《冶金工业建设钻探技术规范 GB50734-2012》

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中华人民共和国国家标准

冶金工业建设钻探技术规范


Technical code for drilling of metallurgical industry construction
GB 50734-2012

主编部门:中国冶金建设协会
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2012年8月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1276号

关于发布国家标准《冶金工业建设钻探技术规范》的公告


    现批准《冶金工业建设钻探技术规范》为国家标准,编号为GB 50734-2012,自2012年8月1日起实施。其中,第3.0.9、3.0.10、8.4.6(4)条(款)为强制性条文,必须严格执行。
    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部
二〇一二年一月二十一日


前言


    本规范是根据原建设部《关于印发<2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标[2006]136号)的要求,由中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司会同有关单位共同编制而成。
    本规范在编制过程中,编制组向全国有关的勘察、设计、施工、教学及研究单位广泛征求意见,采纳了国内近30年来的钻探工程经验,经反复讨论、修改,最终经审查定稿。
    本规范共分11章和4个附录,主要内容有:总则,术语和符号,基本规定,钻探准备工作,工程地质钻探,水文地质钻探与水井施工,基桩孔和成槽施工,特种钻探,冲洗介质与护壁堵漏,钻探质量,钻探设备使用、维护与拆迁等。
    本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
    本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司负责具体内容的解释。为提高规范质量,请各单位在执行本规范的过程中,结合工程实践,认真总结经验,并将意见和建议寄交中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司(地址:河北省保定市东风中路1285号,邮政编码:071069,E-mail:guifan3@126.com),以供今后修订时参考。
    本规范主编单位、参编单位、参加单位、主要起草人和主要审查人:
    主编单位:中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司
    参编单位:长春工程学院
              中冶集团武汉勘察研究院有限公司
              中国有色金属工业长沙勘察设计研究院
              中冶沈勘工程技术有限公司
              北京爱地地质勘察基础工程公司
              中基发展建设工程有限责任公司
              宁波冶金勘察设计研究股份有限公司
              湖北中南勘察基础工程有限公司
              山西冶金岩土工程勘察总公司
              中国有色金属工业昆明勘察设计研究院
    参加单位:中国地质科学院勘探技术研究所
              北京市三一重机有限公司
    主要起草人:王哲英 靖向党 李玉京 李 强 刘海刚 张国银 张宝亮 杨 新 杨子峰 金义元 荆和平 郭 斌 赵志锐
    主要审查人:王文臣 王安成 孙建华 刘桐林 刘耀峰 刘 勇 赵子刚 祝世平 贺家乐 蒋宿平 龚高柏

1 总 则


1.0.1 为在冶金工业建设项目钻探工作中贯彻执行国家有关的技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、保护环境,确保钻探工程质量,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于冶金工业建设工程地质钻探、水文地质钻探、特种钻探、水井施工、基桩孔和成槽的施工,以及钻探设备的使用和维护。

1.0.3 钻探施工应按本规范的要求,制定有效的技术措施,确保钻探工程优质、高效、节能、环保和安全。

1.0.4 冶金工业建设钻探的施工以及钻探设备的使用和维护,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

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2 术语和符号


2.1 术 语


2.1.1 钻探工程 drilling engineering
    为探明地下地质情况,开采地下资源以及其他工程目的所进行的钻孔施工与采样工作。

2.1.2 工程地质钻探 engineering geological drilling
    以工程地质勘察为目的的钻探工作。

2.1.3 水文地质钻探 hydrogeological drilling
    以水文地质勘察为目的的钻探工作。

2.1.4 工程钻孔施工 civil engineering drilling
    以工程施工为目的的钻孔工作。

2.1.5 钻具 boring rig
    由钻头、钻杆、连接接头等组成的钻探工具。

2.1.6 岩石可钻性 rock drillability
    岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。

2.1.7 钻孔结构 borehole structure
    构成钻孔剖面的技术要素。包括钻孔总深度、各孔段直径和深度、套管或井管的直径、长度、安装深度和灌浆部位等。

2.1.8 套管 casing
    用于保护孔壁稳定或满足钻进技术要求需要下入孔内的管材。

2.1.9 孔口管 collar piping
    开孔钻进后下入孔内保护孔壁稳定的套管。

2.1.10 冲击钻进 percussion drilling
    借助钻具重量,按一定的冲击高度,周期性地冲击孔底破碎岩土的钻进方法。

2.1.11 回转钻进 rotary drilling
    通过回转器或孔底动力机具驱动钻头回转破碎孔底岩土的钻进方法。

2.1.12 冲击回转钻进 percussive-rotary drilling
    在回转钻进的同时利用冲击器向钻头上施加冲击功的钻进方法。

2.1.13 反循环钻进 reverse circulation drilling
    携带岩屑的冲洗介质经由钻杆内返回地面的钻进方法。

2.1.14 泵吸反循环钻进 pump-suction reverse circulation drilling
    利用砂石泵(离心泵)在钻杆内腔造成负压产生抽吸作用,使钻杆内腔液体上升排出的反循环钻进方法。

2.1.15 射流反循环钻进 jet reverse circulation drilling
    利用射流泵在钻杆内腔造成负压产生抽吸作用,使钻杆内腔液体上升排出的反循环钻进方法。

2.1.16 气举反循环钻进 air lift reverse circulation drilling
    压缩空气在孔内一定深度与钻杆内的冲洗液混合形成低密度气-液混合液,利用钻杆内、外液体密度差产生的压力差实现反循环的钻进方法。

2.1.17 旋挖钻进 rotary excavate drilling
    利用旋挖钻机驱动回转斗、短螺旋钻头或其他钻提土工具钻进岩土的钻进方法。

2.1.18 钻孔扩底钻进 under-ream drilling
    将柱状钻孔底部直径扩大的钻进方法。

2.1.19 挤扩支盘钻进 extrusion hole drilling
    按设计要求在柱状钻孔的不同部位通过挤压孔壁形成支或盘的钻进方法。

2.1.20 金刚石钻进 diamond drilling
    利用金刚石钻头破岩的钻进方法。

2.1.21 硬质合金钻进 hard-metal drilling
    利用硬质合金钻头破岩的钻进方法。

2.1.22 绳索取心钻进 wire-line core drilling
    利用带绳索的打捞器,以不提钻方式经由钻杆内孔取出岩心容纳管的钻进方法。

2.1.23 定向钻进 directional drilling
    利用自然弯曲规律或人工定向偏斜的方法按照设计钻孔轨迹施工钻孔的钻进方法。

2.1.24 岩心定向钻进 core orientation drilling
    利用专门的取心工具从孔内取出具有确定方向的岩心,在地面利用专用装置使其恢复孔内方向,以确定地下岩层产状的技术方法。

2.1.25 岩(土)心钻进 core drilling
    以采取圆柱状岩(土)心为目的的钻进方法。

2.1.26 全面钻进 full face drilling
    将孔底断面岩(土)全部破碎不采取岩(土)心的钻进方法。

2.1.27 硬质合金钻头 hard-metal bit
    镶嵌硬质合金切削具的钻头,也称合金钻头。

2.1.28 金刚石钻头 diamond bit
    利用金刚石及其制品作为破岩切削具制造的钻头。

2.1.29 牙轮钻头 roller cone bit
    利用钻头基体上可转动的圆锥形牙轮进行破岩的钻头。

2.1.30 滚刀钻头 roller truncated cone bit
    利用钻头基体上可转动的截锥(圆台)形滚刀进行破岩的钻头。

2.1.31 翼片钻头 wing bit
    由镶焊刀具的若干翼片构成的破碎岩土的钻头,也称刮刀钻头。

2.1.32 冲击钻头 percussion bit
    利用冲击功破碎岩土的钻头。

2.1.33 抓斗 grab
    由开合机构控制数片颚片抓取孔底岩土的钻孔工具。

2.1.34 钻斗 drill bucket
    回转切削孔底岩土并能携带岩屑至孔外的筒状钻孔工具。

2.1.35 金刚石扩孔器 diamond reaming shell
    配合金刚石钻头,对孔壁进行修整以保持孔径的专用工具。

2.1.36 钻压 weight on the bit(WOB),bit press
    沿钻孔轴线施加在钻头或破岩工具上的压力。

2.1.37 潜孔锤 down the hole(DHT)hammer
    利用液体或气体作为动力源产生冲击能的孔底冲击器。

2.1.38 岩心管 core barrel
    在取心钻进中,用于容纳及保护岩心的管件或管组。

2.1.39 冲洗液量 flow rate,pump discharge
    单位时间内泵入孔内的冲洗液体积。

2.1.40 冲洗介质 flushing medium
    钻进中用于冷却钻头、携带岩粉、稳定孔壁的孔内循环流体介质。

2.1.41 冲洗液 drilling fluid
    液态冲洗介质。

2.1.42 乳化液 emulsion
    一种液体以液珠形式均匀而稳定地分散于另一种与其不相混溶的液体中形成的分散体系,也称乳状液。

2.1.43 无固相聚合物冲洗液 free-clay polymer fluid
    不加黏土的聚合物水溶液,也称无固相冲洗液。

2.1.44 稳定液 slurry,supporting fluid
    在槽(孔)施工过程中,维持槽(孔)壁稳定的不循环泥浆或聚合物水溶液。

2.1.45 泥浆 mud
    黏土颗粒均匀而稳定地分散在液体(水或油)中形成的分散体系。

2.1.46 黏土造浆率 yield of clay
    在规定条件下制备表观黏度为15mPa·s的泥浆时,每吨黏土制备泥浆的体积。

2.1.47 堵漏 shut-off of loss
    封堵孔内冲洗液漏失通道的作业。

2.1.48 钻孔偏斜测量 hole deviation survey
    测量钻孔某点顶角、方位角的作业,也称钻孔弯曲测量。

2.1.49 钻孔顶角 drift angle of drilling hole
    钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向的切线与垂线之间的夹角。

2.1.50 钻孔方位角 azimuth of drilling hole
    在水平面上,自正北向开始,沿顺时针方向,与钻孔轴线水平投影上某点切线之间的夹角。

2.1.51 钻孔倾角 dip angle of drilling hole
    钻孔轴线上某点沿钻孔方向的切线与其在水平面上投影之间的夹角。

2.2 符 号


    D——钻头直径;
    F——钻头压力;
    F0——每颗硬质合金所需压力;
    m——硬质合金镶焊数量;
    Q——冲洗液量。

3 基本规定


3.0.1 钻探工程应以工程设计或勘察纲要为依据,并应根据自然条件、地层特性,编制钻探施工方案,选择钻进方法、工艺和钻探设备。

3.0.2 钻探施工前应向作业人员进行技术和安全交底。

3.0.3 钻探作业人员应经专业培训合格后持证上岗。

3.0.4 钻探工程施工不得污染施工环境。

3.0.5 钻探工程应优化施工,推广应用钻探新设备、新方法、新工艺。

3.0.6 钻探施工班组应做好钻孔原始资料的记录和班报表填报与整理工作,提交的资料应真实、准确、可靠。

3.0.7 钻探施工应采取预防孔内事故发生的措施。

3.0.8 安全管理应符合下列规定:
    1 应建立健全安全生产责任制,并应严格执行设备安全操作规程。
    2 应制订安全预防应急救援预案。
    3 钻场周围应设置围栏、安全警示牌,野外作业的高架设备应设置避雷装置。
    4 2m以上高处作业,应系好安全带。
    5 钻探作业人员的安全设施、个人劳动防护用品应符合国家现行有关标准的规定。
    6 钻探设备的竖立和拆迁应在机长统一指挥下进行。
    7 作业前严禁饮酒,在易燃、易爆区严禁烟火。

