破碎心

SM植物胶在钻探中应用

第1页2022-4-25第1页共38页

SM植物胶在钻探中应用

【关键词】SM植物胶钻探

【内容摘要】本文着重论述了SM植物胶在岩心钻探领域内的应

用，特别是硬、脆、碎地层在取芯质量方面取得满意的效果。

岩心钻探，仍然是目前和今后国内外地质工作者获取直观地质资

料的主要手段之一，是提高岩心钻探取心质量，获取地质资料的主要

手段，是钻探工作者的主要职责和奋斗目标。

取心质量从最早的概念和要求来说，就是岩心采取率，只要取出

的岩心数量多就可以了。现代由于工程勘察的发展和质量要求的提

高，还要求取出代表岩层结构、构造、成分、颗粒级配的原结构状岩

心样。即使矿床勘探，取得原结构状岩心也是必要的，如金矿，可以

防止分选和人为贫化；对于任何脉状矿体，都可以防止打丢，并保证

含矿层的真实厚度和品位。因此现在的取心质量应该包括岩心采取率

和岩心的原状结构程度两个指标。

1.关于泥浆的应用

植物胶类钻井液的应用，金刚石单动双管钻具的改进和操作工艺

技术的完善，为取原结构状岩心样创造了条件，它已成为一套完整的

工艺技术。

2.影响因素

影响取心质量的因素可归纳为三个方面，即地质因素、技术因素

和人为因素。掌握影响的因素就可探索提高取心质量的有利因素，消

SM植物胶在钻探中应用

第2页2022-4-25第2页共38页

除不利因素。

2.1地质因素

地质因素是地质条件决定的取心难易程度，不论是覆盖层或者是

基岩，大致可以分为三大类岩层：

第一类，是比较容易取心的地层，如比较完整或不很严重破碎的

基岩以及泥岩等，用常规的钻探方法就可以满足取心的质量要求。

第二类，取心比较困难，或者相当困难的复杂地层，如砂卵石覆

盖层、基岩的断层带、软弱夹层、严重破碎的挤压破碎带、软酥脆岩

层以及自然状态下完整，但一经钻进就成为粗砂颗粒的岩层（如白云

岩、硅质岩等），这类地层必须经过人们采用特殊的工艺技术措施和

特殊的工具才能满足取心的质量要求。

第三类，取心非常困难，目前只能通过一定特殊工具采取部分代

表性样品的地层，既不能保证岩心采取率要求，更不能保证岩样结构

的地层，如基岩中已挤压破碎成均匀粗颗粒，又无粉状物充填的硬碎

地层；砂卵石地层中的架空层，近代沉积的浅表层、人工堆积层、无

细颗粒充填的均匀砾石层，石英砂岩卵石层，以及抽水井、降水井周

围卵石层等等。后者砂卵石层通过一定的措施在一定的范围内，可以

提高岩心采取率，但不能取得原结构岩心样。

下面解决的是第二类复杂地层钻进和取心问题。

2.2技术因素

技术因素是指人们采用的取心工具、材料和工艺技术措施对取心

质量的影响。

SM植物胶在钻探中应用

第3页2022-4-25第3页共38页

2.2.1冲洗液的影响

从传统的要求来说，钻探冲洗液的作用只是冷却钻头，排除岩粉，

保护孔壁（部分冲洗液）和润滑钻具（润滑冲洗液）四大功能。

传统的冲洗液如清水、加润滑剂的水溶液、泡沫液、泥浆及聚丙

烯类无固相冲洗液，都对岩心有冲刷、浸润和液化作用，岩心中的松

软破碎的细颗粒成分都会溃散而被冲掉，因此很难取得高质量的岩

心。

现代植物胶类粘弹性钻井液的研究和应用，除了上述功能以外，

还具有保护岩心（护胶作用），粘弹性减振作用和降摩阻效应三大特

殊功能，这三大特殊功能为上述第二类复杂地层提高取心质量创造了

必须的先决条件。S系列植物胶钻井液是目前使用最简单，效果最好

的粘弹性钻井液。

2.2.2取心钻具的影响

取心钻具的影响包括钻具的种类、结构和加工质量。单管钻具只

在完整岩层和取心质量无严格要求的地层中使用，孔底反循环钻具因

为岩心严重分选和混乱，现在也很少应用。

技术性能是指所用钻头的种类、技术参数和加工钻具的材料质量

及磨损程度。单动双管钻具所用钻头可以是热压孕镶金刚石钻头、电

镀金刚石钻头、硬质合金钻头和复合片钻头，其基本要求是钻进速度

快，不易堵岩心，不磨损岩心，不因切削具的振动而破碎岩心。不难

理解：选择的钻头进尺快，岩心在钻头处停留的时间短，被冲洗液冲

刷的时间短；钻头设计的保径效果好，内径磨损小，不呈喇叭口，则

SM植物胶在钻探中应用

第4页2022-4-25第4页共38页

不易堵岩心，避免岩心自磨；硬质合金双管钻头和复合片钻头不设计

内出刃，在软岩中钻进不会因为钻具的晃动使岩心直径变小；在某些

硬度不高的脆性岩层中钻进如果选用硬质合金钻头和复合片钻头，会

因为振动较大，岩心破碎呈小颗粒状和砂砾状而无法卡取（如白云岩、

大理岩、硅质岩等），实践证明上述这些因素都对取心质量有重大影

响。

生产钻具的材料质量（主要是钢材质量）及其热处理效果，直接

影响钻具零部件寿命和变形程度。零部件很快磨损和变形到一定程

度，就不能保证钻具的单动性能，都会严重影响到取心质量。

在实际生产过程中，考虑到我们的生产工作量不大的实际状况，

只能选取热压孕镶金刚石钻头。

2.2.3操作技术的影响

操作技术包括钻进参数和施工工艺。

