堆石区钻孔施工方法与流程

本发明涉及穿透堆石回填区的仪器观测孔、地质勘探孔、水井等钻孔，本发明还适应于穿透砂砾石层、砂层等易塌孔的地层钻孔。

背景技术：

目前，对于易塌孔地层钻孔时，通常采用泥浆护孔和套管护壁的方法进行。在堆石区钻孔施工时，若采用泥浆护孔，因堆石间隙大，泥浆易流失，其次，因堆石1结构松散、孔壁不稳定，泥浆无法进行护孔。套管护壁的方法有两种，其中有偏心钻进法，采用偏心钻进，钻进的同时，进行钢套管3逐步跟进，易塌孔地层钻进完毕后，放置一根pvc管4，再用拔管机把钢套管拔出，如图1所示，此法缺点有：1、需采购偏心钻机，成本高，钻进速度慢，用途单一，偏心钻机仅适合砂砾石、堆石等易塌孔特殊地质情况。2、受空间限制，偏心钻机笨重，对于操作狭小的空间施工困难。3、材料的消耗大，由于偏心钻机套管跟进和拔除均为物理力作用，对钢套管损伤极大，易造成滑牙，滑牙处理困难，要采取打捞套管，耗费大量时间。若无偏心钻机，则通常采用变径法，如图2所示，钻孔遇塌孔，无法钻进时，下钢套管3进行护壁，再改用小一级钻具进行钻进，如遇塌孔，无法钻进时，再下钢套管后进行钻进，直至穿透不塌孔层为止，此法缺点是：若易塌孔层较厚，多次变径后仍无法穿透塌孔层，或穿透塌孔层时，孔径无法达到设计要求，其次此法钻进时，易造成卡钻、埋钻等孔内事故，操作困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述塌孔时施工复杂、成本高、局限性大等缺点，提供一种进度更快、适应性更强、一机多用、成本更低、效率更高的堆石区钻孔施工方法。

本发明所采用的技术方案为一种堆石区钻孔施工方法，其特征在于它包括以下几个步骤：

1.1钻进：将点位现场测量放样完成后，将钻机就位，固定钻机，开始钻进，钻至一定深度后，停止；

1.2固壁：用水泥砂浆或泥浆进行固壁，将拌制好的水泥砂浆或泥浆倒入孔内，用冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌，使水泥砂浆能到达钻孔深度；

1.3扫孔：待水泥砂浆初凝后，进行扫孔，扫孔完成后，继续钻进；

1.4重复上述1、2、3操作，直至不塌孔层或基岩面；

1.5不塌孔层或基岩钻进：堆石钻进完毕后，进行不塌孔层或基岩钻进，可采用冲击式钻进亦可采用取芯钻进。

具体而言步骤1中所述的钻至一定深度是指钻孔位于平面，且堆石碾压密实，钻孔时，注意上下活动钻杆，以防塌落的石渣将冲击器抱死，一般情况，一次可钻进3m；若钻孔位于斜坡段，由于碾压不密实，石块易松动位移，钻孔一次深度不宜超过冲击器顶部；水井钻孔时，每次钻进深度不宜超过钻具长度。

步骤1中的钻机是指风动冲击式地质钻机。它是由xy-2pc地质钻机改进而成为风动冲击式，用管子车床加工一个接头，接头为中空的管，接头的一端与支架式潜孔钻冲击器配合，另一端与地质钻钻杆配合，将支架式潜孔钻冲击器连接到地质钻钻杆上，将地质钻进水管改为高压风管。改造后的风动冲击式地质钻机优点有：体重比支架式潜孔钻机重，钻孔时更稳固；改造后动力更足，提高钻进工作效率，提升时遇卡钻等故障时，处理孔内事故简便，若孔深较浅，可直接用支架式潜孔钻。水井钻孔时，可直接用地质钻进行大口径钻孔。

步骤2中，水泥砂浆配合比：水：水泥：砂为0.5：1:1，其中水泥用量范围在±5%以内。砂粒径为0.1mm的细砂，水泥为po.42.5，可掺入0.6-1.2%的速凝剂减少砂浆初凝时间。

步骤3中所述的冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌，一般搅拌2～3次即可。使水泥砂浆能到达钻孔深度。

步骤4中，在固壁注浆过程用空气压缩机进行少量通风，风流量一般控制在1.5m³/min-3m³/min。为防止水泥砂浆堵塞冲击器，可用空气压缩机进行少量通风，也有助于水泥砂浆扩散，提高固壁效果，风量太大易造成孔壁破坏，风量太小，扩散效果差。

步骤5不塌孔层或基岩钻进：可根据常规方法或根据设计需求选择钻进方式。

本发明通过水泥砂浆固壁代替套管护壁的方式，克服了偏心钻进后套管护壁跟进及拔除的繁琐、设备功能单调及成本高、效率低、设备局限性大的缺陷，克服了变径法仅能处理较少塌孔层，且不易操作的问题。水泥砂浆固壁法易于现场操作，不受塌孔层厚度限制，提高施工效率，节约成本、减少材料消耗。