3.0.9 在悬崖、陡坡等危险地带进行作业,应设置安全防护设施。

3.0.10 钻具提出钻孔后,严禁悬空放置。升、降钻具时严禁用手扶钢丝绳。

3.0.11 钻孔施工结束后应按设计要求成井、灌注或封孔。

3.0.12 工程地质钻探、水文地质钻探与水井施工、基桩孔和成槽施工等单项工程竣工后应提交钻孔资料或竣工报告。

3.0.13 岩石可钻性等级分类应符合本规范附录A的规定,土的分类应符合本规范附录B的规定,岩石的研磨性分级应符合本规范附录C的规定,土试样质量等级划分应符合本规范附录D的规定。

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4 钻探准备工作


4.1 编制钻探施工方


4.1.1 施工方案应根据工程设计、勘察纲要和踏勘情况编制。

4.1.2 钻探施工方案应符合技术先进、安全环保、经济合理、可操作性强的要求。

4.1.3 钻探施工方案应包括下列内容:
    1 施工现场的地理交通位置、地形地貌、地下设施分布、当地气候及施工条件。
    2 施工场地工程地质和水文地质条件。
    3 施工的目的和要求。
    4 施工工艺、方法。
    5 施工钻孔的结构设计。
    6 钻探设备和钻具的选择。
    7 质量保证措施。
    8 施工进度计划。
    9 设备、材料、人力资源计划。
    10 职业健康安全、文明施工、环境保护。
    11 孔内事故预防措施。

4.2 施工场地准备


4.2.1 钻孔孔位确定后,修筑地基时应符合下列规定:
    1 应根据孔位标志和斜孔的方位桩修筑场地,孔位和钻孔方位不得擅自变动。
    2 钻场面积应根据设备类型、附属设备和材料摆放要求确定,宜不占或少占耕地。
    3 地基应平坦、稳固,并应具有足够的承载能力,在松软地层修筑地基时应采取加固措施。
    4 钻场位于斜坡上时,填方面积不得大于地基面积的1/4,填方部分应夯实,也可采用钢管(木)桁架钻场。
    5 深孔或在沼泽地区施工时,塔角和钻机底座宜采用混凝土加固。
    6 坑道内钻场高度宜大于7m,底面积宜大于4m×6m。
    7 钻场周围应采取排水措施,在山谷、河沟、地势低洼或雨期施工时,应根据地形情况,加高钻场地基或挖排水沟,修筑拦水坝或修建防洪堤,同时应设置人员撤离的安全通道。
    8 修筑地基应避开悬崖、陡坡等危岩崩落区,当无法避让时应将坡上浮石清除,并应采取可靠的防护或加固措施。
    9 修建地基时,应按钻探方案修建冲洗液循环槽与沉淀池。

4.2.2 修筑场地前,应掌握施工现场地下构筑物、管线分布情况,钻孔边缘距地下电缆、构筑物、管线及其他地下设施之间的水平距离,工程地质钻孔宜大于2m,大直径施工钻孔宜大于5m,并应采取可靠的防止塌陷的措施。

4.2.3 在输电线路附近施工时,钻塔安装和起落中,其顶端或其他金属附件与输电线路的安全距离不得小于表4.2.3规定的数值。

表4.2.3 钻塔与输电线路的安全距离

输电线路电压(kV)

1~10

35~110

154~220

330~500

允许最小距离(m)

4

6

8

10

15


4.2.4 设备进场前应做到路通、水通、电通(用汽油或柴油机做动力时除外)和施工场地平整。

4.3 基台与钻塔安装


4.3.1 基台结构形式应根据设备类型、钻孔设计深度、角度和地基条件确定。各部件连接螺栓应加垫紧固,并应保证安装稳固、周正、水平。

4.3.2 当施工设备需要铺设行走钢轨时,钢轨应平直、稳固,其对称线与桩孔中心线的偏差不应大于20mm,轨道面上任意两点的高差不应大于10mm。

4.3.3 钻塔的安装应按说明书的要求进行,并应符合下列规定:
    1 钻塔安装前,应严格检查,并应确保钻塔的零部件齐全、完好,所用起落装置与制动系统应灵活、可靠。
    2 钻塔的安装应按顺序进行,不得有遗漏与错位。
    3 钻塔各构件或部件间连接应牢固,并应与基台稳固连接。
    4 座式天车应设置安全挡板,吊式天车应拴保险绳。
    5 钻塔绷绳应安装牢靠,绷绳位置应对称,绷绳与地面夹角不宜大于45°。

4.3.4 雷雨季节施工,钻塔应装设符合要求的避雷针,并应与钻塔绝缘,接地极与钻塔绷绳的埋置距离不应小于4m,其接地电阻不应大于10Ω。

4.4 钻探设备安装


4.4.1 安装钻机、动力机、泥浆泵或砂石泵、搅拌机、泥浆净化机械和空气压缩机等设备时,应合理布置,并应便于操作。

4.4.2 钻塔天车滑轮、回转器或转盘中心与钻孔中心应在同一条直线上,并应确保钻孔方位准确。

4.4.3 安装车载或牵引式钻探设备时,支撑基座应稳定可靠。

4.5 附属设备安装


4.5.1 皮带、链轮、万向轴和外露齿轮等传动部分,应设有牢固的防护栏杆或防护罩。

4.5.2 钻场的电气设备应由专业电工安装、维护和拆除,并应按国家现行有关电气技术标准施工。

4.5.3 钻塔活动工作台应采用直径不小于7.7mm的钢丝绳作平衡吊绳,工作台周围栏杆高度不应低于1.1m,底盘周围护板高度应在180mm以上,应配备安全带或安全绳,并应有制动、防坠装置。

4.5.4 冲洗液净化系统应根据钻探方案要求设置。

4.6 准备工作检查


4.6.1 准备工作完成后,应按本规范第4.2节~第4.5节的规定进行检查,并应进行试运转。

4.6.2 准备工作应经全面检查合格后再开钻。

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5 工程地质钻探


5.1 钻孔结构设计与钻进方法选择


5.1.1 钻孔结构设计应符合勘察纲要的要求,并应以钻孔的设计深度、终孔直径、地层特性为依据自下而上进行。

5.1.2 钻孔结构设计的内容应包括孔深、终孔直径、各级孔径与深度、各层套管深度与规格。

5.1.3 钻孔结构设计应符合下列规定:
    1 孔口管应穿过松散覆盖层,宜下入稳定地层0.5m。
    2 应简化钻孔结构。
    3 用防塌冲洗液和注浆法难以保持孔壁稳定的地层,应采用套管护壁。
    4 在没有施工经验的地区施工应预留备用孔径。
    5 钻孔结构应满足后续试验及测试的要求。

5.1.4 钻进方法宜按表5.1.4-1、表5.1.4-2选用。


表5.1.4-1 土层钻进方法

钻进方法

土层类别

黏性土

粉土

砂土

碎石土

回转钻进

勺钻

×

螺旋钻进

×

硬质合金钻进

冲击钻进

注:○为适用,×为不适用。

表5.1.4-2 岩层回转钻进方法

钻进方法

岩石回转钻进级别

1~3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

硬质合金钻进

×

×

×

×

×

×

金刚石钻进

孕镶钻头

×

×

表镶钻头

×

×

×

×

×

复合片钻头

×

×

×

×

×

×

注:○为适用,×为不适用。

5.2 冲击钻进


5.2.1 冲击钻进可用于黏性土、粉土、砂土和碎石土层。

5.2.2 冲击钻进应符合下列规定:
    1 开孔钻进应采取防止钻孔偏斜的措施。
    2 钻进中应根据勘察纲要要求控制回次进尺。
    3 当采用泥浆护壁时,钻进过程中应保持孔内液柱高度不低于孔口,并不得将钻具停滞孔底。
    4 当采用跟管钻进时,抽筒与套管应保持同步,抽筒不应超过套管靴0.5m。
    5 钻进中遇到地层软硬变化时,应立即停止钻进,应量测层位变换深度并提钻。
    6 钻进中应随时检查钢丝绳的完好程度,当钢丝绳出现断丝数量超过总丝数10%或有一股断头时,应更换。

5.3 回转钻进


5.3.1 勺钻和螺旋钻进应符合下列规定:
    1 勺钻和螺旋钻进可用于地下水位以上不易塌孔的砂土、粉土和黏性土。
    2 回次进尺不应超过钻头长度。
    3 钻进过程中,应根据地层变化随时调节给进速度和转速。

5.3.2 硬质合金钻进应符合下列规定:
    1 硬质合金钻进可用于1级~6级岩层。
    2 硬质合金钻头结构类型应根据岩土类别和钻探施工组织设计要求等合理选择,其结构参数宜按表5.3.2-1~表5.3.2-3选取。

表5.3.2-1 硬质合金切削具数量(颗)

岩土类别

钻头直径(mm)

75、91

110

130

150

可钻性1级~4级岩石

6~8

8~10

10~12

可钻性5级~6级岩石

8

8~12

10~12

12~14

卵石、砾石

9~12

12~14

14~16

16~18


表5.3.2-2 硬质合金切削具出刃

岩土类别

切削具出刃(mm)

内出刃

外出刃

底出刃

可钻性1级~4级岩石

2.0~2.5

2.0~3.0

3.0~5.0

可钻性5级~6级岩石

1.5~2.0

1.5~2.5

2.0~3.0

卵石、砾石

1.0~1.5

1.5~2.0

1.5~2.5


表5.3.2-3 硬质合金切削具镶焊角及刃尖角度

岩土类别

镶焊角(°)

刃尖角(°)

可钻性1级~4级均质岩石

15~20

45~50

可钻性5级~6级均质岩石

10~15

60~70

非均质有裂隙的岩石、卵石、砾石

0~—15

80~90


3 硬质合金钻进的技术参数应根据岩石性质、钻头结构、设备能力和孔壁的稳定性等因素合理选择,并应符合下列规定:
        1)钻压应根据每颗硬质合金切削具需施加的压力确定,硬质合金切削具需施加的压力值宜按表5.3.2-4选取。


表5.3.2-4 硬质合金切削具压力值

岩石可钻性级别

切削具形式

压力(N/颗)

1~3

片状、方柱状、八角状硬质合金

500~600

4~5

方柱状、八角状硬质合金

700~1200

6

八角状硬质合金

900~1600


2)钻头转速应根据钻头切削具切削速度和岩石性质确定,钻头切削具切削速度宜取0.5m/s~1.2m/s,钻进不同岩性的钻头转速宜按表5.3.2-5选取。

表5.3.2-5 硬质合金钻进转速

岩石可钻性级别

钻头直径(mm)

转速(r/min)

1~3

75~150

150~300

4~5

100~200

6

65~130



     3)冲洗液量应根据单位时间内所产生的岩粉量、冲洗液上返速度和冲洗液类型确定。冲洗液上返速度宜取0.3m/s~0.5m/s,不同规格钻头的冲洗液量宜按表5.3.2-6选取。

表5.3.2-6 硬质合金钻进冲洗液量(L/min)

岩石可钻性级别

钻头直径(mm)

75、91

110

130、150

1~3

60~100

85~150

100~180

4~5

6


  4 硬质合金钻进应保持孔内清洁,并根据岩层特性和钻具结构选用相应的卡心方法。

5.3.3 金刚石钻进应符合下列规定:
    1 金刚石钻进可用于中硬以上岩层,一般聚晶金刚石复合片(PDC)钻头可用于4级~7级岩层,单晶孕镶金刚石钻头可用于5级~12级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头可用于5级~9级岩层。
    2 表镶金刚石钻头和孕镶金刚石钻头结构参数应根据岩石的可钻性、研磨性及岩石的完整性确定,宜按表5.3.3-1选取。


