亭子口枢纽坝基大口径基岩地质钻探技术.pdf

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1、第41卷第8期人民长江Vo1．41．No．82010年4月YangtzeRiverApr．，2010文章编号：1001—4179(2010)08—0024—03亭子口枢纽坝基大口径基岩地质钻探技术张涛，刘伦平，武营军，王春江(长江岩土工程总公司(武汉)，湖北武汉430010)摘要：通过嘉陵江亭子口水利枢纽大口径基岩取芯钻探成功应用，介绍了大口径地质钻探的技术特点和施工工艺，阐述了牙轮钻头成孔的工艺参数和操作要点，通过对传统取芯工艺的研究和创新，使用了一种新的大口径取芯工具，大大提高了取芯效率。关键词

2、：大口径；牙轮钻头钻进；取芯技术；地质钻探；亭子口水利枢纽中图法分类号：TV223文献标志码：A59．0～62．0m。岩层内渗水量约20～30m／h，岩石1工程概况可钻性为4～5级。嘉陵江亭子口水利枢纽位于四JII省苍溪县李家3技术方案选择嘴，枢纽大坝坝型为重力式混凝土坝。为研究坝基稳定情况，在上坝线左、右岸共钻进大151径地质勘探孔23．1钻头的选择个，孔径1000mm，取出岩芯直径为700mm，孔深分确定大口径钻进工艺方案之前应先选定钻头。如别为60．9m和61．60m。选用不同类型的钻头，则钻

3、进工艺不尽相同，同时对钻大El径地质钻探与传统小口径钻探最大的区别在进效率及取芯成败至关重要。根据地层情况，钻头选于取芯工艺不同。采用传统小口径基岩钻进取芯时，型时综合考虑了合金钻头、钢粒钻头、牙轮钻头。3种如用单管钻具取芯，则需要先投卡料卡住岩芯，然后用钻头各有其利弊。合金钻头以刮削碎岩为主，对于4钻机将岩芯强行扭断，通过岩芯管将岩芯提出。而大～5级岩石，钻进效率较高，但钻进阻力大，蹩车严重，口径钻探取芯由于岩芯直径大，如强行扭断，钻机及钻且由于合金钻头刀刃突出高度较小，钻孔与钻头间的杆难以承受如

4、此大的扭矩。通常大口径取芯工艺采用环状间隙小，对取芯不利。钢粒钻头钻进形成环状间的是：钻进一段进尺，然后抽水，将楔子下至岩芯与钻隙较大，对取芯有利，但孑L底沉淀物多，需经常抽水并孔的环状间隙中，利用重锤击打楔子将岩芯楔断，最后人工清理沉淀，人工清碴安全性很差，且钻进效率低。下人至孔底用钢丝绳将岩芯套牢后用卷扬机提出。牙轮钻头综合了前两种钻头的优点，采用牙轮钻头钻2工程地质条件进原理是滚动碾压冲击碎岩，实质上是一种冲击回转地质勘探资料提示，坝线地层岩性自上而下依次钻进，钻进效率高、钻进稳定性好且不易发

5、生孔内事为：①灰白色、浅灰色细粒、中粒长石石英砂岩，夹少故，钻孔环状间隙大，利于取芯。通过综合对比，最终量粉砂岩、粘土岩及砾岩，埋深0～26．0m；②紫色粘决定采用牙轮钻头成孔。牙轮钻头主要由取芯筒、牙土岩夹粉砂岩，埋深26．0～31．0m；③浅灰、灰紫色细轮爪、牙轮、轴承和储油密封补偿系统等部分组成，具粒岩屑砂岩，夹粘土岩、粉砂岩及砾岩薄层和条带，埋有与孔底接触面积小，比压高，工作扭矩小，工作刀总深31．0～59．0m；④紫色泥质粉砂岩夹粘土岩，埋深长度大等优点。钻头外径1000mm，牙轮宽度15

6、0收稿日期：2010—01—30作者简介：张涛，男，工程师，从事水利工程地质勘探与施工管理工作。E—mail：37226297@qq．con第8期张涛，等：亭子口枢纽坝基大口径基岩地质钻探技术25mmX2，可取岩芯直径达700mm。牙轮钻头对岩石仅形成疲劳破碎或研磨破碎，影响钻3．2钻探设备选择进效率。采用大口径钻探方案，由于破岩断面大，回转扭矩4．3转速大，线速度高，要求钻机具有较大动力和较低转速。钻牙轮钻进对转速要求较低，一般在l2～23r／rain杆尽可能选择粗径钻杆，以减JJ,-~L壁与钻杆

7、之间的环为宜(GPS一15型钻机I、Ⅱ档)。I档钻进时，钻进状间隙，增加钻进稳定性。效率为0．2～0．3m／h；Ⅱ档钻进时，钻进效率为0．4～根据地层情况和地质要求，钻机采用GPS～15S0．5m／h。工程钻机，钻机动力37kW，钻杆采用0168mm牙嵌4．4泵容量式钻杆，采用3PNL泥浆泵2台，慢动卷扬1台，贵州由于采用牙轮钻头钻进时，遇将环状面上的岩石产6135柴油发电机组1台，12kN加重块2个。研磨成细小粒度的岩屑，可采用清水淋洗孔壁，以利钻采用正循环钻进，牙轮钻头成孔。钻进参数采用进。3P

8、NL泵额定容量108m／h，上提注浆流速约0．8大钻压、低转速、大泵压量。～1．0m／rain，可满足携带岩屑的需要。4钻进技术参数及注意事项4．5钻进注意事项(1)钻井平台需作硬化处理，钻机安装必须满足4．1孔底钻具组合平稳牢固的要求，在钻进过程中不能产生位移或沉陷，牙轮钻进基岩时孔底钻具组合方式如图1所示。否则须及时处理。(2)钻具连接要牢固。钻头与加重块及加重块与钻杆之间部泣在钻具运转时受力相对集中，故连接法兰盘的螺杆要使用高强螺杆连接，螺杆丝扣要柠紧，提钻后须