就岩心钻探来说，钻进参数是指钻进时的压力、转速和泵量。泵

量是影响取心质量最关键的钻进参数。不论哪一种冲洗液，泵量越大，

冲刷岩心越严重，对软弱、破碎的岩心十分不利，因此应根据岩石的

性质选择冲洗液的种类，保证冷却钻头和排除岩粉的条件下，应尽量

采用最小的泵量。

在生产实际中，在松散破碎带的金刚石钻探中，为了保证岩心质

量，泵量越小越好。

泵压在正常条件下不作为钻进参数的要求，但是泵压在不正常时，

会影响取心质量，应引起操作者注意，查明原因，采取措施排除。如

SM植物胶在钻探中应用

第5页2022-4-25第5页共38页

泵压迅速增高或蹩泵，其原因如果是孔壁缩径坍塌或者粘性岩层糊钻

及钻头磨损后水口太浅，钻具内泵压增高，冲洗液在高压下会破坏软

弱、破碎和松散的岩心，因而会降低取心质量。如果是钻具或钻杆内

堵塞，则可能产生烧钻或金刚石微烧。这里的泵压就要求近可能的小。

施工工艺包括施工设计方案和具体操作细则，内容较多，这里不

再叙述。

2.3人为因素

人为因素对取心质量的影响是人们对取心质量的要求和付出的努

力的程度。由于工程勘探的目的不同，对取心质量的要求不一样，对

于取心质量要求不高的钻孔，自然毋须花大的代价去追求高的取心质

量。但对于取心质量要求高的工程和钻孔，特别是取心难度大的钻孔，

不花代价是较难达到目的的。

这个代价来源于普通常规方法无法满足去新的需要，经同行介绍

使用该SM泥浆。

S系列植物胶钻井液最早创硏于1984年，当时只有唯一的一个产

品，商品名称叫SM植物胶钻井液，系发明专利。在国内地质勘探中

畅销二十余年，由于原料资源减少，故已逐渐淘汰。2005年以来新

研制开发的产品有SH和ST两种类型的植物胶，与SM胶一起统称

为S系列植物胶。

SH和ST与SM胶一样，它们配制的钻井液，都是粘弹性钻井液，

不仅具有其他钻探冲洗液的基本性能，而且具有与其他冲洗液不同的

特殊功能；它们不仅可以配制无固相钻井液，而且是多功能的泥浆处

SM植物胶在钻探中应用

第6页2022-4-25第6页共38页

理剂。

SH和ST植物胶配制的钻井液，与SM胶一样，由于胶体的吸附

成膜作用，失水量较低，一般在10毫升/30分钟左右，在钻孔中，尤

其是软、酥、脆地层和砂卵石地层护壁效果较好；使用中因为配制的

表观粘度比较高，即使采用较小的泵量，排粉的能力也很强，可以排

除3毫米以上的砂砾；它本身具有一定的润滑性，可降低水的润滑系

数，起到润滑钻具的作用。在采用必须的泵量保证冷却钻头的条件下，

它们能够充分地起到普通钻探冲洗液四大功能的作用。

3植物胶配制的粘弹性钻井液

S系列植物胶配制的粘弹性钻井液表现出突出的特殊功能有三

项：1、护胶作用（也叫护心作用）；2、粘弹性减振作用；3、减摩阻

效应。

3.1护胶作用

S系列植物胶是天然多糖类支链型高分子材料，用水溶胀后形成

体型网状结构，在岩心表面吸附形成胶膜，防止水份渗入和穿透，避

免液化和崩塌，因此也避免岩心被冲刷，起到隔水的作用。浓度越高，

网状胶膜越厚而密实，因而护心、护壁的效果好。同时这种粘弹性胶

体在砂样和软弱岩心表面及一定深度的表层具有胶结作用和粘弹性

强度，抵抗钻具的振动破坏和地表其他外力的破坏，保持原状结构，

而泥浆产生的泥皮是粘塑性体，胶体很少，大多是固体颗粒，护壁原

理不一样，效果也就不一样，因而不能护心。

3.2粘弹性减振作用

SM植物胶在钻探中应用

第7页2022-4-25第7页共38页

粘弹性是指流体既有粘性又有弹性，是高分子类流体的一种特性。

它的性能有一个很重要的特点是时间效应，外力作用于该流体的时间

越短，该流体的弹性模量越高，流体的变形和位移也就越小。钻杆在

粘弹性冲洗液的钻孔中高速旋转时，转速越高，横向振动力越大，但

钻杆某一点横向作用于冲洗液某一点的时间就越短，冲洗液对钻杆的

径向反作用力就越大，这个力阻止钻杆弯曲变形就象钻杆在同口径的

直孔中旋转一样，这样就增大了钻杆弯曲的半波长度，减小了振动，

也减轻了钻杆对孔壁的敲击作用，这就是粘弹性钻井液能减振的原

因。现场实践证明，S系列植物胶钻井液粘度越高，钻杆转速越高，

减振的效果越明显，振动越小，越平稳。在同等条件下，它比其他冲

洗液钻进，转速可高开1－2档。在数十米砂卵石层钻孔中，Φ94口

径可开800－1000转/分转速。

金刚石钻进需要高转速，才可能高效率，进尺快，减少岩心在钻

头处被冲刷的时间，有利于提高取心质量。

同时，钻具旋转平稳，振动小，也减少了钻具对岩心的机械破坏

作用。有利于提高取心质量，也减小了动力消耗。

3.3减摩阻效应

润滑冲洗液是为了降低钻井液的摩擦系数，减少在循环通道中的

摩擦阻力，而达到降低泵压，减小钻具振动的目的，在钻井液中加入

润滑剂。S系列植物胶钻井液具有较好的减摩阻效应，不是因为本身

摩擦系数大小的原因，而是一种层间滑动，它的摩擦系数为0.26，水

中加入皂化油的摩擦系数是0.12，但是S系列植物胶钻井液比皂化