表5.3.3-1 金刚石钻头与扩孔器

岩石或钻性级别

4~6

7~9

10~12

岩石研磨性类别

天然金刚

粒度

(粒/200mg)

15~25

×

×

×

×

×

×

×

25~40

×

×

×

×

×

40~60

×

×

×

×

×

×

60~100

×

×

×

×

×

×

石表镶钻头

胎体硬度(HRC)

Ⅰ(20~30)

×

×

×

×

×

×

×

Ⅲ(35~40)

×

×

×

×

×

×

×

Ⅴ(>45)

×

×

×

×

×

×

×

天然或人造金刚石孕镶钻头

粒度(目)

20~40

×

×

×

×

40~60

×

×

×

×

60~80

×

×

×

×

×

80~100

×

×

×

×

胎体硬度(HRC)

Ⅰ(20~30)

×

×

×

×

×

Ⅱ(30~35)

×

×

×

×

×

Ⅲ(35~40)

×

×

×

×

×

Ⅳ(40~45)

×

×

×

×

×

×

Ⅴ(>45)

×

×

×

×

×

×

×

×

表镶扩孔器

×

×

×

×

孕镶扩孔器

×


3 聚晶金刚石复合片钻头的结构参数应根据岩石的可钻性和完整性等选择,出刃宜符合表5.3.3-2的规定。


表5.3.3-2 聚晶金刚石复合片钻头出刃

岩石可钻性级别

内、外出刃(mm)

底出刃(mm)

1~4

2~3

0.5d

5~7

1~1.5

注:d为聚晶金刚石复合片的直径。


    4 金刚石钻进技术参数应符合下列规定:
        1)钻压应根据岩石性质、钻头类型、钻头底唇面积、金刚石粒度、品级和浓度等选择,并宜符合表5.3.3-3的规定。

表5.3.3-3 金刚石钻头的钻压(kN)

钻头类型

钻头直径(mm)

36

47

60

75

91

表镶钻头

初始压力

0.5~1.0

0.5~1.0

1.0~2.0

1.0~2.0

2.0~2.5

正常压力

2.0~4.0

3.0~6.0

4.0~7.5

6.0~10.0

8.0~11.0

孕镶钻头

2.5~4.5

4.0~7.0

4.5~8.5

6.0~11.0

8.0~15.0

聚晶金刚石复合片钻头

按每个复合片0.5kN~1.0kN压力确定

  注:聚晶金刚石复合片钻头随着复合片磨钝,钻压可逐渐增大。


        2)钻头转速应根据岩石性质、完整程度及钻头直径选择,并宜符合表5.3.3-4的规定。

表5.3.3-4 金刚石钻头的转速(r/min)

钻头类型

钻头直径(mm)

36

47

60

75

91

表镶钻头

650~1300

500~1000

400~800

300~550

250~500

孕镶钻头

1000~2000

750~1500

600~1200

400~850

350~700

聚晶金刚石复合片钻头

250~800

200~600

150~500

120~400

100~300



3)冲洗液量应根据岩石性质、完整程度、孔壁环状间隙、钻头直径、冲洗液上返流速等确定,并宜符合表5.3.3-5的规定。

表5.3.3-5 金刚石钻进冲洗液量

钻头直径(mm)

47

60

75

91

冲洗液量(L/min)

25~40

30~50

40~60

50~70


注:1 金刚石钻进环状间隙上返流速应大于0.4m/s~0.7m/s;
        2 孕镶钻头宜采用较大泵量,表镶钻头宜采用较小泵量;
        3 聚晶金刚石复合片钻头的泵量可按表列数值增大20%~50%。
    5 金刚石钻进钻头应排队使用,先用外径大内径小的,后用外径小内径大的,应保证钻头、扩孔器能正常下到孔底,并应做到不扫孔、不扫残留岩心,同时应及时记录每个回次钻头磨损情况。
    6 钻头与扩孔器、钻头与卡簧应合理匹配。扩孔器直径应大于钻头直径0.3mm~0.5mm,卡簧的自由内径应小于钻头的内径0.1mm~0.3mm。
    7 钻头下至距离孔底0.2m~0.3m时应开泵冲孔,然后用低转速缓慢扫孔至孔底,逐渐调整到正常钻进参数。
    8 钻进过程中应注意观察泵压、钻压和转速(电流)的变化及 返水情况,不得随意提动钻具,发生岩心堵塞时应提钻处理。
    9 金刚石钻进应保持孔底清洁。
    10 金刚石钻进采用的单动双管钻具应符合下列规定:
        1)单动性能良好。
        2)钻具装配后内、外管应同轴,卡簧座底端与钻头内台阶的距离为3mm~5mm。
        3)钻探现场使用的钻具应经常保持每种两套以上,并定期清洗注油。

5.3.4 金刚石绳索取心钻进应符合下列规定:
    1 绳索取心钻进宜用于9级以下的岩层,可用于深孔和破碎岩层。
    2 金刚石绳索取心钻进转速与普通金刚石钻进转速应相同,钻压应按钻头工作唇面或金刚石切削颗粒数量增加的比例增加,冲洗液量应保持上返流速1m/s~2m/s。
    3 绳索取心钻具的使用应符合下列规定:
        1)应选择寿命长、效率高的广谱钻头。
        2)严禁回次进尺超过内管长度。
        3)孔内漏水严重,钻孔为干孔时严禁采用自由降落方式投放内管总成。
        4)内管到位后再扫孔钻进。
        5)打捞器上应安装安全销或配置脱卡套等安全脱卡装置。
        6)钻杆折断后,严禁下入打捞器捞取内管。
        7)随时检查并及时更换磨损和变形的钻具。


5.4 地下水位观测


5.4.1 地下水位观测应符合下列规定:
    1 钻探过程中遇地下水应及时测量水位。
    2 遇多层含水层时,应采取止水措施。

5.4.2 稳定地下水位宜在勘察工作结束后统一测量,测量允许误差为±2cm。

5.5 钻孔止水与封孔


5.5.1 止水与封孔的孔段和方法应按勘察纲要的要求确定。

5.5.2 钻孔止水位置应选择在隔水性较好、能准确分层,且孔径比较规则的层位,隔水层厚度不得小于5m,并应检查止水效果。

5.5.3 当遇到多层含水层时,应逐层下入小一径套管止水,并应停钻观测地下水位,应在测得稳定水位后,再继续钻进。

5.5.4 当钻孔达到设计深度,已完成地层的描述、岩土和水试样的采取,测定地下水位后,应分段回填夯实。

5.5.5 勘察孔遇下列情况之一时,应按勘察纲要要求进行封孔:
    1 对有害的和不用的含水层钻孔。
    2 揭露两个或两个以上含水层或对水文地质条件有影响的钻孔。
    3 位于江、河、湖、海防护堤附近的钻孔。
    4 穿过工业矿体及在开采矿区施工的钻孔。
    5 位于或邻近建筑物地基的钻孔。
    6 对土地耕作及道路安全有影响的钻孔。
    7 开采无意义或非探采结合的承压自流水钻孔。

5.5.6 封孔后应按要求进行封孔质量检查,并应在孔口中心设置标志桩。

.

6 水文地质钻探与水井施工


6.1 钻孔结构设计与钻进方法选择


6.1.1 钻孔结构应根据钻孔的目的、用途和地层特性设计,并应满足勘察纲要或供水管井设计要求。钻孔结构设计应符合下列规定:
    1 钻孔总深度应为设计最深一层可采含水层底板的深度加上2m~4m沉淀管长度,地层不稳定或不能支承井管时,应适当增加深度。
    2 两径或两径以上的钻孔结构,选用深井泵或潜水泵作为抽水设备时,安放水泵井段的换径深度应位于动水位10m以下,井管应坐落在稳定岩土层上。
    3 钻孔直径应根据井管直径和类型,以及填砾的厚度确定。常用井管直径和类型与钻孔直径和深度,宜符合表6.1.1的规定。

表6.1.1 常用井管直径和类型与钻孔直径和深度

钻孔深度(m)

钻孔直径(mm)

井管直径(mm)

井管类型

<6

>400

203、254、305

混凝土管、水泥砾石管、石棉水泥管、塑料管、铸铁管

30~300

400~500

203、254、305

混凝土管、水泥砾石管、石棉水泥管、塑料管、铸铁管、钢管、玻璃钢管

300~450

400~500

203、254

铸铁管、钢管、玻璃钢管

>450

230~350

152、203

钢管、玻璃钢管


6.1.2 钻进方法和钻具类型应根据地层特性、场地条件、设备能力及钻孔结构等因素选择,并宜符合表6.1.2的规定。


612 钻进方法和钻具类型

钻进方法

钻具类型

冲洗介质

适用地层

冲击钻进

抽筒或肋骨抽筒

清水或泥浆

黏性土、粉土、砂土、碎石土

钻头配合抽筒或掏砂筒

清水或泥浆

砂土、碎石土、可钻性5级以下岩石

回转钻进

正循环取心钻进

硬质合金钻头

清水、泥浆、空气泡沫

黏性土、粉土、砂土、卵砾石层、可钻性

1级~6级的岩石

取心牙轮钻头

可钻性小于8级的岩石,卵砾石层

正循环全面钻进

翼片钻头

清水、泥浆、空气泡沫

黏性土、粉土、砂土层、或钻性小于4级的岩石

牙轮钻头

可钻性小于8级的岩石

正循环扩孔钻进

多翼螺旋肋骨钻头

清水、泥浆、空气泡沫

黏性土、粉土、砂土层、或钻性4级以下的岩石

多级肋骨扩孔钻头

玉米式钻头

砂土、卵砾石层和5级以下的岩石

反循环钻进

翼片钻头

清水或泥浆

黏性土、粉土、砂土层、可钻性小于4级的岩石

牙轮(滚刀)钻头

可钻性小于8级的岩石

取心牙轮钻头

可钻性小于8级的岩石

气动冲击回转钻进

潜孔锤钻头

空气、泡沫

卵砾石层、可钻性5级~12级岩石


6.2 冲击钻进


6.2.1 冲击钻进可用于第四纪松散层和中硬以下的岩层。

6.2.2 冲击钻进技术参数宜符合表6.2.2的规定。

表6.2.2 冲击钻进技术参数

钻头类型

适用地层

单位钻头刀长的钻具重力(N/cm)

冲击高度(m)

冲击频率(次/min)

回次进尺(m)

圆形钻头

可钻性5级以下岩石

250~300

0.75~1

40~50

0.2~0.4

一字形、十字形、工字形钻头

卵石、漂石、胶结层

150~250

0.3~0.5

抽筒或肋骨抽筒

黏性土、粉土、砂土地层

100~150

0.5~0.75

0.5~1.0

砾石、卵石、漂石地层

100~200

0.75~1

0.4~1.0


6.2.3 冲击钻进钻具应符合下列规定:
    1 钻具应连接牢固,钢丝绳总负荷不得超过主卷扬机的提升能力。
    2 钢丝绳与钻具采用活心或活环连接时,应连接牢固、钢丝绳转动灵活。
    3 采用法兰连接的钻具,其连接的凹凸面应吻合,并应连接牢固。
    4 抽筒活门应开启灵活,并应关闭紧密,加焊肋骨应均匀、对称。

