,且套铣打捞钻杆结构设计合理,能满足套铣打捞工艺的使用要求。     

小秦岭复杂地层潜孔锤反循环钻探技术试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术具有效率高、钻孔质量好、钻探成本低等特点,尤其对复杂地层有较强的适应性。在反循环钻头及钻具进行优化组合的基础上,结合小秦岭金矿田程村矿区钻探项目开展野外生产试验。试验结果表明：潜孔锤反循环钻进系统对复杂地层条件适应性强,解决了该矿区的系列钻探技术难题。试验深化了对贯通式潜孔锤反循环钻探机理和反循环钻头结构的创新研究,对贯通式潜孔锤及配套钻具的进一步合理优化,实现高效率、低成本、短工期和良好的地质利用效果提供了技术支撑。     

深孔绳索取心液动锤钻具研制及应用

绳索取心液动锤钻探技术具有钻进效率高,可大幅度增加回次进尺、延长钻头寿命、减少辅助工作时间等优势被广泛应用。本文主要针对深孔环境对钻具整体强度、安全性、稳定性、工作寿命、高背压适应性等的具体要求,对原SYZX钻具所做的一系列改进和完善进行了论述。生产试验证明,改进后的钻具完全满足深孔钻探施工对钻具的更高要求。     

定向钻进技术发展与展望

我国定向钻进技术的研究已进入世界先进国家行列。列举了我国在定向钻进器具方面的科研成果及典型的定向钻进应用实例,着重介绍了目前国际上与定向钻进有关的先进技术,并就我国拓宽定向钻进应用新领域及相应需要研究的新技术提出了参考性建议。     

浅钻技术在宁夏青铜峡地区地质填图中的应用研究

通过在宁夏青铜峡地区的浅层取样钻探填图示范,介绍了浅层取样钻探设备和多种工艺方法在该地区的应用情况,总结了钻探填图遇到的问题并提出了解决方案。结合三维地质调查对钻探技术的具体要求,通过示范推广轻便浅层取样钻机具与工艺方法,使浅钻技术在浅覆盖区地质填图领域中得到应用。本文研究了适合该地区地质填图的钻探技术方法组合及钻探设备和取样器具。浅钻作为地质填图的一种技术方法可以有效地揭露覆盖层,获取基岩,提高了地质填图效率和精度,解决了制约覆盖区地质填图的技术难点,为浅覆盖区的地质填图工作提供可靠的钻探技术服务支撑。