SM植物胶在钻探中应用

第8页2022-4-25第8页共38页

液、清水、低固相泥浆（含PHP）的降摩阻效果都好。几十米的砂卵

石钻孔，泵压不超过0.5MPa，而且粘度达10分钟以上，泵压也不增

加，且不影响泵汲，而清水，低固相泥浆泵压则在1MPa以上，低固

相泥浆能泵汲的最高粘度只有60S左右。

泵压低，不仅减少动力消耗，减少机械故障，并为配制高粘度的

粘弹性钻井液提供了可能性。在钻具内冲洗液的压力小，减小对岩心

的冲刷力和浸润破坏程度，因而可提高取心质量。

以上S系列植物胶粘弹性钻井液在很大程度上解决了复杂地层取

心质量，金刚石钻进开高转速和降泵压的难题。

4.单动双管机构

SDB系列金刚石钻具（实用新型专利）是在SD系列金刚石钻具

（发明专利）的基础上改进的换代产品。SDB系列金刚石钻具是双

级单动机构的双层岩心管钻具。它适用于砂卵石覆盖层和中深孔以内

基岩复杂地层岩心钻探。它适用于植物胶钻井液和低固相泥浆钻进，

也适用于清水钻进。它的特点是功能齐全，单动性能好。配合S系列

植物胶钻井液在砂卵石覆盖层和基岩破碎地层钻进，岩心采取率可达

95％－100％，而且可以取得松散、破碎地层的原结构柱状岩心。

SDB系列金刚石钻具（以下简称SDB钻具）目前有三级口径：

SDB110,SDB94,SDB77。它们是以非标准钻头外径标称钻具口径，当

然也可以配其他口径的非标准钻头，因钢体长度不一样，应专门订制

（如SDB91、SDB95、SDB75等）

SDB钻具的结构包括导向除砂打捞机构，单向阀机构，双级单动

SM植物胶在钻探中应用

第9页2022-4-25第9页共38页

机构，内管机构和外管机构五大部分。

4.1导向除砂打捞机构

在钻具的上部，钻杆和单动接头之间增设一根与岩心外管同口径

的，长度可任定的沉砂管，以便增加粗径钻具长度，防止孔斜，并作

为除砂管用。外管接头内装有单向阀机构，单向阀上阀座安有一根隔

砂管，冲洗液不能从沉砂管下端直接进入单向阀，而必须从隔砂管上

部的侧孔经隔砂管进入单向阀，经外管接头进入内外管之间。

沉砂管内径比钻杆内径大，冲洗液进入沉砂管后流速降低，由于

钻杆和钻具的高速旋转，带动冲洗液高速旋转使泥砂分离。沉砂管起

到了离心除砂作用，冲洗液中的岩屑沉积于管壁和沉砂管下部。进入

隔沙管的冲洗液则是比较纯净的，含砂量较低的浆液，起到净化钻井

液的作用，这就是除砂机构的原理。

SDB钻具单动机构比较复杂，掉钻具时打捞比较困难，因此在单

向阀上阀座之上加工有打捞头（Φ50内方钻杆公接头丝扣），可用Φ50

内方钻杆打捞。

4.2单向阀机构

由于砂卵石覆盖层和基岩破碎地层钻进，采用浓度较高的冲洗液

（植物胶或泥浆），钻孔底部浆液含砂量较重，而且孔底沉积的岩屑

和砂子也多，钻具下钻时，钻杆内液柱压力低，快速下到孔底，造成

较大的内外压差，孔底冲洗液夹带着泥砂从钻头进入内外管并从钻杆

上返，有时直达孔口，停止下钻后，粗颗粒泥砂迅速下沉，堵塞在内

外管之间及钻杆下部，重者造成蹩泵和钻具失去单动作用无法钻进，

SM植物胶在钻探中应用

第10页2022-4-25第10页共38页

轻者影响钻具单动性能，降低取心质量。因此在外管接头内设置有单

向阀机构，下钻时封闭，钻进时冲洗液下压阀体，实现正循环钻进，

避免了上述故障。

4.3双级单动机构

SDB钻具的单动作用由两副结构完全一样的单动接头通过一根轴

串联实现。

SDB钻具上下单动机构由一根轴串联，容易保证同轴度，上下单

动副结构和密封圈（Yx密封圈）完全一样，摩擦系数一样，则单动

性能完全相同。

双级单动机构两个单动副同时起单动作用，降低了每个单动副的

相对转速差，如钻杆转速1000转/分，理论上每副单动机构的轴和轴

承套相对转速差是500转/分。显然，在较低相对转速差的情况下，

单动的效果更好，部件的使用寿命更长；在孔内即使其中有一个单动

副损坏，另一个单动副则承担起全部作用，避免内管转动，因此双级

单动机构比单级单动接头单动效果好，性能可靠，使用寿命长。这一

点对取心质量至关重要。

4.4内管机构

SDB钻具的内管机构包括半合管（或整体式内管）、定中环、卡

簧座和卡簧。

半合管由钢质卡箍箍抱，不会产生弹性变形而裂缝。半合管取心

是为了防止内管中柱状的松散，破碎岩心在地表人为损坏，保持原状

结构。半合管只是在要求取原状结构岩心时使用。

SM植物胶在钻探中应用

第11页2022-4-25第11页共38页

半合管和整体式内管每次只用其中一种，可以互换。短节管与内

管（半合管）成为一体，提高内外管同轴度，有利于保障单动性能；

它们的内壁都是磨光的，减少岩心堵塞现象，有利于增加回次进尺和

提高取心质量。

4.5外管机构

SDB钻具的外管机构与普通单动双管钻具一样，包括外管、扩孔

器（或连接管）、钻头。它的特点重点在钻头上。SDB钻具的钻头是

非标准钻头，可以是热压金刚石钻头，电镀金刚石钻头、复合片钻头