6.2.4 冲击钻进应符合下列规定:
    1 在地层允许的前提下,宜采用清水钻进。
    2 在松散、坍塌、漏失严重地层中钻进,应采用泥浆护壁;当泥浆护壁无效时,应采用套管护壁。
    3 开孔钻进应对准孔位,并应保持垂直冲击,钻进数米后应下入孔口管,并应用黏土夯实或水泥固定。
    4 地下水位较低时,宜保持孔内液面不低于孔口。
    5 钻具提离孔内液面时,应放慢提升速度,同时应向孔内补充冲洗液,并应待孔内液面回升后再提出钻具。
    6 在松散地层,用肋骨抽筒钻进时,应控制回次进尺不超过抽筒长度的2/3。
    7 停钻时,钻具应及时提离孔口落地放至安全区域,不得停放孔底。
    8 钻进拟开采含水层或构造带时,不得采用直接投入黏土块或黏土球的护壁堵漏方法。

6.3 回转钻进


6.3.1 回转钻进应根据钻孔结构、岩土特性选择钻具,其规格应符合现行国家标准《钻探用无缝钢管》GB/T 9808的有关规定。

6.3.2 硬质合金取心钻进应符合下列规定:
    1 硬质合金钻头应符合下列规定:
        1)钻头体直径298mm以内,宜采用特殊梯形螺纹与岩心管连接;直径325mm以上可采用焊接或螺纹连接,焊接时应保证钻头与岩心管的同心度。
        2)钻头硬质合金切削具宜采用钨钴类八角柱状硬质合金,对不同岩层和钻头直径,其镶焊数量、出刃大小及镶焊角度宜按表6.3.2-1和表6.3.2-2选取。

632-1 硬质合金切削具镶焊数量()

岩土类别

钻头直径(mm)

200

22

251

280

331

335

385

430

可钻性1级~4级岩石

14~16

16~17

17~18

18~19

19~20

20~22

22~26

26~28

可钻性5级~6级岩石

16~18

18~19

19~20

20~22

22~24

24~26

26~28

28~32

砾石、卵石

20~22

22~24

24~26

26~28

29~32

32~34

34~36

36~40


632-2 硬质合金切削具镶焊角与出刃

岩土类别

出刃(mm)

镶焊角度(°)

内出刃

外出刃

底出刃

可钻性1级~4级

2.0~2.5

2.0~3.0

2.5~3.5

10~20

可钻性5级~6级均质岩石

1.5~2.0

1.5~2.5

2.0~3.0

5~10

卵石、砾石及非均质岩石

1.0

1.5

1.5

0~-15


    2 钻进技术参数应根据岩石性质、钻头结构、设备能力和孔壁稳定性合理选择,并应符合下列规定:
        1)钻压可按下式计算:

F=Fo·m               (6.3.2-1)

式中:F——钻头压力(kN);
          Fo——每颗硬质合金切削具所需压力,宜按表6.3.2-3选取(kN/颗);
          m——硬质合金镶焊数量(颗)。

表6.3.2-3 硬质合金切削具所需压力

岩土类别

可钻性1级~4级岩石

可钻性5级~6级岩石

卵石、砾石及非均质裂隙岩石

每颗硬质合金上所需压力(kN/颗)

0.5~0.7

0.8~1.2

0.7~0.8


        2)转速由钻头圆周线速度确定,其线速度宜为1.0m/s~2.5m/s,钻头直径小、钻进软岩时宜采用高转速;钻头直径大或钻进卵石、砾石层及中硬岩时宜采用低转速。
        3)泵量根据钻头直径、岩石性质宜按表6.3.2-4选取,也可按下式计算:

Q=KD                 (6.3.2-2)

式中:Q——冲洗液量(L/min);
          D——钻头直径(cm);
          K——系数,K取(15~20)L/(cm·min)。

632-4 硬质合金钻进泵量(Lmin)

  

岩石性质

  

钻头直径(mm)

200

223

251

280

311

335

385

430

均质岩石

360~480

420~480

420~480

480~600

480~600

600~720

600~720

非均质有裂隙岩石

240~300

360~420

600


    3 正常钻进时钻具应连接取粉管。孔底岩粉超过0.5m时,应专程冲捞岩粉。
    4 井孔内残留岩心超过0.5m或有脱落岩心时,不宜下入新钻头,应采用轻压、慢转、小泵量的方法,将岩心套入岩心管后,再调整到正常钻进参数钻进。

6.3.3 全面钻进应符合下列规定:
    1 全面钻进适用于生产井的钻进。
    2 全面钻进宜根据地层特性按本规范表6.1.2的规定选用钻头,钻进参数应根据地层特性、钻头类型与规格、设备性能选择。
    3 在松散、破碎等易坍塌地层中钻进时应采用泥浆护壁,必要时应采用套管护壁。
    4 在松散、破碎地层中钻进宜采用轻压、慢转,且较大的泵量;在黏性土层钻进应采用大泵量并酌情提动钻具。

6.3.4 扩孔钻进应符合下列规定:
    1 扩孔钻进可用于探采结合井、硬岩大直径成井等工程施工,扩孔级差与级数应根据岩石性质和设备能力确定。
    2 扩孔钻进的钻头宜根据地层特性按本规范表6.1.2的规定选择。
    3 扩孔钻进的钻具应有足够的连接强度,并应有导正装置和小径超前导向钻具。
    4 扩孔钻进技术参数应符合下列规定:
        1)黏性土地层扩孔宜采用钻头压力5kN~15kN,钻头线速度0.5m/s~1.5m/s,泵量不低于400L/min的钻进参数。
        2)砂类地层扩孔宜采用钻头压力3kN~8kN,钻头线速度0.4m/s~1.1m/s,泵量不低于400L/min的钻进参数。
        3)岩层扩孔钻进应根据钻头类型、扩孔级差和岩性等因素选择。
6.3.5 反循环钻进应符合下列规定:
    1 反循环钻进可用于地下水位较浅和漏失较小的地层。泵吸反循环和射流反循环可用于钻进孔深120m以内的钻孔,气举反循环可用于钻进孔深大于25m的钻孔。
    2 反循环钻进宜根据地层特性和反循环钻进方法按本规范表6.1.2的规定选用钻头,钻头钻压和转速宜按本规范第6.3.2条第2款的规定采用,当孔径大于800mm时,宜按本规范第7.4.2条的规定采用。
    3 反循环钻进应保持冲洗液连续循环。停钻时应保持冲洗液正常循环至孔内钻屑排净后,再停止送液。
    4 根据不同的地层可采用清水、泥浆或其他对水质、出水量影响较小,且护壁性能良好的冲洗液。当冲洗液护壁无效时,应下套管护壁。

6.3.6 泵吸反循环钻进应符合下列规定:
    1 应配备性能良好的砂石泵和启动真空泵或注水泵。其性能应符合下列要求:
        1)砂石泵的有效真空度不得低于0.08MPa。
        2)泵体内的液体通道直径应大于钻杆内径。
        3)砂石泵泵量应满足冲洗液在钻杆内上返速度的要求,冲洗液上返速度宜为2.5m/s~3.5m/s。
    2 砂石泵安装位置应接近地面。
    3 钻进中应控制上返冲洗液中岩屑含量不大于5%~8%。
    4 钻头上应装设吸水喉管,应控制岩屑粒径,喉管的内径应小于钻杆内径5mm~10mm,喉管安装部位距钻头底部不应小于150mm~200mm。

6.3.7 射流反循环钻进应符合下列规定:
    1 应配备具有下列性能的射流泵:
        1)泵的管道可顺利通过大颗粒岩屑,喷嘴工作时,循环管路负压值应达0.078MPa~0.088MPa。
        2)射流泵由离心泵驱动,其泵量为60m³/h~150m³/h,泵压为0.6MPa~0.8MPa。
    2 射流泵的安装位置、上返冲洗液中的岩屑含量、钻头上喉管的设置应按本规范第6.3.6条第2款~第4款的规定执行。

6.3.8 气举反循环钻进应符合下列规定:
    1 气举反循环宜在淹没比大于0.5的情况下使用。
    2 混合器最大淹没深度应与空压机的风压匹配,其匹配关系应符合表6.3.8-1的规定。

表6.3.8-1 混合器最大淹没深度与风压的关系

风压(MPa)

0.6

0.8

1.0

1.2

2.0

混合器最大沉没深度(m)

51

72

90

108

192


    3 钻杆内径应与钻孔直径相匹配,其匹配关系宜符合表6.3.8-2的规定。

表6.3.8-2 钻杆内径与钻孔直径的关系

钻孔直径(mm)

200

400

500

600

750

1100

1500

2300

钻杆内径(mm)


   80
   —
  —


  80
  94
  120


  80
  94
  120


  94
  120
  150


  150
  200
  —


  150
  200
  300

150
  200
  300
  315


  200
  300
  315


    4 空压机风量应与钻杆内径相匹配,其匹配关系应符合表6.3.8-3的规定。

表6.3.8-3 空压机风量与钻杆内径的关系

钻杆内径(mm)

80

94

120

150

200

300

空压机风量(m³/min)

2.5

3.0

4.5

6.0

6.0~10.0

15.0~20.0


    5 气举反循环钻进宜采用悬挂式风管,风管之间应采用左旋螺纹连接,应逐节拧紧。

6.4 气动冲击回转钻进


6.4.1 气动冲击回转钻进可用于卵石、砾石、中硬到坚硬岩层。

6.4.2 空压机的风量与风压应与潜孔锤的额定风量和风压匹配,并应满足有水条件下的钻进要求。

6.4.3 潜孔锤的钻头应根据岩石性质选用,硬岩宜选用球齿或柱齿钻头,中硬岩宜选用刃片钻头。

6.4.4 潜孔锤钻头压力、转速应根据岩石性质、潜孔锤冲击功、冲击频率、钻头类型与规格并参考厂家推荐参数合理选取。

6.4.5 潜孔锤钻进应符合下列规定:
    1 采用干空气冲孔时应保证孔壁环状间隙内空气的上返流速为15m/s~25m/s,采用泡沫冲孔时应保证孔壁环状间隙内泡沫的上返流速为0.5m/s~1.5m/s。
    2 潜孔锤钻进时,井孔上部安装水泵的井段,应在下部钻孔施工完成后再进行扩孔。
    3 粗径钻具上应安装取粉管,提钻后应及时清除取粉管中的岩粉。井下岩粉过多时,应进行专门吹孔。
    4 孔口应设置密封导流装置。
    5 采用干空气冲孔钻进时,孔口应设置除尘装置;当孔口上返压力不足时,宜采用鼓风机在孔口形成负压,并应提高孔壁环状间隙空气的上返流速。
    6 采用泡沫冲孔时,气液比宜为50~200;钻孔较深时应配备泡沫泵,泡沫泵工作压力应大于空压机的工作压力。
    7 钻具接头、管路应严格密封。

6.5 水文地质地下水位观测


6.5.1 水文地质钻探过程中,应对冲洗液消耗量、漏水位置、岩层变层深度、含水构造位置,以及溶洞起止深度等进行观测和记录。

6.5.2 水文地质地下水位观测除应满足勘察纲要要求外,尚应符合现行国家标准《供水水文地质勘察规范》GB 50027的有关规定。

6.6 成井工艺


6.6.1 井孔施工完成后,应按顺序做好探井、冲孔换浆、下井管、填砾、止水、洗井等成井工作。

6.6.2 下管前的准备工作应符合下列规定:
    1 对井管、砾料、止水材料及所使用的机具应进行质量检查和数量、规格的核对,并应符合设计要求。
    2 包网滤水管应采用镀锌铁丝固定。
    3 探井中途遇阻时,应重新修孔。
    4 冲孔换浆应根据井壁稳定性选用合适的冲洗液逐渐由稠变稀进行,不得突变。
    5 换浆后应准确测量钻具,并应校正井孔深度。

