大口径钻探
同温同压下
超过常规孔径的工程钻探。大口径钻孔在不同的工程钻探领域，有不同的含义。对整个工程钻探领域而言，一般泛指孔径在500mm以上的为大口径钻孔。大口径钻孔深度多数在50m以内，少数为100m左右，有的深达数百米。其大多数为垂直向下的直孔，亦有斜孔、水平孔和仰孔。钻孔截面除圆形外，还有矩形和长槽形。发展概况 用机械方法施工大口径钻孔最早的是荷兰，于1927年采用多级扩孔回转钻进法钻进直径2．7m、深达130m的竖井。此后许多国家相继用钻孔法进行矿山竖井施工。1945年后，各种工程建设中大口径钻孔有广泛的发展。法国50年代初开发全套管施工法(贝诺特法)和钻机。联邦德国在1951年成功地采用泵吸反循环钻进法。此后钻孔的直径、深度、适用地层和应用领域不断扩大，施工技术迅速发展。如荷兰于1954～1959年钻成两口孔径7．5m、深506和512m的竖井；苏联于1960～1964年由直径3m的导向孔一次扩孔钻成直径8．75m的竖井；美国所钻大口径孔的最大深度达1960m；日本于70年代在水域的硬岩钻成数十个直径3．6～4．4m的桥墩基础桩孔，于1984年在沉井内用旋臂式钻机在14m深海底钻成直径11m、深37m的孔。 应用系统集成
中国1959年建造水库土坝时，在防渗墙施工中曾用冲击钻打直径1m、最深53m的成排钻孔。1969年，用分级扩孔法钻煤矿竖井，最大孔径8．8m、最大深度508．6m。80年代以来，在许多与各种基础桩、挡土墙、集水井和地下连续墙相关的施工中采用了大直径钻孔，如直径达3m、深度50～60m的重庆长江大桥基桩孔，宽1m、深30m、长200m的上海宝山钢铁总厂地下连续墙的槽孔。
应用 大口径钻探主要用于地下资源开发、基础工程施工和处理、地下工业设施建造三方面。
地下资源开发 包括：工业和民用供水井、地热矿泉井、集水井；可溶盐类的钻孔水溶法开采；海底砂矿采选(反循环抽吸)等。
基础工程施工和处理 包括：各种钻孔灌注桩、扩底桩基础，陆地和水域嵌岩钢管桩基础；各种深层地基处理、注浆加固，原有工程基础的改造加固；高大建筑箱形基础及其挡土防渗墙；深基坑边坡和山坡防塌挡土墙；水坝防渗墙；深基坑开挖的降水井，防治地面沉降的回灌井；预制钢筋混凝土桩管的埋设和大型爆破孔等。
地下工业设施建造 包括：竖井、斜井等各种坑道；通风、排水、运输和灭火通道；输电、气、水等地下管线的敷设；隧道涵洞、地下铁路、地下街道房屋的承重框架；安放地震、地壳运动观测仪器的地下孔洞；地下核试验井、导弹发射井；储存石油、液化气的地下库，储藏珍贵物品、危险品的特种地下保险库；排放核废料、有毒废液渣、污染物的地下洞池等。
特点 主要有：(1)钻头直径大，钻探装备重、设备功率大。如美国可钻直径4．6m、深500m孔的钻机重达368t、功率为224kw。(2)钻渣量大，钻进施工中必须采用机械化方式净化冲洗液。(3)排渣方式多样或组合化，冲洗液排渣有正循环法和泵吸、气举、潜水泵举反循环法，冲击钻进和潜孔锤钻进亦采用反循环法排渣；短螺旋、钻斗、冲击抓斗钻进使用回次升钻排渣法。(4)护壁难度大，松散易坍塌地层多采用随钻全孔跟套管工艺，配备跟套管专用设备。(5)可使用插装式或伸缩式钻杆，提高升降钻具机械化程度。(6)钻进方式多样化，钻探设备和钻头结构类型繁多。 内作钻进方式萎凋机 可分为：(1)螺旋钻进，又分为长螺旋钻进和短螺旋钻进两类，后者更适于大口径钻孔；(2)钻斗钻进．叉称土钻施工法．适用于钻挖砂土；(3)刮刀钻进；(4)滚刀钻进(牙轮