和硬质合金双管钻头。

研制的李工牌热压金刚石钻头（双管或单管）采用了特殊的保径

技术，钻头工作层内、中、外同步磨损，钻头使用的过程中近似于平

底形，而不是圆弧形。由于内径磨损小，基本解决了堵岩心的问题，

1.5米半合管（内管）可以打满；金刚石能全部磨光，在同等条件下，

钻头寿命可提高30％以上。

SDB钻具的内外管长度差是固定的，内管（半合管）标准长度是

1.5米，可以根据钻孔深度和用户需要同时加长内外管，但内管（半

合管）长度尽量不应超过3米，过长难保证同轴度，会影响单动性能。

5.钻探设备

5.1对钻探设备的要求

用S系列植物胶钻井液和SDB系列钻具（或绳索取心钻具）钻进

基岩和砂卵石覆盖层，对设备的要求是相同的。即要用立轴式高速金

刚石钻机，变量泥浆泵（要有最小泵量32升/分以下的并配有柴油机

SM植物胶在钻探中应用

第12页2022-4-25第12页共38页

动力），立式高速泥浆搅拌机（宜配柴油机动力以便变速）或软轴搅

拌器。

变量泵配柴油机动力是为了选择最小泵量钻进取心，不宜采用定

量泥浆泵和电动机动力，因为泵量大，无法调节，难以达到取心目的。

不能采用卧式泥浆搅拌机和水泥搅拌机搅拌植物胶，因为必然产

生疙瘩随时可能堵塞钻具，无法钻进。

砂卵石层钻进和基岩钻进所用薄壁套管最好用反丝扣连接，在高

转速钻进时可以防止退扣。

5.2砂卵石覆盖层钻进须配备的特殊器材：

这里顺便说明一点，本次钻探砂卵石覆盖层不多，请引起足够重

视。

1、要配备一定数量的厚壁套管。砂卵石地层的浅表层及很松散的

卵石层在一定的深度范围内需要跟管护壁。

（1）陆地钻探，应配备10米－50米Φ127厚壁套管，以Φ127×9.19

石油旧钻杆料加工成公母连接的反方扣套管最好。既价廉，强度又很

高，可以跟管50米以上。下打和起拔阻力都不大。

（2）水上钻探，如河流上游，水流较急时，应配备Φ168×10的

套管10－30米，水较深时，数量应相应增加。连接丝扣仍以公母连

接的反方扣为佳。

同时应配备更多数量的Φ127×9.19的套管。Φ168和Φ127套管数

量计划的依据是水的深度、水流速度和砂卵石覆盖层的深度。

2、应配备下打套管和起拔套管的工具，如150－200kg吊锤和

SM植物胶在钻探中应用

第13页2022-4-25第13页共38页

100kg以上冲击杠（起拔套管用）。

3、跟管钻进的孔深范围内如果有大于套管直接的孤石或漂砾时，

应准备一定数量的炸药和电雷管。炸药以胶质炸药为最好，亦可用乳

化炸药。必须进行孔内爆破，套管才能跟下去，否则很难达到计划孔

深。

2005年以来，研制开发的新产品植物胶钻井液有SH和ST两类。

其中SH胶到目前又分为SH和SH-1两个品种（成分和性能相同，

但SH-1比SH的胶质含量要高）。ST胶目前有ST-1一个产品，ST-1

含胶质最高，配方用量最少。SH和ST两类胶都可以即搅即用，不

须浸泡，比SM胶更方便。同时，SH和ST搅制的两类钻井液比SM

胶更稳定，不容易腐化变质，不须加入防腐剂，因此使用更安全。

6.钻探泥浆

6.1S系列植物胶钻井液的配方和应用

一、基本配方

1、SH胶的配方：

配制无固相冲洗液，SH:水＝2:100（重量比）加入烧碱（氢氧化

钠），加量为SH干粉重量的8％。

配制低固相泥浆，SH:水:钠土＝1:100:（5－6）（重量比）加入烧

碱（氢氧化钠），加量为SH干粉重量的8％。注：宜用钠土，不宜用

钙土。SH胶先制浆加碱，后加钠土。

2、SH－1胶的配方：SH－1与水的比例为1.5％，其他类推。

3、ST-1胶的配方：

SM植物胶在钻探中应用

第14页2022-4-25第14页共38页

配制无固相冲洗液，ST-1:水＝（0.8－1）:100（重量比）加入烧

碱（氢氧化钠），加量为ST-1干粉重量的8％。

配制低固相泥浆,ST-1:水:钠土＝（0.4－0.5）:100:（5－6）加入烧

碱（氢氧化钠），加量为ST-1干粉重量的8％。注：宜用钠土，不宜

用钙土。ST-1先制浆加碱，后加钠土。

二、特殊地层的配方

1、水敏性地层，易吸水膨胀、缩径的地层：

（1）一般水敏性地层：SH和ST-1按基本无固相配方制浆后加入

0.2％以上（按浆液重量）的Na-CMC（钠羧甲基纤维素），降低失水

量；

（2）较强水敏性地层：SH或ST-1按低固相泥浆配方制浆后加入

0.2％－0.3％（按泥浆重量）Na-CMC，可进一步降低失水量，抑制

地层水化膨胀。

2、基岩挤压破碎带，护壁比较困难，易坍塌掉块地层；可在SH

或ST-1无固相或低固相泥浆中加入：KHm（腐植酸钾）1－1.5％

Na-CMC0.2％以上

3、承压水地层：

植物胶类无固相冲洗液不能直接悬浮加重剂，承压水地层使用植

物胶时，必须先将植物胶配成低固相泥浆，然后再加入加重剂（如重

晶石粉或铁矿粉）才能制备成加重泥浆。

三、SH和ST两类植物胶使用的促溶剂只能用烧碱（氢氧化钠）