6.6.3 下管方法应根据井深、管材强度、起重设备的能力等因素按表6.6.3的规定确定,并应符合下列规定:
    1 可选用提吊下管法,井管的自重(或浮重)应小于井管允许抗拉能力和起重设备的安全负荷。
    2 可选用托盘下管法,井管的自重(或浮重)应小于提拉井管的钻杆或钢丝绳的抗拉能力和起重设备的安全负荷。

表6.6.3 下管方法

下管方法

安放深度(m)

适用管材

钻机卷扬机直接提吊法

<200

钢管、铸铁管等金属管材和塑料管

钻杆托盘法

<200

各种管材

二次下管法

>300

各种管材

钢丝强托盘法

<300

非金属管材

综合下管法

提吊浮板法

>300

金属管材

提吊浮塞法

钢丝绳浮板中兜法

钢丝绳浮板下兜法



6.6.4 下置井管应符合下列规定:
    1 起吊设备的能力应满足提吊整个井管的需要。
    2 井管连接应同心,上端口应保持水平。
    3 滤水管外宜安装扶正器,并应保证井管与井孔同心。
    4 下置井管过程中应保持孔内液面不低于地面0.5m。
    5 采用二次下管法时应保证两级井管对接良好,第一级最上一根井管外围应安装扶正器,井管的对接位置应选在孔壁较完整、稳定的孔段。

6.6.5 填砾除应符合现行国家标准《供水水文地质勘察规范》GB 50027和《供水管井技术规范》GB 50296的有关规定外,尚应符合下列规定:
    1 砾料投入前应淘洗干净,填砾应沿井管周围均匀连续填入。
    2 填砾高度应计入洗井过程中砾料的下沉量,并应用测绳准确测量。

6.6.6 止水应符合下列规定:
    1 根据孔内试验要求和地层情况或设计要求选择止水方式、方法及材料。
    2 应准确掌握止水部位的深度、厚度、井径,并应确定止水物的直径、长度和数量。
    3 用管外分段隔离法进行永久止水时,上、下段止水物填入高度不宜小于5m。用封闭含水层法止水时,含水层顶板上和底板下各5m范围内应填封。
    4 采用水泥止水时,应采取防止水泥浆进入砾料和滤水管及可采含水层的措施。
    5 止水工作完毕后,应根据设计要求进行止水质量检查。

6.6.7 洗井除应符合现行国家标准《供水管井技术规范》GB 50296的有关规定外,尚应符合下列规定:
    1 应根据含水层特性、井深、井管类型与直径等合理地选择洗井方法。
    2 采用压缩空气洗井时,水管与风管管径应根据出水量、井管直径等合理选择,风管入水沉没比应大于0.4,风管入水深度的水柱压力不应超过空气压缩机额定风压。
    3 采用液态二氧化碳洗井应符合下列规定:
        1)管道与阀门连接应牢固、可靠,密封良好。
        2)应使用经过试压检验、质量合格的二氧化碳专用气瓶。
        3)洗井前应将井口管加固,井孔附近的设备应采取防护措施,洗井时操作人员应在安全区进行工作。
        4)二氧化碳输送管下入深度宜至开采含水层中部,但其下端不得插入沉淀物内。
        5)输送二氧化碳时,表压数值不宜超过输送管入水深度的水柱压力,有异常时,应查明原因,及时排除故障。
        6)拆卸输送管之前,应将管道内余气放尽。

6.6.8 洗井结束后应进行抽水试验,抽水试验应按现行国家标准《供水水文地质勘察规范》GB 50027的有关规定执行。

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7 基桩孔和成槽施工


7.1 一般规定


7.1.1 基桩孔施工可根据地层特性和设计要求,选用冲击钻进、冲抓锥钻进、大直径回转钻进、潜水电钻钻进、螺旋钻钻进、旋挖钻进、扩孔钻进等成孔施工方法。

7.1.2 成槽施工可根据地层特性和设计要求,选用冲击钻、抓斗、多头钻、双轮铣等成槽方法。

7.1.3 施工准备除应符合本规范第4章的有关规定外,尚应符合下列规定:
    1 对重要工程或在地质条件复杂地区施工前应进行工艺性试钻,并应取得经验后,再进行正式施工。
    2 孔位确定后,应埋设护筒,护筒及埋设应符合下列规定:
        1)护筒宜选用4mm~10mm钢板卷制,其内径宜大于钻头直径100mm~150mm,冲击和冲抓锥成孔时护筒内径应大于钻头直径150mm~300mm。
        2)护筒埋设应准确、稳定,其中心与孔位中心的偏差不得大于20mm,倾斜度不得超过1%。
        3)护筒埋设深度根据地层情况确定,其底部宜填筑0.4m~0.5m厚的黏土,上口宜高出地面200mm,周围夯填黏土。

7.1.4 基桩孔内冲洗液或稳定液液面应高于地下水位1.5m以上,且不得低于护筒底标高。

7.2 冲击钻进


7.2.1 冲击钻进可用于粉土、黏性土、砂土、卵石、砾石、漂石和岩石地层,钻孔直径宜为600mm~2000mm。

7.2.2 冲击钻进应符合本规范第6.2节的规定。

7.2.3 冲击反循环钻进应符合下列规定:
    1 冲击反循环钻头中心应设吸渣通孔。
    2 冲程、冲击频率、排渣管底口距孔底的距离等冲击反循环钻进参数,宜根据岩土类别按表7.2.3选取。

表7.2.3 冲击反循环钻进参数

岩土类别

冲程(m)

冲击频率(次/min)

排渣管底口距孔底距离(m)

砂土

0.4~0.6

62~64

0.5~0.8

粉土、黏性土

0.4~0.6

58~60

0.6~0.8

卵石、砾石、漂石

0.8~1.2

45~50

0.4~0.6

岩石

1.0~1.5

40~42

0.3~0.5


    3 开孔钻进一定深度启动反循环时,应及时补充冲洗液。

7.3 冲抓锥钻进


7.3.1 冲抓锥钻进可用于卵石、砾石地层,钻孔直径宜为800mm~1500mm。

7.3.2 冲抓锥钻进护壁可采用泥浆护壁和全套管护壁。

7.3.3 冲抓锥钻进提升速度应根据钻孔深度、孔壁稳定情况确定。

7.3.4 冲抓锥的锥径宜为孔径的85%~90%,松散地层应取小值,较稳定地层应取大值。

7.3.5 泥浆护壁时,冲抓锥钻进过程中应不断补充新鲜的泥浆,并应始终保持泥浆的液柱压力。

7.4 大直径回转钻进


7.4.1 大直径回转钻进可采用翼片钻头、滚刀钻头和牙轮钻头,翼片钻头可用于粉土、黏性土、砂土、砾石、全风化及强风化岩层,滚刀钻头和牙轮钻头可用于可钻性8级以内的基岩及卵石、砾石层。

7.4.2 大直径工程钻孔宜采用反循环钻进施工,反循环钻进施工应符合本规范第6.3节的规定,钻进参数宜按表7.4.2-1~表7.4.2-3选取。

742-1 钻头钻压(kN)

  

钻头类型

  

钻头直径(mm)

岩土类别

粉土、黏性土

砂土、砾石、全风化岩

强风化岩、软岩

中硬岩

硬岩

翼片钻头

800

8~10

6~12

10~30

——

——

1000

9~12

8~15

15~35

——

——

1200

12~15

10~20

25~40

——

——

1500

15~30

12~25

30~45

——

——

1800

20~35

15~30

40~50

——

——

2000

25~45

20~35

50~80

——

——

滚刀钻头

800

——

单只滚刀所需钻压10~20

单只滚刀所需钻压20~30

单刀滚刀所需钻压30~50

1000

1200

1500

1800

2000

牙轮钻头

800~2000

——

每厘米钻头直径所需钻压0.5~1.0


注:1 滚刀钻头钻压等于单只滚刀钻压乘以滚刀数量;
       2 牙轮钻头钻压等于每厘米钻头直径所需钻压乘以钻头直径。

742-2 钻头外缘线速度

岩土类别

岩石单轴抗压强度(MPa)

钻头外缘线速度(m/s)

粉土、黏性土

——

1.8~2.5

砂土、砾石、全风化岩

——

1.5~2.0

软岩

5~15

1.4~1.7

中硬岩

15~30

1.2~1.4

硬岩

30~60

1.0~1.2


表7.4.2-3 反循环钻进冲洗液流速经验数据

冲洗液流动方向

流速(m/s)

钻杆内冲洗液上返流速

2.5~3.5

孔底冲洗液径向流速

0.3~0.5(泥浆取0.3,清水取0.5)

钻杆外环状间隙冲洗液下返流速

0.02~0.04不超过0.16


7.4.3 大直径回转钻进宜采用钻铤或配重块加压。

7.4.4 在黏土层、风化泥岩等地层中钻进时,宜采用原土自然造浆护壁。在卵砾石层及砂土层钻进,宜采用高密度、高黏度泥浆护壁。对于漏失地层或易坍塌地层,可向孔内投入黏土或泥球护壁。

7.5 潜水电钻钻进


7.5.1 潜水电钻钻进可用于粉土、黏性土、砂土及强风化岩地层,钻孔直径宜为600mm~1500mm,冲洗液排渣方式可选用正循环或反循环。

7.5.2 连接潜水电机的电缆应绝缘良好,并应配备专用卷筒,电机应安设过载保护装置和漏电断路器。

7.5.3 潜水电钻钻进应符合下列规定:
    1 潜水电钻钻进宜采用笼式钻头,在强风化岩层钻进应镶焊硬质合金切削刃。
    2 钻头上应加焊吊环等安全装置。
    3 钻进时应将钻杆卡在导向轮内,并应随钻杆上下同步收放电缆和送浆管。
    4 在钻头上部应设置长度不小于钻头直径3倍的导向装置。
    5 钻进时电机电流应控制在额定范围内,并应均匀给进,不得超负荷运转。
    6 应根据土层类别、孔径大小、钻孔深度及冲洗液补给情况合理选择钻进速度。

7.6 螺旋钻进


7.6.1 螺旋钻进可用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中密以上的砂土、强风化软岩及砾砂等地层。

7.6.2 长螺旋钻适宜钻进直径300mm~1000mm的钻孔,短螺旋钻成孔直径可为1800mm以上。

7.6.3 在粉土、黏性土层钻进宜选用尖底钻头,在砂土、强风化软岩及松散土层钻进宜选用平底形三翼导向式钻头,在含有砖石块的杂填土层及砾砂层钻进宜选用耙式钻头。

7.6.4 螺旋钻进应符合下列规定:
    1 钻进中应根据土层特性合理选择给进量,正常钻进时给进量宜为每转1cm~2cm;在砂土层钻进,宜适当控制给进量;冻土层、硬塑土层钻进,宜采用高转速、小给进量。
    2 短螺旋钻进回次进尺宜为钻头长度的2/3,砂土层、粉土层宜为0.8m~1.2m。
    3 螺旋钻进至设计孔深时,应在原处空转清土;孔底虚土超过容许厚度时,应进行再次清孔并夯实孔底。
    4 开孔应使用导正套作业,钻具连接应同心。

7.7 旋挖钻进


7.7.1 旋挖钻进可用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及软岩地层。

7.7.2 旋挖钻斗类型、齿型应根据地层特性选择。粉土、黏性土地层宜采用单底钻头,砂土等稳定性较差的地层宜采用双底钻头。钻进软塑~可塑土层宜选用耐磨合金钢铲式斗齿,钻进软硬互层、卵砾石层及硬塑~坚硬土层宜选用截齿,钻进基岩宜将短螺旋钻头与岩石筒钻结合使用。