附图说明

图1为偏心钻进法的原理示意图

图2为变径法的原理示意图

图3为本发明的原理示意图

图4为接头的结构示意图

其中：1堆石2钻孔3钢管套4pvc管5基岩面6水泥砂浆7地质钻机71高压风管8接头81第ⅰ卡槽82第ⅱ卡槽9支架式潜孔钻冲击器10空压机。

具体实施方式

下面结合视图对本发明进行详细的描述，所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

如图3、4所示，本发明为一种堆石区钻孔施工方法，用水泥砂浆固壁，钻孔至一定深度时进行用水泥砂浆进行固壁，待水泥初凝后进行扫孔的施工方法，它包括以下几个步骤：

1.1钻进：将点位现场测量放样完成后，将钻机就位，固定钻机，开始钻进，钻至一定深度后，停止；当钻孔位于平面，且堆石碾压密实，钻孔时，注意上下活动钻杆，以防塌落的石渣将冲击器抱死，一般情况，一次可钻进3m；若钻孔位于斜坡段，由于碾压不密实，石块易松动位移，钻孔一次深度不宜超过冲击器顶部；水井钻孔时，每次钻进深度不宜超过钻具长度。其中钻机是指风动冲击式地质钻机。它是由xy-2pc地质钻机改进而成为风动冲击式，由于风动冲击钻冲击器接头和地质钻机钻具接头型号不一致，需重新加工接头，使风动冲击钻冲击器能和地质钻机匹配使用，用管子车床加工一个接头，接头的一端加工有螺纹孔与支架式潜孔钻冲击器上部的螺纹杆配合，另一端加工有螺纹孔与地质钻钻杆下部的螺纹杆配合，将支架式潜孔钻冲击器连接到地质钻钻杆上，将地质钻进水管改为高压风管。如图由地质钻机7（如xy-2pc地质钻机）、接头8、支架式潜孔钻冲击器9组成的风动冲击式地质钻机，接头为中空的管，一端加工有螺纹孔与支架式潜孔钻冲击器上部的螺纹杆配合，另一端加工有螺纹孔与地质钻机钻杆下部的螺纹杆配合，将地质钻的进水管改为高压风管，地质钻机与高压风管71相接，使用时高压风管与空压机10相接。接头的外表面中部加工有相对的两个第ⅰ卡槽81，在不同高度上加工有与第ⅰ卡槽成90度的第ⅱ卡槽82。改造后的风动冲击式地质钻机优点有：体重比支架式潜孔钻机重，钻孔时更稳固；改造后动力更足，提高钻进工作效率，提升时遇卡钻等故障时，处理孔内事故简便，若孔深较浅，可直接用支架式潜孔钻。水井钻孔时，可直接用地质钻进行大口径钻孔。

1.2固壁：用水泥砂浆或泥浆进行固壁，砂浆配合比：水：水泥：砂为0.5：1:1，在实际施工过程中可适当增大水泥用量，但增加范围一般控制在±5%以内，一般稀浆液用于块石较小的区域，浓浆液用于石块比较大的区域，同等压力情况下，稀浆相对于浓浆扩散的更远，而块石较小的堆石区的空隙也相对较小，这样稀浆更容易流动。为了节约成本，对于钻孔需要后需要回填的，也可以采用泥浆代替水泥浆。将拌制好的水泥砂浆或泥浆倒入孔内，用冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌，使水泥砂浆能到达钻孔深度；砂粒径为0.1mm的细砂，水泥为po.42.5，可掺入约0.6-1.2%的速凝剂以减少砂浆初凝时间，一般可先1%。冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌，一般搅拌2～3次即可。使水泥砂浆能到达钻孔深度。为防止水泥砂浆堵塞冲击器，可用空气压缩机进行少量通风，也有助于水泥砂浆扩散，提高固壁效果。一般通风管内径25-33mm，风流量一般控制在1.5m³/min-3m³/min，12m³/0.8mpa的空压机可以同时带3台改造后的钻机，钻孔时主要用于冲击器的动力风量太大易造成孔壁破坏，风量太小，扩散效果差。

1.3扫孔：待水泥砂浆6初凝后，进行扫孔，扫孔完成后，继续钻进；

1.4重复上述1、2、3操作，直至不塌孔层或基岩面；

1.5不塌孔层或基岩钻进：堆石钻进完毕后，进行不塌孔层或基岩2钻进，可采用冲击式钻进亦可采用取芯钻进。或根据常规方法或根据设计需求选择钻进方式。

本发明通过水泥砂浆固壁代替套管护壁的方式，克服了偏心钻进后套管护壁跟进及拔除的繁琐、设备功能单调及成本高、效率低、设备局限性大的缺陷，克服了变径法仅能处理较少塌孔层，且不易操作的问题。水泥砂浆固壁法易于现场操作，不受塌孔层厚度限制，提高施工效率，节约成本、减少材料消耗。