不能用纯碱（碳酸钠）代替。

SM植物胶在钻探中应用

第15页2022-4-25第15页共38页

四、配制好的S系列植物胶新浆漏斗粘度必须达到60秒以上，低

固相泥浆更高，才能表现出植物胶的优越性。

五、S系列植物胶配制低固相泥浆时，植物胶的用量不得低于配

制无固相浆液用量的一半。低于一半则植物胶的功能效果不明显。

六、ST-1抗盐性能较差，不能用二价以上可溶性盐类作处理剂，

不宜钻进水泥地层。

七、SH胶抗盐性能强，可以使用任何泥浆处理剂，亦可以钻进任

何地层。用水泥护壁堵漏时，SH胶浆液保护水泥不被水稀释，效果

极好。

八、ST-1胶不宜用于5℃以下气温条件下钻进。

九、SH胶可用于低温条件下钻进。

十、SH和ST植物胶抗温性能较差，深孔温度在60℃以上不宜使

用。

6.2钻探现场制浆工艺

1、现场制备S系列植物胶钻探冲洗液的搅拌机要采用高速立式泥

浆搅拌机，叶轮转速须在500－700转/分为宜，转速不宜超过700转

/分。

2、搅拌机可以单独安装动力，或者用水泵的动力带动，但要注意

运转方向，即保证搅拌机叶轮转动时，桶内液浆面呈正漏斗形，否则

植物胶不易搅散，产生疙瘩。

3、制浆程序：

（1）、先向搅拌机中加入1/2罐清水，开动机器以500-700转/分

SM植物胶在钻探中应用

第16页2022-4-25第16页共38页

速度高速搅拌，并一次性倒入植物胶粉，搅拌5分钟，待干粉充分分

散无疙瘩。

（2）、然后加满清水继续搅拌，并加入烧碱水溶液以中低速搅拌

5－10分钟即可；

（3）、注意，不能长时间高速搅拌，否则将造成高分子断链，浆

液粘度低。

（4）、水温较低时，植物胶不易溶胀，可在初搅时加入温水（如

柴油机冷却水），可以得到好的效果。

（5）、绳索取心钻进，搅制的新浆要用14－20目筛网过滤。

4、循环系统：

循环系统根据钻孔深度和所钻岩层设计。其中包括泥浆池和循环

槽。

（1）、30－50米的砂卵石层钻孔，可以只用一个1－1.5m3，的泥

浆池；60米以上的砂卵石层钻孔，应设计两个泥浆池，总体积应在

2m3以上。基岩钻进可参照上述设计。矿山数百米深孔钻进，泥浆池

容积应在5m3以上。

（2）、循环槽的长度5－15米，根据现场条件和孔深确定，槽宽

15－20厘米，高度10－12厘米，每隔30厘米一块挡板沉砂。

5、浆液的维护管理：

（1）、及时除砂，除砂方法根据条件选择：

a.及时排掉循环槽中沉淀的岩粉和砂子；

b.安装离心除砂器或除砂机专门除砂；

SM植物胶在钻探中应用

第17页2022-4-25第17页共38页

c.在浆液中加入聚丙烯酰胺水溶液加速岩屑沉降；

d.浆液含砂量太重，无法净化时，全部排掉换新浆。

（2）、浆液在使用中，由于胶质消耗，粘度逐渐降低，是正常现

象。当漏斗粘度降低到40秒以下时，要及时补充新的浆液。

（3）、泥浆池和循环槽不得有地表水和天上降雨浸入。

系列金刚石钻具使用说明

7.1概述

SDB系列钻具是深厚砂卵石覆盖层和基岩金刚石钻进专用系列钻

具。是配有普通内管和半合式内管互换的两级单动机构的双层岩心管

钻具。包括SDB110、SDB94、SDB77三级口径。它适用于未胶结的

砂卵石覆盖层及所有基岩地层金刚石岩心钻探，配合植物胶类钻井液

岩心采取率高，可随钻取原结构岩样。

7.2特点

本系列钻具的结构包括导向除砂打捞机构，单向阀机构。双级单

动机构，内管机构和外管机构五大部分。

1、SDB系列钻具的管材规格是：

（见下图说明书）

2、SDB系列金刚石钻头的特点：

SDB系列金刚石孕镶钻头是具有特殊技术参数的专有技术特色钻

头。其特点是寿命长、回次进尺长。还有SDB系列硬质合金钻头、

电镀钻头、复合片钻头。

SM植物胶在钻探中应用

第18页2022-4-25第18页共38页

3、SDB系列钻具的结构特点

（1）、双级单动机构

为了提高钻具的单动性能，保障单动机构的可靠性，SDB系列钻

具设计了两级单动机构。同时起单动作用。

（2）、内壁磨光的内管和半合管

SDB系列钻具的内管有两种：一种是内壁磨光的普通内管，另一

种是内壁磨光的半合管。可以根据需要互换。半合管是在钻进松散、

破碎地层时为了取原结构岩心（样）时才使用。

（3）、单向阀

单向阀使冲洗液在正循环钻进时畅通，而在下钻过程中封闭，防

止钻具在接近孔底时，孔内高粘度的冲洗液悬浮的砂子进入钻杆和内

外管之间，堵塞过水通道。单向阀的上阀座上面有打捞头，用于打捞

钻具。

（4）、缩短了岩心管，增设了沉砂管和隔砂管。

为了保证钻具有良好的单动性，缩短了内外管长度。但钻进基岩

时，可根据用户需要同时增加内外管长度。

（5）、钻进砂卵石地层时，用连接管代替扩孔器，连接外管和钻

头，钻进基岩时仍要用金刚石扩孔器。

图7.2.1SDB系列钻具结构图

SM植物胶在钻探中应用

第19页2022-4-25第19页共38页

7.3组装和拆卸步骤