7.7.3 开孔前钻头应对准孔位,并应调平旋挖钻机,钻孔过程中应经常检查钻斗和钻杆的连接销子、桅杆垂直度及钢丝绳的完好状况。

7.7.4 孔壁稳定液应根据地层特性合理选择,钻斗的升降速度应根据稳定液性能、地层特性和孔深等选择。

7.7.5 钻至倾斜的坚硬地层时,应采用轻压高转速钻进。

7.8 钻孔扩底钻进


7.8.1 钻孔扩底钻进可用于可塑~硬塑状态的黏性土、粉土、中等密实以上的砂土和非密实的碎石土地层。

7.8.2 钻进方法应根据工程设计、地层特性和施工条件确定,可选用正循环、反循环或旋挖扩底。

7.8.3 钻孔扩底钻进应符合下列规定:
    1 钻孔扩底的扩大直径与孔径之比不应大于2.5。
    2 钻杆应保持垂直、稳定。
    3 钻扩孔底时,应做好标记,并应根据扩径设计合理控制给进速度。
    4 泥浆的性能应根据地层特性调整,并应确保扩孔段的孔壁稳定。
    5 扩底施工结束后,应根据工程设计要求进行扩孔检验。

7.9 钻孔挤扩支盘施工


7.9.1 钻孔挤扩支盘施工可用于可塑~硬塑状态的黏性土和中等密实以上的粉土、砂土及强风化软质岩石。

7.9.2 挤扩多支盘钻孔的直孔成孔方法可根据地层特性和设计要求选择。

7.9.3 直孔成孔应经验收合格后再进行挤扩施工,挤扩工序应自下而上依次进行。遇地层变化时,应按设计要求调整挤扩部位。

7.9.4 挤扩过程中应仔细观察挤扩压力值的变化和孔内液面的落差,并应做好施工记录。

7.9.5 泥浆护壁成孔,挤扩过程中应及时补充泥浆。

7.10 成槽施工


7.10.1 施工前宜先试成槽,应检验泥浆配比、挖槽机的选型,并应复核地质资料。

7.10.2 成槽施工应符合下列规定:
    1 成槽施工前均应设置导墙,导墙根据场地条件可采用预制或现浇形式,导墙修建应符合下列规定:
        1)导墙的内墙面应平行地下连续墙的轴线,导槽的中心线与地下连续墙的轴线偏差应符合设计要求。
        2)导墙埋深应根据地层性质确定,导墙应坐落在稳定的地层上,当地基承载力不满足时应进行加固。
        3)导槽宽度、导墙厚度及形状应根据工程设计、采用的设备类型和工艺方法确定。
        4)导墙采用混凝土现场浇筑时,其强度等级不应低于C20,配筋应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。
        5)导墙外侧应采用黏性土回填并夯实,在导墙内侧每隔2m应设一木支撑。
    2 单元槽段长度应根据设计要求、地层特性、场地条件、成槽设备类型和工艺等因素综合确定,单元槽段长度宜为3m~8m。
    3 成槽施工应采用稳定液护壁,液面应保持不低于导墙顶面0.3m,应经常检测稳定液性能。

7.11 清 孔


7.11.1 基桩孔、成槽达到设计深度后,应根据设计要求进行清孔。

7.11.2 清孔应根据成孔工艺方法和孔壁(槽壁)的稳定性选用正循环、反循环、抽渣筒、空气吸泥等方法,旋挖钻成孔至设计深度后应采用清孔钻头清孔。

7.11.3 清孔后,基桩孔、槽段内冲洗液或稳定液密度、黏度、含砂率等指标及孔底沉渣厚度应符合设计要求。

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8 特种钻探


8.1 定向钻进


8.1.1 定向钻进可用于钻孔纠偏、补采岩心、绕过障碍物和钻进定向孔的钻孔施工。

8.1.2 定向钻孔的设计应根据钻孔目的、地层特性、地区钻孔弯曲规律、钻孔直径、设备条件等确定钻孔轨迹、造斜点和造斜技术方法,并应符合下列规定:
    1 应利用地层自然弯曲规律。
    2 造斜强度不应大于0.5°/m,造斜孔段应保持曲率均匀。
    3 造斜点或分支点应选在比较稳定的中硬岩层中。
    4 造斜技术方法应与造斜强度、造斜点岩性、设备能力相适应。

8.1.3 定向钻进造斜工具的选择和施工应符合下列规定:
    1 在中硬岩层造斜钻进,宜采用偏心楔。
    2 在软~中硬岩层中造斜,宜选用孔底螺杆造斜钻具。
    3 在中硬~硬的完整岩层中造斜,宜选用机械式连续造斜钻具。
    4 需建造人工孔底时,可采用木塞或金属塞建造人工孔底,人工孔底应稳定、坚固,并应能承受足够的荷载。
    5 安装造斜工具前应准确计算安装角,应采用相应的定向装置将下入孔内的造斜工具按安装角准确定向。
    6 偏心楔下入孔内定向固定后,应采用1m的粗径钻具沿楔面进行导斜钻进至楔面以下0.5m~1.0m。
    7 采用机械式连续造斜器造斜钻进倒杆时,应先停止回转,再卸去轴向压力。
    8 采用螺杆钻造斜钻进时,钻机应具有反扭矩装置,钻进中严禁提动钻具,钻速宜为0.5m/h。
    9 定向钻进20m~25m应测斜一次,遇特殊情况时应适当加密测斜点,并应及时处理测斜数据。

8.2 岩心定向钻进


8.2.1 岩心定向钻进可用于在倾角30°~80°的斜孔中确定地下岩体结构面产状。

8.2.2 岩心定向钻进应符合下列规定:
    1 岩心定向仪下孔前,应在地面进行试验,并应在合格后再下孔。
    2 每个回次应认真测量并调配好钻头、卡簧、卡簧座和刻刀等构件互相配合的尺寸,刻刀内径应小于钻头内径0.5mm~1.0mm。
    3 定向钻具内外管弯曲不得超过1.5mm/m。
    4 使用定长打印钻具钻进时,倒杆位置应与定向打印位置错开。
    5 使用定时打印钻具钻进时,应按预定的时间开始钻进和停止钻进,并应等待仪器打印,应准确测量机上余尺,并应计算各段定向进尺,应分别做好记录。
    6 取出岩心后,应按顺序置于岩心架上,并应使所有断面对接吻合,应按定向压痕方向画出定向母线并延伸到回次各节岩心上。

8.3 水平孔钻进


8.3.1 水平孔钻进可用于锚杆(索)孔、非开挖铺设地下管线孔等工程孔的施工。

8.3.2 锚杆(索)孔的钻进应符合下列规定:
    1 钻进不易塌孔的土层、砂层宜采用洛阳铲、螺旋钻成孔。
    2 钻进砂土层、卵砾石层、软~中硬岩层宜采用硬质合金回转钻进。
    3 钻进硬~坚硬岩层宜采用潜孔锤钻进。
    4 边坡加固不宜采用液体冲孔。
    5 回转钻进砂土、卵石和砾石层宜采用泥浆冲孔,也可采用跟管钻进。
    6 应根据钻孔方法不同采用相应的扶正措施。

8.3.3 非开挖铺设地下管线孔的钻进方法应根据地层特性和场地条件选择,并应符合下列规定:
    1 导向钻进可用于黏性土、粉土、中密以上的砂土及岩层铺设管线。导向钻进应符合下列规定:
        1)根据勘察资料和拟铺设管线的设计要求,设计导向钻进轨迹。
        2)用测量仪器施放管道中心线位置及标高,每隔1m作出标记。
        3)钻机安装稳固,方位符合设计要求。
        4)导向钻进时应跟踪探测,每钻进0.5m~1m探测一次钻头方位、倾角、深度;有偏差时,应及时调整纠偏。
        5)应采用先钻导向孔,后进行回拉扩孔并铺管。
    2 夯管钻进可用于在黏性土、粉土、砂层、卵石及砾石层铺设钢管。夯管钻进应符合下列规定:
        1)根据地层特性、管径和铺管长度等合理选择夯管锤和空压机。
        2)根据单节管的长度、铺管深度和夯管锤长度等确定工作坑与接收坑尺寸,并做好支护。
        3)夯管锤导轨安装方位、标高应符合设计要求,标高误差应小于5mm。
        4)在第一根管夯进0.5m~0.8m时,应测量钢管的铺设方位和标高,发现偏差及时纠正。
    3 顶管施工可用于在黏性土、粉土层铺设水泥管或钢管。顶管施工应符合下列规定:
        1)根据地层特性、管径和一次铺管长度等合理选择顶管设备。
        2)根据单节管的长度、铺管深度和顶管设备等确定工作坑与接收坑尺寸,并做好支护。
        3)顶管施工时顶管设备后端应设置反力座,并应适时清除管内渣土,测量与检查管线方向。
    4 冲击矛钻进可用于黏性土、粉土层铺设管线。冲击矛钻进应符合下列规定:
        1)根据地层特性、孔径等合理选择冲击矛及其动力设备。
        2)根据成孔直径和设备能力,可采用一次冲击成孔或逐级挤扩成孔。
    5 水平螺旋顶管钻进可用于黏性土、粉土及砂层铺管。水平螺旋顶管钻进应符合下列规定:
        1)根据地层特性、孔径等合理选择顶管工艺与设备。
        2)根据设备尺寸、铺管深度和操作方法等确定工作坑与接收坑尺寸,并做好支护。
        3)按设计要求在工作坑内安装钻机,并应严格校核其方位和高度。
        4)采用跟管法施工时,螺旋钻杆长度应与每节管的长度匹配。

8.4 水上钻探


8.4.1 水上钻探准备工作除应符合本规范第4章的有关规定外,尚应符合下列规定:
    1 应搜集施工区域水文、气象、航运等资料,并应进行现场踏勘,同时应了解工作区环境和现有水上运输能力等。
    2 应与有关航运部门协商钻探期间的安全航行事宜,并应确定报警水位和撤退航线,同时应编制施工组织设计。

8.4.2 水上钻场应根据水文条件、钻孔深度、钻孔目的选择,并应符合下列规定:
    1 在浅水区,宜采用围堰或筑岛方法建造工作平台,堰顶或岛面应高出施工期间可能出现的最高水位0.5m~0.7m,应变水上施工为陆地施工。
    2 在深水区宜修建漂浮钻场和架空钻场,钻场类型选择应符合表8.4.2的规定。

表8.4.2 水上钻场类型

水上钻场类型

钻探期间水文情况

安全距离(m)

最小水深(m)

流速(m/s)

浪高(m)

漂浮钻场

专用铁驳船

2

<4

<0.4

全载时吃水线应低于甲板的距离

>0.5

木船

1.5

<3

<0.2

>0.4

竹木筏

0.5

<1

<0.1

0.2~0.3

油桶

1

<1

<0.1

0.2~0.3

架空钻场

桁架

不限

<1

2

钻场平面高出最高水位距离

>1

平台

不限

<3

2

>1

索桥

不限

<5

不限

>3


    3 水上钻场应结构坚固,作业面应紧凑,台面宜铺设厚40mm~50mm的木板并进行固定,周边应架设不低于1.2m的安全护栏。

8.4.3 漂浮钻场的建造应符合下列规定:
    1 漂浮钻场的承载能力应根据水文条件、钻孔深度、设备器材重量及工作负荷等因素合理选择,并应取5~10的安全系数。
    2 漂浮钻场应抛锚固定,并应符合下列规定:
        1)漂浮钻场应设有主锚、前锚、边锚和后锚。
        2)锚的重量应根据漂浮钻场的承载能力和水的流速确定。
        3)钢丝绳锚绳不得有锈蚀和断丝,锚绳直径应符合抗拉要求,锚绳长度应根据水深及夹角确定,锚绳与其在水平面上投影的夹角为10°,主锚钢丝绳与前锚绳、边锚绳夹角为35°~45°。
        4)抛锚定位应由持证船工操作,由船长统一指挥完成。
        5)抛锚定位应选择无雾天气进行,并进行观测。
        6)条件许可时应把部分锚固定在岸边上。

