[发明专利]旋挖钻进硬岩的“钻探工艺”钻头

说明书

旋挖钻进硬岩的“钻探工艺”钻头，为大口径桩孔施工钻头。其不失旋挖之便捷、高效，科学、完美的利用钻探工艺学，解决旋挖钻岩各种致命缺陷：孔底泥浆性能得不到及时修复、对孔壁冲刷及抽吸扰动大、硬岩钻进效率低、清孔慢。旋挖机仅正常“下钻—回转—提钻”，就能完美实现“优质泥浆直送至孔底——局部反循环钻进、岩渣收存——提卸岩渣及孔底泥浆”作用。每回次“下钻—回转—提钻”，又是在换浆护壁、清除岩渣岩粉。下钻、提钻过程几乎不会冲刷与抽吸孔壁，特别有利于孔壁稳定。不仅解决缺陷，且有“使更大直径的桩孔能够采用取芯方法高效钻进”优势；有“利于减小泥浆循环阻力、减小钻头回转阻力、减少磨损、提高合理布齿空间、可合理减少齿数”优势。

技术领域

“旋挖钻孔”工艺，被誉为钻孔灌注桩工程的绿色环保钻孔工艺。初期用于稳定易钻的地层，由于使用方便快捷，钻孔效率高，泥浆排放少，得到了广泛应用。

而近年来，随着旋挖钻机市场投放量的快速增长，国家对环保管控力度的急剧提升，市场竞争的日益激烈，厂家销售的大力宣传，“旋挖钻孔”工艺被盲目地推向了更加复杂、更加坚硬难钻的地层。其钻孔效率极低，成孔风险很高，未显“旋挖钻孔”工艺任何优势，尽显全部劣势，几乎陷入万劫不复深渊。投资者盲目跟风，趋之若鹜，倾家荡产者比比皆是。

目前，“旋挖钻孔”工艺还存在诸多致命缺陷，与“钻探工艺”相悖，至今还未得到改进，仍不适合坚硬及复杂地层钻孔作业。

对于粘土、砂土、粉土、粉粘、强风化岩等“易钻不易塌”地层的钻孔，虽因“孔底泥浆性能得不到及时修复，造成护壁质量差”，存在“缩径”现象，但凭“不塌孔、成孔快且无风险”而论，还是非常适合当前的“旋挖钻孔”工艺，尽显旋挖之快捷优势。不过，此类钻孔必须尽快灌注成桩，否则，延误时间越长，“缩径”越严重。

对于淤泥、页岩、砂卵砾石、粉砂、流沙等水敏性、松散性复杂地层的钻孔，由于“孔底泥浆护壁质量差、频繁下钻提钻对孔壁冲刷及抽吸扰动大”，导致塌孔风险很高，很不适合当前的“旋挖钻孔”工艺。

对于泥岩等水敏打滑软岩层的钻孔, 由于“孔底泥浆性能得不到及时修复，失水率过大”，导致钻进出现“打滑”、“缩径”现象，且钻进非常缓慢，非常不适合当前的“旋挖钻孔”工艺。

对于强风化-中风化岩、中风化岩等硬岩的钻孔，随着岩石完整程度、硬度级别、抗压强度的提高，钻进越来越慢，截齿消耗越来越大，成本越来越高的离谱，令旋挖人望而生畏，谈“石”色变，根本不适合当前的“旋挖钻孔”工艺。

如遇上段为水敏、松散等复杂地层，下段为坚硬岩层、软岩打滑层的钻孔，当前的“旋挖钻孔”工艺不仅岩层钻进非常缓慢，而且因钻孔时间超长，上部不稳定复杂地层常常发生“缩径”、塌孔，甚至引起重大事故，令旋挖人雪上加霜，苦不堪言。

目前在旋挖钻孔的同时，不能进行清孔作业，孔终后才能清孔，且还非常费时。“清孔慢”为旋挖钻孔成桩效率低的又一重要因素。

改进目前的“旋挖钻孔”工艺，消除“孔底泥浆性能得不到及时修复、对孔壁冲刷及抽吸扰动大、硬岩钻进效率低、清孔慢”缺陷，旋挖钻机就能低风险高效率适应上述水敏、松散、坚硬的复杂钻孔施工。这无疑会为广大旋挖人带来希望，“消除钻孔风险，重铸昔日辉煌”不再遥远。

改进上述缺陷，唯有改进钻头而使然，才不失旋挖之便捷，凸显旋挖之高效。而钻头的改进必须以钻探科学原理为前提，使之成为符合“钻探工艺”的钻头。

背景技术

目前针对水敏、松散、坚硬的复杂地层，“旋挖钻孔”工艺如下所述：孔口补浆，以静态泥浆平衡地层水压力和构造压力护壁；以“捞砂钻头”钻进土、砂、强风化岩等容易钻进的地层；以“筒钻+短螺旋钻头+捞砂钻头”组合破岩捞渣，钻进完整坚硬岩层。