1、淮河公路桥水上钻探及复杂地层取芯技术探讨摘要 ： 本文就淮河水上钻探技术，复杂地层钻具的选用及有关参数的选取结合工程实例和读者一起探讨 关健词：地形地貌；岩芯采取率；风化岩层；厚壁套管 中图分类号：S151+.25 文献标识码：A 1 工程概况 淮河公路桥位于怀远县和蚌埠市交界处，横跨淮河，大桥全长 2387 m，主跨长 752m。是合徐高速公路通往苏北及皖北的重要枢纽工程，淮河公路桥的建成，促进了淮河两岸人民的交流，进一步推动了蚌埠市与其北部城市的政治、经济及文化的发展。具有重要的战略地位。受安徽省交通设计院委托，我院承担该项目的勘探工作。 2 地形地貌及地层岩性 工程区地处淮河冲积平原，两
2、岸地形平坦，河道宽阔。属河漫滩、阶地地貌。地表第四系全新统冲积层广泛分布，勘探范围内岩性主要有：层淤泥质重粉质壤土，灰色，软流塑状，层厚 4.50m ；层细砂，灰色，稍密中密，层厚 9.00m；层碎石夹粘土，色杂，坚硬或密实。层厚 5.50m；层全强风化花岗岩，中粗粒结构，风化剧烈呈砂状，厚约7.30m；以下为弱微风化，岩石坚硬。 3 水上钻探设备及钻孔定位 3.1 施工设备 本工程选用 S20883 全站仪进行钻孔放样，选用 200t 钢质平底双体船，钻探设备位于船体中前部，中后为工作人员生活及休息区。钻塔为钢强构，负荷 120kN，XY-100 型钻机，配 S1100 柴油机。WB-150
3、 泥浆泵，15k W 发电机组供照明、电动卷扬机等用电。用 4mm 钢板焊接成容积为24m3 的泥浆池。一艘 500 马力拖轮承担起锚和拖船任务。 3.2 抛锚定位 在岸上架设全站仪，利用交通设计院提供的坐标点进行钻孔定位，首先将钻船拖至水流上游约 510m 位置处，在船前将锚与左右两侧呈约50交叉夹角抛入水中，松动卷扬机缓缓向下游移动，充分利用全站仪校核孔位，以达到设计要求为准。然后在船后及船体长度方向各抛入两锚，固定船体。 4 准备工作 4.1 下套管 用测绳测出水深后，下入 168mm 套管，套管入水时宜保持垂直，用水平尺控制垂直度，其偏差宜在允许范围内，接下一节套管之前用夹板将下部套管
4、夹紧，待套管下至水下地面以后，在其上端接上管帽，用自动落锤敲管入土，当套管入土较慢时，可停止工作。 4.2 制备泥浆 泥浆比重一般宜在 1.031.05 之间，漏斗粘度 2030s，pH 值 812，造浆材料采用明光市生产的粘土粉，加纯碱 56%（质量比） ，搅拌 30min即可。 5 钻具选用及钻进工艺 1.在壤土层钻进过程中，可选用 91mm 硬质合金钻头，钻具长宜在3.0m 左右，采用低水量泥泵，结合投球接头全孔取芯，每回次进尺1.01.5m，干钻 0.100.50m 卡取芯样。 2.钻至砂层时，调节钻压和泵量，提钻扩孔，然后跟进 127mm 护壁套管。 3.钻至碎石夹粘土层时，更换表镶
5、金刚石钻头，跟据岩层软硬程度，更换性能匹配金刚石钻头。 4.钻至强风化层时，进一步调节泵量和泥浆粘度，同时控制孔底残留厚度，以防埋钻及烧钻等不良事故发生。 5.钻至弱风化岩层时，更换单动双管钻具，跟进套管进入稳定岩层（弱风化）不小于 0.50m，如跟进 127mm 套管困难，可跟进 108mm 厚壁套管。 表镶金刚石钻头的钻压、钻速及泵量的选取应根据岩石的软硬程度及破碎程度来确定。并符合下表 1 的规定。 钻头直径（mm） 59 75 91 钻速 kN 47.5 611 815 钻压 r/min 300650 200500 170450 泵量 L/min 3555 4670 5080 表 1 表镶金刚石钻压、钻速及泵量表 6 提高取芯质量的措施 1.选择同轴度较高的双管钻具，保持卡簧座与钻头之间有 24mm 间隙，以防冲洗液冲洗岩芯。 2.进过程中发现进尺较慢或卡钻时，宜及时提钻，查找原因和防止岩芯磨损。 3.珍对不同风化程度的岩层，合理调节钻压、钻速及冲洗液的粘度，使三者达到有机配合。进一步提高岩芯采取率。 4. 取芯时严禁猛烈敲打岩芯管，应做到耐心、细致，防止岩芯破坏。5.在实践中不断加强学习，设备的先进性、操作人员的技术也是提高取芯质量的关健。 作者简介：崔效东（1965） ，男，一级钻工，机长、长期从事水利行业的勘察与施工工作