8.4.4 架空钻场的建造应符合下列规定:
    1 架空钻场支承的结构类型应根据水文条件、钻孔深度、设备器材重量及工作负荷等因素合理选择,并应进行强度、刚度与稳定性校核。
    2 架空钻场的台面应高于最高水位1m。

8.4.5 水上钻探除应根据钻探目的符合本规范的有关规定外,尚应符合下列规定:
    1 开孔钻进前应下导向管。
    2 导向管应带管靴,并应坐落到稳定的地层上,对其下端应进行良好密封。
    3 导向管在接近孔口处,应采用0.3m~1m的短管连接,并应保持与基台面有一定的高度。
    4 水上基桩孔施工宜采用固定式工作平台,护筒底端埋置深度应根据水深及水底地层特性确定,护筒上口宜高出水位2.0m。
    5 泥浆循环系统应按不同水域作业需要及钻孔目的合理设置,废弃泥浆应运送至垃圾填埋场或当地环保部门指定场所。

8.4.6 水上钻探安全管理除应符合本规范第3.0.8条的规定外,尚应符合下列规定:
    1 在通航江河进行水上钻探,水上钻场和活动区域应按规定设置标志和显示信号,并应按海事管理机构的规定,采取相应安全措施。
    2 已沉好的平台支承桩或钢护筒在未搭设平台前,应露出水面一定高度,并应涂反光漆标志或设红色灯光信号。
    3 每班应检查钻船和平台的坚固程度、承载平衡性、舱底密封性、锚绳和保护绳牢固程度、救生设备安全性,照明应良好。
    4 水上钻探工作人员作业时,应穿救生衣。
    5 遇能见度小于50m的雾、雷雨天或5级以上风时,应停止水上作业。
    6 发生孔内事故时,不得强力起拔钻具;严禁在漂浮钻场上游的主锚、边锚范围内进行水上或水下爆破。
    7 应经常对施工人员进行水上施工的安全教育,并应熟悉呼救信号。

8.5 孔内爆破


8.5.1 爆破物品的购买、运输、制作、储存与使用,应按现行国家标准《爆破安全规程》GB 6722的有关规定执行。

8.5.2 孔内爆破应使用防水的或经防水处理的爆破器材,下入孔内的爆破器材外径应小于钻孔直径20mm。

8.5.3 孔内爆破宜采用聚能爆破,并宜将爆破器制成不同形状。

8.5.4 孔内爆破炸药用量应根据爆破目的、槽(孔)尺寸、孔内岩性、炸药性能确定。

8.5.5 爆破作业应符合下列规定:
    1 孔内爆破作业应在机长统一指挥下,由持证专业人员完成。
    2 爆破施工前,应准确测定爆破部位深度,孔底爆破时应将孔内沉渣清除干净,水下作业爆破位置距孔口的距离不得小于3m,干作业成孔爆破位置距孔口的距离不得小于5m。
    3 爆破前应备足冲洗液,爆破后应及时补充,并应防止塌孔。
    4 爆破器上部应投填砂土,其厚度不得小于0.8m。当孔内液柱高度大于2m时,可不回填。
    5 起爆前,作业人员应远离孔口至安全距离外。爆破深度超过100m时,安全距离应为30m;100m以内时应为50m;深度小于20m的浅孔爆破,应将孔口附近的设备及工具覆盖或转移到安全距离以外。

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9 冲洗介质与护壁堵漏


9.1 冲洗介质


9.1.1 冲洗介质应根据地层特性、钻进方法和钻孔目的等因素选择,并应符合下列规定:
    1 冲洗介质应符合环保要求。
    2 在地层条件允许的情况下,宜选用清水或乳化液。
    3 在松散、破碎、水敏性等孔壁易坍塌地层钻进,冲洗介质选用应符合下列规定:
        1)工程孔钻进宜选用普通泥浆或膨润土泥浆。
        2)金刚石钻进和金刚石绳索取心钻进宜选用低固相泥浆或聚合物冲洗液。
        3)水文地质钻探与水井施工应选用对出水量和水质影响较小的冲洗液,地层条件允许时宜选用空气和泡沫冲孔。
    4 干旱缺水、冻土地区、严重漏水和易坍塌地层及其他不宜采用液体冲孔的地层,宜选用空气和泡沫冲孔。
    5 可溶性盐类地层宜选用同类盐的饱和溶液或空气冲孔。
    6 海上钻探宜采用海水泥浆冲孔。

9.1.2 冲洗液的性能应根据钻进方法、地层特性等因素选择,冲洗液应符合下列规定:
    1 冲洗液的性能指标宜符合表9.1.2的规定。

表9.1.2 冲洗液的性能指标

冲洗液性能

工程钻孔用泥浆

低固相泥浆

无固相聚合物冲洗液

备注

密度(g/cm³)

1.10~1.2

1.02~1.04

1.0

——

苏氏漏斗黏度(s)

18~40

18~25

18~25

植物胶类冲洗液大于25g

表观黏度(MPa·s)

5~25

4~10

4~8

——

含砂率(%)

<6

<1

——

——

静切力(Pa)

2~10

0~3

——

——

胶体率(%)

>95

>98

——

——

失水量(mL/30min)

<30

<15

<15

压差:0.1MPa

泥皮厚(mm)

1~3

0.5~1

——

——

稳定性

<0.03

<0.02

——

——

pH值

7~9

7.5~8

7~8

——


    2 冲洗液应不妨碍并有利于采取岩(土)样、孔内测试等工作。
    3 冲洗液应具有良好的冷却散热、携带钻屑、润滑性能和稳定孔壁作用。

9.1.3 冲洗介质的配制应符合下列规定:
    1 配制泥浆用的黏土应通过室内试验后选取,膨润土粉应符合现行国家标准《钻井液材料规范》GB/T 5005的有关规定。
    2 低固相泥浆配制时,聚合物处理剂应事先溶解成水溶液,而后按分子量由小到大加入。
    3 膨润土应经24h水化溶胀后再用于配制泥浆。
    4 无固相聚合物冲洗液配制时,应进行充分搅拌,并应使其完全溶解后使用。
    5 使用硬水配制乳状液时,应对硬水进行软化处理。
    6 使用泡沫冲孔时,气液比宜为50~200。

9.1.4 冲洗液管理应符合下列规定:
    1 应制定冲洗液管理制度,应由专人负责冲洗液的配制、性能检测与调整,并应做好记录。
    2 机台应配备必要的冲洗液性能测量仪器。
    3 泥浆调整方案应经取样试验后确定。
    4 大直径钻孔钻进或深孔钻进宜配备旋流除砂器、振动筛等净化设备。
    5 应采取防止雨水或地面水侵入冲洗液的措施,冬期施工时应采取防冻措施。
    6 使用植物胶天然聚合物时,应采取防止发酵变质的措施。
    7 废浆和废渣处置,应符合环保和工程管理规定。

9.2 护壁堵漏


9.2.1 预防孔壁失稳应符合下列规定:
    1 提钻时宜及时回灌冲洗液,并应保持孔内液面标高至孔口。
    2 应控制钻具升降速度。
    3 金刚石钻进极易坍塌的地层,宜加大孔壁环状间隙。
    4 绳索取心钻进易坍塌地层时,应缓慢提升打捞内管。

9.2.2 治理孔壁失稳应符合下列规定:
    1 宜选用防塌冲洗液。
    2 注浆护壁应符合下列规定:
        1)掌握坍塌地层的位置和特性。
        2)注浆浆液宜选用早强水泥配制,采用高标号水泥配制时应加减水剂,采用普通水泥配制时应加早强剂。
        3)水泥浆灌注前应进行配方试验,在保证可泵期的前提下,宜采用小的水灰比。
        4)注浆时应采取防止灌浆液与钻杆内的冲洗液混合的措施。
        5)注浆替浆水量应经计算确定。
    3 在工程钻孔施工和工程地质勘察钻探中,遇冲洗液不能保持孔壁稳定的地层,可采用投黏土球挤压护壁的方法。
    4 套管护壁应符合下列规定:
        1)在钻孔结构设计时应预留备用孔径。
        2)套管底部应安装管靴,孔口应固定,不得转动。

9.2.3 防治钻孔漏失应符合下列规定:
    1 在勘察钻进中,预防漏失宜采用低密度流体。
    2 裂隙通道大于0.2mm的漏失层宜选用水泥浆、黏土浆等粒状浆液,小于0.2mm的通道宜选用具有堵漏性能的冲洗液或化学浆液。
    3 泵送堵漏浆液时,替浆水量应确保堵漏浆液进入漏失层。
    4 对有活动水或大裂隙的漏失层宜采用凝结时间可控的浆液。

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10 钻探质量


10.1 岩(土)心、土试样与水试样的采取


10.1.1 岩(土)心、土试样和水试样应根据勘察纲要要求采取。

10.1.2 岩(土)心采取应符合下列规定:
    1 岩(土)心采取率应符合勘察纲要及现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021和《供水水文地质勘察规范》GB 50027的有关规定。
    2 钻进方法与取心钻具应根据地层特性和取心质量要求合理选择,并应符合下列规定:
        1)取心钻具宜符合表10.1.2的规定。

表10.1.2 取心钻具

钻具类型

适用的地层

岩石可钻性级别

冲击取心钻具

黏性土、粉土、砂土、卵石、砾石层

——

“喷反”钻具

不易冲蚀的破碎岩层

4级~7级

普通单管

较完整的岩层

4级~12级

投球单管

软岩层

1级~3级

双动双管

较软、破碎、易冲蚀的岩层

1级~6级

单动双管

较完整或软硬互层岩层

4级~12级

爪簧式单动双管

破碎岩层与易冲蚀的软岩层

1级~6级

活塞式单动双管

易冲蚀、易溶解岩层

1级~5级

强索取心钻具

完整或破碎岩层

4级~9级


        2)可钻性5级以上岩石,宜选用金刚石单动双管钻进,孔深时宜采用绳索取心钻进。
        3)在松软、松散和软弱夹层的地层中钻进,宜选用具有保护岩心的冲洗液。
        4)在松软地层或溶洞充填物中采取较完整岩心时,宜采用单动三重管金刚石钻具钻进。
        5)当需要确定岩石质量指标时,应采用75mm双层岩心管和金刚石钻头。
        6)在不易取心的地层钻进,应严格控制回次进尺。
        7)严禁回次进尺超过岩心管有效长度。
    3 岩(土)心编录应符合下列规定:
        1)岩(土)心应按次序排列在岩(土)心箱内,并按要求填写岩(土)心牌。
        2)易冲蚀、风化、崩解的岩心,应按勘察纲要要求进行封存。
        3)岩(土)心箱应按要求进行编号。
    4 岩(土)心的保管与运输应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定。

10.1.3 土试样采取应符合下列规定:
    1 土试样采取应满足勘察纲要要求。
    2 取样工具和取样方法应根据地层特性和土试样质量等级要求确定,可按表10.1.3选择。