钻进)；(5)钻粒钻进}(6)冲击钻进．包括钢绳式、反循环式；(7)打筒式冲击钻进}(8)冲击抓斗钻进；(9)冲击回转钻进；(10)振动钻进；(11)滚铣刀钻进，旋转滚筒铣刀钻头钻进矩形孔。
设备 钻孔时在现场直接使用的地面和孔内的机械和装置。包括钻机，钻架、循环泵组、泥浆净化装置和套管机等。
大口径诂机(含钴架) 主要类型为转盘式钻机、螺旋钻机、动力头式钻机、孔底动力式钻机、冲击抓斗钻机、反循环冲击钻机和地下连续墙用钻机，近年又开发了滚铣刀式和沉井内旋臂式钻机。
(1)转盘式钻机。钻机的转盘能方便地通过较大直径的钻头或移开孔口。钻架多为门式，便于取下太直径钻具，用液压缸系统带动水龙头横梁沿钻架导轨升降钻具、调整钻压(图1)。有的钻机仍设绞车钢绳提升系统。有的钻机不设钻架，用普通起重机升降钻具。
(2)螺旋钻机。大口径螺旋钻机多为短螺旋钻和钻斗兼用．有的也配长螺旋钻具，日本等国家也生产专用的钻斗钻机(叉称土钻)。钻机的绞车钢绳经导轨式钻架的天车悬吊伸缩钻杆的最内层轴杆，轴杆下端连接短螺旋钻具或钻斗，伸缩钻杆最外层由转盘或动力头带动回转钻进。导轨式钻架可前后左右倾斜不大的角度，以便对正孔位中心线。底座以上设备可整体转动l00。～360。，以便于倒渣。
(3)动力头式钻机(图2)。有机械和液马达传动两种形式，动力头由钻架立柱内油缸推动上下运动。机座以上部分可在底座滑轨上移开孔口。底座装有液压步履和整机转向装置。有的钻机装载在汽车或履带车上。
干衣柜(4)孔底动力式钻机。叉称潜孔钻机。一类是用钻扦将电机和减速装置下到孔底驱动钻头，孔口有台架卡住钻杆不回转，以承受钻头回转的反扭矩。有的将砂石泵也装在孔底钻机上，施行泵举反循环排渣。另一类无钻杆的钻机是用绞车钢绳吊人孔内，在下部可回转的箱体下装三个钻头(图3)。其工作原理是：由行星轮系驱动钻头绕各自轴线顺时针方向自转。同时驱动回转箱体和修孔钻头绕钻孔轴线反时针方向旋转，钻头也随之公转．这两种扭矩互相平衡，钻机主体则不转动。排遣软管睫钻机也深入孔底，旖行泵吸或泵举反循环排渣。
(5)冲击抓斗钻机。又称贝诺特(Benote)钻机。它用绞车钢绳起落冲击抓斗并控制其张合；用液压套管机夹持大口径套管使其在15。～30。ca3420的角度内正反向转动，同时施以轴向力，使套管跟进或起拔。其反力和反扭矩由全机自身重量和支腿承受。抓斗提出钻渣后，由溜渣槽支臂向前推出并卸掉。
(6)反循环冲击钻机。内外平直的反循环排渣管贯穿冲击钻头中心孔，为钻头导向并随钻进
下移。用液马达驱动的双筒同步绞车的钢绳提动镶嵌楔形硬质合金刃的双层筒状冲击钻头钻进。随着钻头破碎岩石，用泵吸或气举反循环法将钻渣排到地面。钻进效率比普通冲击钻进高数倍，也可配备套管机进行跟管钻进。
(7)地下连续墙用钻机。主要类型有抓斗式成槽机和多头回转钻机。前者先在槽的两端钻导孔，再以抓斗冲抓导孔间的土体。多头钻机有孔底动力式．BW型钻机和多轴并列螺旋钻机。BW型钻机用钢绳吊入槽孔内，两台潜水电机驱动5～7个刮刀钻头同时破碎孔底岩土钻进，由侧壁铲刀或滚齿刀修整孔壁成槽(图4)。
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