馬洪偉

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

1 行業(yè)現(xiàn)狀

在碎石類土地層中鉆探，普遍采用普通硬質(zhì)合金鉆頭，因碎石類土成分復(fù)雜、密實(shí)程度不一、質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨性高、粒徑不均等特點(diǎn)，造成鉆探進(jìn)尺緩慢，鉆頭利用率低，鉆探周期長，成本高，不能及時(shí)為下一工序提供可靠的地質(zhì)資料并按期完成勘察工作。

碎石類土地層一般為:碎石土，淺灰色，中密，飽和，主要成分為石英砂巖等質(zhì)地堅(jiān)硬的巖石，粒徑一般60～120 mm，最大300 mm，充填物主要為細(xì)砂。

根據(jù)對(duì)近期幾個(gè)工點(diǎn)鉆探資料(30孔1 250m)的調(diào)查情況，完成此種碎石類土(粒徑一般60～120 mm，最大300 mm)地層，用硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行鉆探每小時(shí)平均進(jìn)尺0.2m，每鉆探1米合金鉆頭消耗平均需要人民幣241元(見表1)。

表1 近期幾個(gè)工點(diǎn)鉆探資料的調(diào)查情況

以表1可以看出，使用硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行鉆探成本高、效率低、生產(chǎn)周期長。

綜上所述，為了提高此類地層的鉆進(jìn)效率，決定在京石線滹沱河特大橋進(jìn)行碎石類土鉆探試驗(yàn)。

2 原因分析

為了圓滿完成本次鉆探試驗(yàn)，根據(jù)目前現(xiàn)狀，從人員、機(jī)器、工藝、環(huán)境、材料五個(gè)方面，對(duì)影響本次鉆探質(zhì)量及效率的各個(gè)因素進(jìn)行分析，用魚骨圖表示。見圖1。

通過對(duì)末端因素逐條分析，認(rèn)為其中有3條是影響本次鉆探任務(wù)質(zhì)量和效率的主要直接因素，所以將其確定為要因，見表2。

經(jīng)確認(rèn)，主要原因是:

①鉆頭選擇不當(dāng);

②施鉆壓力不當(dāng);

③轉(zhuǎn)速選擇不當(dāng)。

3 解決措施及效果

(1)措施1

圖1 影響鉆探質(zhì)量及效率的因素

表2 要因分析論證

用于鉆進(jìn)破碎及卵礫石地層的金剛石鉆頭兩種:一種為孕鑲電鍍普通型鉆頭，一種為孕鑲電鍍加厚型鉆頭，鉆頭胎體硬度高，刃口經(jīng)過電鍍，經(jīng)過比對(duì)后決定，使用孕鑲電鍍加厚型鉆頭(胎體硬度HRC 40℃、粒度80/100～40/45號(hào)、濃度90%)在京石線滹沱河特大橋鉆探試驗(yàn)。改用金剛石鉆頭鉆進(jìn)前，必須將殘留孔底的鋼砂或硬質(zhì)合金打撈干凈。在任何情況下，都不得使用金剛石鉆頭進(jìn)行干鉆。

實(shí)踐證明，這種鉆頭硬度高，耐磨性好，可有效提高鉆進(jìn)效率。

(2)措施2

孕鑲鉆頭孔底壓力反應(yīng)到壓力表上，根據(jù)不同地層，采用1～3 kg壓力為宜。鉆進(jìn)過程中鉆壓應(yīng)保持平穩(wěn)，不得隨意上下活動(dòng)鉆具。下鉆至離孔底1m時(shí)，應(yīng)先送水，采取慢速、輕壓，待鉆進(jìn)正常后，再加大壓力和轉(zhuǎn)速。下鉆遇阻時(shí)，不得猛墩強(qiáng)扭。

實(shí)踐證明，此方法可有效提高鉆頭利用率，降低消耗。

(3)措施3

孕鑲金剛石鉆頭底唇面的線速度范圍為1.5～3.0m/s。正常鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)在機(jī)械能力、管材強(qiáng)度允許的前提下，盡可能提高轉(zhuǎn)速。在孔深、鉆孔彎曲、超徑的情況下，或鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性、粗顆粒、破碎巖層時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)適當(dāng)降低。發(fā)生巖芯堵塞時(shí)，應(yīng)立即提鉆，不得加大鉆壓、高速空轉(zhuǎn)處理。取芯時(shí)，嚴(yán)禁用卡料卡取巖芯。鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時(shí)觀察沖洗液量大小和泵壓的變化，如發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，必須立即查明原因，進(jìn)行處理。

實(shí)踐證明，此方法可有效提高鉆探效率和巖芯采取率，降低消耗。

4 結(jié)論

對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改進(jìn)后，生產(chǎn)效率大大提高，使用新的工藝實(shí)際鉆探日進(jìn)尺達(dá)到0.7m/h，與原工藝相比整體效率提高了250%。實(shí)際消耗為100元/m，每米節(jié)省資金140元/m。通過合理運(yùn)用新工藝，促使生產(chǎn)周期大大縮短，鉆探質(zhì)量得到很大的提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

綜上所述，在碎石類土地層中采用金剛石鉆進(jìn)方法是可行的，可使生產(chǎn)周期大大縮短，鉆探質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益得到很大的提高。

［1］TB 10014—98 鐵路工程地質(zhì)鉆探規(guī)程［S］