1013 取样工具和取样方法

土试样质量等级

取样工具与方法

适用土类

黏性土

粉土

砂土

砾砂、碎石土、软岩

流塑

软塑

可塑

硬塑

坚硬

粉砂

细砂

中砂

粗砂

薄壁取土器

固定活塞

×

×

×

×

×

×

水压固定活塞

×

×

×

×

×

×

自由活塞

×

×

×

×

×

×

×

敞口

×

×

×

×

×

×

回转取土器

单动三重管

×

×

×

×

双动三重管

×

×

×

×

×

×

薄壁取土器

水压固定活塞

×

×

×

×

×

×

自由活塞

×

×

×

×

×

×

敞口

×

×

×

×

×

×

回转取土器

单动三重管

×

×

×

×

双动三重管

×

×

×

×

×

×

厚壁敞口取土器

×

厚壁敞口取土器

×

标准贯入器

×

螺纹钻头

×

×

×

×

×

岩心钻头

标准贯入器

×

螺纹钻头

×

×

×

×

×

岩心钻头

注:1 ○为适用,△为部分适用,×为不适用;
       2 采取砂土试样应采取防止试样失落的补充措施。
       3 在钻孔中采取Ⅰ、Ⅱ级土样时,应符合下列规定:
        1)钻孔直径应大于取土器外径1级~2级。
        2)冲击钻进应在距拟取样深度1m以上停止冲击钻进,改用回转钻进;回转钻进应在拟取样深度0.35m以上采用减压钻进。
        3)采取原状土样前应进行清孔,在地下水位以上应用干钻清孔。
        4)采用跟管护壁时,取样位置应低于套管底3倍孔径的距离,并应保持孔内液面高于地下水位。
        5)泥浆护壁的钻孔中提升取土器时,应及时注满泥浆。

10.1.4 钻孔中采取水试样应符合下列规定:
    1 采用冲洗液钻进的钻孔,应将孔内冲洗液置换成地下水后再采取水试样。
    2 在长期观测的钻孔中采取水试样,应抽出孔内积水后采取。
    3 单一层含水层可在终孔后采取水试样,两层以上含水层应止水后分层采取。
    4 水试样瓶应用试样水洗净,水试样取出后应贴标签并蜡封,并应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定送实验室。

10.2 勘察孔孔深校正与钻孔弯曲度


10.2.1 孔深允许偏差为2‰,钻孔遇下列情况之一时,应进行孔深校正:
    1 每钻进100m。
    2 钻进至主要标志层或含水层。
    3 采取原状土试样和进行各种试验前。
    4 钻孔换径、扩孔结束、下管前及终孔后等。

10.2.2 钻孔弯曲测量应符合下列规定:
    1 水文地质勘探孔,每钻进100m、换径、终孔,应测量顶角弯曲度。
    2 水文地质探采结合孔,每钻进50m、换径、终孔或扩孔结束,应测量顶角弯曲度。
    3 工程地质勘察钻孔在孔深100m内每隔30m或变层后应测量钻孔弯曲度,应超过100m每钻进50m测量一次,孔深小于30m的钻孔可不测量。
    4 钻孔弯曲度超过设计要求时,应及时进行纠偏。

10.2.3 钻孔弯曲度应符合下列规定:
    1 钻孔顶角允许弯曲强度,直孔每100m不应大于1.5°,斜孔每100m不应大于3°。
    2 钻孔方位角的偏斜度应按设计要求确定。
    3 其他用途钻孔的弯曲度应按设计要求确定。

10.3 供水管井成井质量


10.3.1 管井井身应圆正,直径不得小于设计井径。

10.3.2 供水管井弯曲测量应符合本规范第10.2.2条的规定。

10.3.3 供水管井井深100m内顶角偏斜不应大于1°;大于100m时,每100m顶角偏斜的递增不应大于1.5°;井段的顶角和方位角不得有突变。

10.3.4 出水量应符合设计出水量。

10.3.5 抽水试验结束前应进行井水含砂量的测定,井水含砂量应小于1/200000(体积比)。

10.3.6 井内沉淀物的高度应小于井深的5‰。

10.4 基桩孔成孔质量


10.4.1 基桩孔成孔深度应符合设计要求,基桩孔位及垂直度允许偏差应符合表10.4.1规定。

表10.4.1 基桩孔位及垂直度允许偏差

序号

成孔方法

孔径允许偏差(mm)

垂直度允许偏差(%)

基桩孔位允许偏差(mm)

1根~3根、单排桩基垂直于中心线方向

和群桩基础的边桩

条形桩基沿中心线方向

和群桩基础的中间柱

1

泥浆护壁钻孔

D≤1000mm

±50

<1

D/6,且≤100

D/4,且≤150

D>1000mm

±50

100

150

2

干作业成孔

-20

70

150

注:1 孔径允许偏差的负值指个别断面;
       2 D为钻孔直径。

10.5 成槽质量


10.5.1 成槽验收应包括槽深、槽宽、垂直度、沉渣厚度等,其允许偏差应符合表10.5.1的规定。

表10.5.1 成槽验收允许偏差

项目

序号

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

主控项目

1

垂直度

永久结构

1/300


临时结构

1/150

声波测槽仪

一般项目

2

导墙

导槽宽度

W+100mm

钢尺测量

墙面平整度

<5mm

导墙平面位置

±10mm

3

沉潭厚度

永久结构

≤100mm

重锤测或沉积物测定仪测

临时结构

≤200mm

4

槽深

+100mm

重锤测

5

槽宽

+50mm

声波测槽仪

注:W为地下墙设计厚度。


10.6 原始报表


10.6.1 各项原始报表应及时、真实、齐全,原始报表应由专职人员填写与保管,不得涂改、转抄或追记。

10.6.2 原始报表的各栏均应按钻进回次逐项填写,严禁漏记和伪造。

10.7 终孔验收与资料提交


10.7.1 钻孔达到设计孔深后,应由有关责任人进行终孔验收。验收应按钻孔设计任务书的要求及相应钻探(成孔)质量标准逐项进行。钻孔验收结束后,应填写钻孔验收单。

10.7.2 钻孔验收后,应及时将原始报表等钻探资料、所采取的样品进行整理,并应按规定一并移交有关部门。

.

11 钻探设备使用、维护与拆迁


11.1 钻探设备使用与维护


11.1.1 钻探设备应按其说明书和有关操作规程使用、维护和保养。

11.1.2 施工企业应建立健全钻探设备档案,设备档案应由专人保管。

11.1.3 钻探设备操作和维护人员应熟悉现场设备的性能,并应熟练掌握操作要领,除应按本规范第3.0.3条的规定进行专业技术培训外,尚应接受安全教育,并应经考试合格后持证上岗。

11.1.4 钻探设备的使用和维护应填写使用维护记录,并应与设备档案一起保存。

11.1.5 气温0℃以下进行钻探施工时,应采取防冻措施。

11.2 钻探设备拆迁


11.2.1 钻探设备拆迁工作应有计划、有组织地进行,应由机长统一指挥,拆迁时应划定安全区域,并应设立警示标志。

11.2.2 整体立放的钻塔放倒前,应对升降机系统、钢丝绳和钻塔各部件进行安全检查,并应拆除塔顶的悬挂设施。

11.2.3 在夜间或遇能见度小于50m的雾、雷雨天、下雪天、五级以上风时,严禁拆卸钻塔;冬期施工时,拆卸钻塔应采取防滑措施。

11.2.4 钻探设备整体搬迁时,应选择在相对平坦的地形上进行,大型钻探设备在整体移位时,行走路线上地基土应有足够的承载力。

11.2.5 钻探设备在高压电线下搬迁时,应确保留有足够的安全距离,安全距离应按本规范表4.2.3的规定取值。

附录A 岩心钻探岩石可钻性分级表


表A 岩心钻探岩石可钻性分级

可钻性级别

岩石硬度分类

可钻性指标

代表性岩石

压入硬度(MPa)

统计钻速(m/h)

金刚石钻进

硬质合金钻进

1~4

≤1000

——

>3.9

粉砂质泥岩、碳质页岩、粉砂岩、中粒砂岩、透闪岩、煌斑岩

5

中硬

900~1900

2.90~3.60

2.50

硅化粉砂岩、碳质硅页岩、滑石透闪岩、橄榄大理岩、白色大理岩、石英闪长玢岩、黑色片岩、透辉石大理岩、大理岩

6

1750~2750

2.30~3.10

2.00

角闪斜长片麻岩、白云斜长片麻岩、石英白云石大理岩、黑云母大理岩、白云岩、蚀变角闪闪长岩、角闪变粒岩、角闪岩、黑云石英片岩、角岩、透辉石榴石矽片岩、黑云白云石大理岩

7

2600~3600

1.90~2.60

——

白云母斜长片麻岩、石英白云石大理岩、透辉石化闪长玢岩、混合岩化浅粒岩、黑云角闪斜长岩、透辉石炭、白云石大理岩、蚀变石英闪长玢岩、黑云母石英片岩

8

3400~4400

1.50~2.10

——

花岗岩、矽卡岩化闪长玢岩、石榴子矽卡岩、石英闪长斑岩、石英角闪岩、黑去母斜长角闪岩、伟晶岩、黑云母花岗岩、闪长岩、斜长角闪岩、混合片麻岩、凝灰岩、混合岩化浅粒岩

9

4200~5200

1.10~1.70

——

混合岩化浅粒岩、花岗岩、斜长角闪岩、混合闪长岩、斜长闪长岩、钾长伟晶岩、橄榄岩、混合岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、似斑状花岗岩、斑状花岗闪长岩

10

坚硬

5000~6100

0.80~1.20

——

硅化大理岩、矽卡岩、混合斜长片麻岩、钠长斑岩、钾长伟晶岩、斜长角闪岩、安山质熔岩、混合岩化角闪岩、斜长岩、花岗岩、石英岩、硅质凝灰质砂砾岩、英安质角砾熔岩

11

6000~7200

0.50~0.90

——

凝灰岩、熔凝灰岩、石英岩、英安岩

12

>7200

<0.60

——

石英角岩、硅质岩、熔凝灰岩

附录B 土的分类


B 土的分类

类别

名称

定名标准

碎石土类

漂石

圆形及亚圆形为主,粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50%

块石

棱角形为主,粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50%

卵石

圆形及亚圆形为主,粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%

碎石

棱角形为主,粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%

圆砾

圆形及亚圆形为主,粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%

角砾

棱角形为主,粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%

砂土类

砾砂

粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25%~50%

粗砂

粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%

中砂

粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%

细砂

粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%

粉砂

粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%

粉土类

粉土

粒径大于0.0075mm的颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数Ip≤10

黏性土类

粉质黏土

塑性指数10<Ip≤17

黏土

塑性指数Ip>17

注:1 分类时应根据粒径分组由大到小以最先符合者确定;
       2 塑性指数由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定的液限计算确定。

附录C 岩心钻探岩石研磨性分级表


表C 岩心钻探岩石研磨性分级

研磨性类别

弱研磨性

中等研磨性

强研磨性

研磨性级别

1

2

3

4

5

6

7

8

标准钢杆研磨法研磨性指标 (mg)

<5

5~10

10~18

18~30

30~45

45~60

60~90

>90

附录D 土试样质量等级划分


表D 土试样质量等级划分

级别

扰动程度

试验目的

不扰动

土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验

轻微扰动

土类定名、含水量、密度

显著扰动

土类定名、含水量

完全扰动

土类定名

本规范用词说明


1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
    1)表示很严格,非这样做不可的:
     正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
    2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
     正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
    3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
     正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
    4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。


引用标准名录


《混凝土结构设计规范》GB 50010
《岩土工程勘察规范》GB 50021
《供水水文地质勘察规范》GB 50027
《供水管井技术规范》GB 50296
《钻井液材料规范》GB/T 5005
《爆破安全规程》GB 6722
《钻探用无缝钢管》GB/T 9808


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