1、组装步骤

（1）检查单动接头的单动性能；

（2）组装半合管；（先不装定中环和卡簧座）

（3）将半合管（或圆内管）与单动接头连接；

（4）将外管装上单动接头；

（5）安装连接管；（或扩孔器）；

（6）安装定中环和卡簧座；

（7）转动内管，检查钻具的同轴度；

SM植物胶在钻探中应用

第20页2022-4-25第20页共38页

（8）安装钻头；

（9）检查卡簧座与钻头内台阶的距离；

（10）安装隔砂管；

（11）装沉砂管和螺丝头；

2、拆卸步骤

（1）卸钻头；

（2）卸卡簧座、定中环；

（3）卸外管和连接管；

（4）卸下半合管（或圆内管）；

（5）拆卸半合管；

7.4半合管原理及组装拆卸

1、半合管通过销钉定位，上端与内管接头内螺纹相连，下端与定

中环及卡簧座相连，装上卡簧座以后，定中环在半合管（或内管）上

应是动配合，可以转动。

2、半合管的中部抱紧机构通过开口钩头抱箍与梯形槽相配合。半

合管中部不同长度位置车削有五道环槽，每道环槽中开有两条梯型槽

缝；开口抱箍两端带钩头。由于梯型槽在不同位置所夹大弧长度不同，

当抱箍钩头由上端进入槽缝，然后推动到下端位置，则将半合管抱紧。

3、组装程序

（1）将卡簧装入卡簧座；

（2）将半合管通过定位销定位合拢；

（3）依次用抱箍从半合管环槽上部装入槽缝，注意抱箍梯型开口

SM植物胶在钻探中应用

第21页2022-4-25第21页共38页

钩头与梯型槽缝方向一致。

（4）必要时可在每道环槽中用防水胶带纸缠绕一圈，防止冲洗液

进入半和管。

（5）将定中环和卡簧座装上半合管；

4、拆卸程序

将装满岩心的半合管平放到预定位置，用螺丝刀依次将抱箍推到

环槽上端，把抱箍取出。抱箍卸完后，再拆卡簧座和定中环，然后小

心将半合管打开，把岩心装入岩芯箱内或拍照、取样。

7.5钻具组装调试注意事项

1、首先应仔细检查钻具的双单动接头。检查单动接头，分为三步。

（1）、双单动接头的单动性能：分别检查上、下单动接头的单动

效果。如果单动效果不好，就应拆卸查明原因，清洗调整以后重新装

SM植物胶在钻探中应用

第22页2022-4-25第22页共38页

配，直至转动轻松为准。

（2）、双单动接头的轴向窜动距离：双单动接头，使用时间较长，

会增大轴向窜动距离。窜动距离过大会降低取心效果，因此应经常检

查轴向窜动的距离。新、旧双单动接头轴向窜动距离不应超过1mm。

通过调节槽型螺帽调节轴向窜动距离。

（3）、检查单向阀是否活动自如。用螺丝刀或其他金属杆压单向

阀，检查是否上下活动自如。防止水路堵塞。

2、钻具组装好，未装钻头前，用手托起内管或用提引器吊起钻具，

转动内管几圈，检查内管转动是否蹩劲或摩擦力不均。

一般原因如下：

（1）、双单动接头某零件同轴度差或轴承损坏，则应更换。

（2）、内管或外管弯曲，亦应更换或校直。检查的方法是选一根

铅直的标准外管，与被测的内管或外管相靠，并转动，观察是否接触

密合。

3、卡簧座与钻头内台阶的间隙

一般间隙应为3－5mm，松散粗砂地层应缩小为2－3mm，泥质地

层可增大到5－6mm。间隙调准以后，应将并紧螺帽拧紧，防止钻进

时松动。

4、要经常冲洗除砂管中的砂子和岩屑。

7.6钻具的维护

1、机组人员应爱惜钻具。搬迁装运过程中钻具要轻装轻放，内外

管要平放，不能重压，半合管要装箱，防止变形弯曲。

SM植物胶在钻探中应用

第23页2022-4-25第23页共38页

2、钻具的双单动接头一般在进尺30－40m后要进行一次清洗，

轴承应加油以及换掉磨损严重的密封圈；如果发现有轴向窜动，应检

查轴承是否损坏，要及时更换损坏的轴承。

3、清洗单动接头的同时，应检查单向阀是否灵活可靠，如果里面

沉渣太多应清洗干净。

4、钻具内管或半合管如果有连续一天以上不用，应把内管或半合

管内壁擦干再涂上机油，防止生锈。

5、半合管不用时应组装好，防止变型。

6、工程完结，或停工时间较长，应将钻具清洗加油后保管。防止

锈结。

7、轴承和密封圈

SDB系列钻具的轴承全部采用推力轴承。

SDB系列钻具的密封圈都是轴用型Yx密封圈。

8.孔内事故及其处理

8.1孔内爆破

我国西部地区例如西北地区，地处河流上游，砂卵石覆盖层中冲

积有大量的大粒径的漂砾和孤石。将孤石炸碎，套管才能通过；当孔

深较深而又必须继续跟管，覆盖层较紧密，跟管阻力较大时，即使没

有大孤石挡道，亦可爆破炸松地层加快跟管速度。在上述地层中钻进，

必须掌握孔内爆破技术。

1、爆破材料：炸药以胶质炸药最好，威力大，不易被水浸蚀而失

效，其次可用乳化炸药。雷管必须用电雷管；爆破线可用胶质电线。

SM植物胶在钻探中应用

第24页2022-4-25第24页共38页

2、爆破材料必须进行防水处理，宜采用预制药包，胶质炸药防水

处理要求不严，用牛皮纸或塑料袋封袋即可，药包外径应小于套管内

管20mm。每次爆破要用两支以上电雷管并联，并进行可靠的防水处

理（包装）

3、爆破药包的包装应由专业持证人员在远离机场的安全范围内进

行。

4、药包与孔内安全距离，在水下爆破（孔内有水）时宜大于3米，

干孔爆破时宜大于5m,在药包上部回填砂土，以确保管脚安全，浅孔

爆破应将钻机立轴箱移离孔口，以确保钻机安全。

5、药包下部应坠重物，导线长度必须丈量准确，以确保药包在预

定位置起爆，严防炸药在套管内爆破。

6、孔内盲炮处理：胶质炸药应用小型药包引爆；乳化炸药和硝铵

炸药，可钻坏药包，使之溶解。

8.2跟管钻进程序

1、开孔钻进：先挖小井栽入孔口管，最好用与套管靴同径的单管

钻头钻一浅孔，下入孔口管，并用吊锤继续打入套管。然后用单管钻

具或双管钻具开低速扫孔到底。

2、继续用双管钻具超前掏孔取心钻进，当孔内出现孔壁不稳定，

或孔底残渣堆积时，则继续打入套管，但套管深度不要超过孔深，以

免影响取心质量。

3、钻具超前掏孔取心钻进中发现有较大孤石时，应丈量起始和钻

穿孤石的深度，作好记录，然后起钻后与岩心对照核实，确定是否要

SM植物胶在钻探中应用

第25页2022-4-25第25页共38页

进行孔内爆破及爆破的位置。需要进行爆破时，先爆破，后跟管。

套管不要跟到孔底，一般距孔底0.5米左右为宜，以便下部需要

继续爆破时有安全距离。

4、跟管以后，特别是孔内爆破以后，孔底沉渣多，先用单管带钢

丝的钻头，将孔底打捞干净以后，再下入双管钻具钻进取心，否则将

影响取心效果和回次进尺。如果孔底沉积不超过0.5米，可以直接下

入双管钻具扫孔后钻进。

5、超前掏孔取心钻进--孔内爆破--打入套管--扫孔打捞干净--继续

钻进取心，如此循环往复。当钻进到比较稳固的地层，不出现坍塌掉

块，孔底无沉渣或很少时，可以停止跟管，一直裸孔钻进，钻穿覆盖

层，进入基岩。

6、下打Φ127和Φ168厚壁套管，采用150－200kg吊锤，落距

1.5米，下打薄壁套管采用50－100kg吊锤，落距0.5－1米，不可强

行打入。

7、裸孔钻进进入基岩3－5米，如果需要在基岩中继续钻进，则

必须将薄壁套管下到基岩，以防掉块卡钻。下入的薄壁套管若是反扣，

则孔口应固定，若是正扣，则下部套管丝扣要用松香、沥青胶固，防

止反脱。

8.3钻进参数及操作注意事项

1、S系列植物胶钻井液和SDB钻具钻进砂卵石地层和基岩破碎

地层时，要注意按照钻进参数一高两小的三要素操作，即"高转速，

小泵量，小压力"才能得到最好的钻进和取心效果。

SM植物胶在钻探中应用

第26页2022-4-25第26页共38页

2、钻具在孔内正常进尺时，不要提动钻具，也不要随意改变钻进

参数，否则易产生岩心堵塞。

3、出现岩心堵塞后，若提动钻具几次无效，应及时提钻，避免磨

掉岩心。

4、裸孔钻进中，如出现坍塌掉块，处理的措施有继续打入套管，

下入小一级套管，水泥固壁等，不要强行钻进，防止埋钻。

5、孔较深时，起钻要向孔内回罐浆液，以保持压力平衡，防止钻

孔坍塌掉块。

6、泥土层和纯砂层钻进，回次末要停泵干钻几公分再起钻，使岩

心自然堵塞，以防岩心脱落。

7、基岩钻进中，遇到破碎地层，钻进参数与砂卵石层一样，要一

高两低，即"高转速，小泵量，小压力"，尤其要注意控制泵量，才能

取好破碎地层岩心。

8、基岩钻进，根据孔深，应适当加长内外管长度，内管长度2.5

－3米为宜。

9、一般完整基岩钻进，可配SDB91和SDB75非标钻头，但复杂

的基岩钻孔，如破碎的、缩径的、漏失的，宜采用外径加大的如SDB94、

SDB77钻头，增大环状间隙，减小泵压和抽汲作用，有利于孔壁稳

固，减少漏失和提高取心效果。

10、复杂地层起下钻时速度要慢，起钻时注意向孔内回灌浆液。

11、碎性较大的岩层钻进时，岩心易破碎，取心困难，采取的措

施有：

SM植物胶在钻探中应用

第27页2022-4-25第27页共38页

（1）、选择振动较小进尺又快的金刚石电镀钻头，这只是建议。

（2）、减短钻具内外管长度，保证单动性能良好。

（3）、提高冲洗液的粘度，S系列植物胶，可提高到2－3分钟以

上的粘度。

（4）、钻机转速以中等转速为宜，减小振动。

（5）、泵量要小，以能冷却钻头为宜。

（6）、钻头口径尽可能的条件下选择较大一些，一般宜用Φ94。

12、软塑性地层，孕镶金刚石钻头进尺慢，取心不好，则可选用

硬质合金双管钻头或复合片钻头，进尺快，则取心好。

13、绳索取心钻进，搅制好的植物胶钻井液要用20目筛网过滤，

防止疙瘩堵钻具。

14、绳索取心钻进，若采用S系列植物胶钻井液，因粘度高，提

升内管时，速度不宜过快，避免抽汲作用。

9.结论

通过岚皋堰门乡的岩心钻探、汉阴长沟金矿的勘查和验证，均取

得良好的使用效果。堰门矿区在使用1、2#孔出现严重漏失，经过2

天堵漏，基本消除；汉阴长沟金矿的3#号孔出现漏失，当天即堵住。

论文写作过程中，得到煤科院西安钻探研究所郝世俊研究员，陕

西工程勘察院的高工郭建军的支持，再次表示感谢.

【参考资料】西安地勘院自行配制的泡沫泥浆

【参考资料】探矿工艺学（中）…………………武汉地质学院等编写

SM植物胶在钻探中应用

第28页2022-4-25第28页共38页

SM植物胶在钻探中应用

第29页2022-4-25第29页共38页

SM植物胶在钻探中的应用

SM植物胶在钻探中应用

第30页2022-4-25第30页共38页

钻孔灌注桩常见工程事故及预防措施

时间:2011-05-0713:49来源:未知作者:文讯库点击:141次

摘要介绍了钻孔灌桩常见的工程事故,包括:地质勘探资料和设计文

件存在的问题、孔口与钻孔存在的问题、桩端持力层判别错误、孔

底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量大等,并提出相应的预防措施,

以供参考。关键词钻孔灌注桩;工程事故;预防措施钻孔灌注桩具

有低噪

摘要介绍了钻孔灌桩常见的工程事故,包括:地质勘探资料和设计文

件存在的问题、孔口与钻孔存在的问题、桩端持力层判别错误、孔底

沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量大等,并提出相应的预防措施,以

供参考。

关键词钻孔灌注桩;工程事故;预防措施

钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土、对周围环境及邻近建

筑物影响小、能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力、适应各

种地质条件和不同规模建筑物等优点,在桥梁、房屋、水工建筑物等

工程中得到广泛应用,已成为一种重要的桩型。随着社会经济发展的

需要,钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大,单桩承载力也越来越高,同

时也使单柱的设计成为可能。对于长桩、大桩,其施工难度大,易发生

质量事故。而单柱设计对桩的质量要求高,发生质量事故后,加固处理

难度大,且费用较高。因此,有必要对钻孔灌注桩的常见质量事故加以

SM植物胶在钻探中应用

第31页2022-4-25第31页共38页

分析,找出质量事故发生的原因,研究相应对策,尽可能防止质量事故

发生。

1地质勘探资料和设计文件存在的问题

地质勘探主要存在勘探孔间距太大、孔深太浅、土工试验数量不

足、土工取样和土工试验不规范、桩周摩阻力和桩端阻力不准等问题。

设计文件主要存在对地质勘探资料没有认真消化、桩型选择不当、峻

工地面标高不清等问题。因此,在桩基础开始施工前,应针对这些问题

对地质勘探资料和设计文件进行认真审查。另外,对桩基础持力层厚

度变化较大的场地,应适当加密地质勘探孔,必要时进行补充勘探,防

止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。场地有较厚的回填

层和软土层时,设计者应认真校核桩基是否存在负摩擦现象。

2孔口与钻孔存在的问题

2.1孔口高程的误差

孔口高程的误差主要有两方面,一是由于地质勘探完成后场地再

次回填,计算孔口高程时由于疏忽而引起的误差。二是由于施工场地

在施工过程中废渣的堆积,地面不断升高,孔口高程发生变化而造成

的误差。其对策是认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程,每根桩

开孔前复测1次桩位孔口高程[1]。

2.2钻孔深度的误差

有些工程在场地回填平整前就勘探地面高程较低,当工程地质勘

探采用相对高程时,施工应把高程换算一致,避免出现钻孔深度的误

差。另外,孔深测量应采用丈量钻杆的方法,取钻头的2/3长度处作为

SM植物胶在钻探中应用

第32页2022-4-25第32页共38页

孔底终孔界面,不宜采用测绳测定孔深。钻孔的终孔标准应以桩端进

入持力层的深度为准,不宜以固定孔深的方式终孔。因此,钻孔到达桩

端持力层后应及时取样鉴定,确定钻孔是否进入桩端持力层。

2.3孔径误差

孔径误差主要是由于工人疏忽用错其他规格的钻头,或因钻头陈

旧,磨损后直径偏小所致。一般对于桩径800～1200mm的桩,钻头直

径比设计桩径小30～50mm是合理的。每根桩开孔时,合同双方的技

术人员应验证钻头规格,以减小孔径误差。

2.4钻孔垂直度不符合规范要求

造成钻孔垂直度不符合规范要求的原因:一是场地平整度和密实

度差,钻机安装不平整或钻进过程中发生不均匀沉降,导致钻孔偏斜。

二是钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大,造成钻孔偏斜;三是钻头翼板磨损

不一,钻头受力不均,造成钻头偏离方向;四是钻进遇软硬土层交界面

或倾斜岩面时,钻压过高使钻头受力不均,造成钻头偏离方向。

控制钻孔垂直度的主要技术措施为:一是压实、平整施工场地;

二是安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度,钻进

过程中应定时检查主动钻杆的垂直度,发现偏差应立即调整;三是定

期检查钻头、钻杆、钻杆接头,发现问题及时维修或更换;四是在软硬

土层交界面或倾斜岩面处钻进时,应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜,

应及时回填黏土,冲平后再低速低钻压钻进;五是在复杂地层钻进,必

要时在钻杆上加设扶整器[2]。

2.5钻孔塌孔与缩径

SM植物胶在钻探中应用

第33页2022-4-25第33页共38页

钻(冲)孔灌注桩的塌孔与缩径从表面上看是2个相反面,实际上

产生的原因却基本相同。主要是地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆

性能差、成孔后放置时间过长没有灌注砼等原因所造成。其对策为钻

(冲)孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时,成孔速度应控制在2m/h

以内,泥浆性能主要控制其密度为1.3~1.4g/cm3、粘度为20~30s、

含砂率≤6%,若孔内自然造浆不能满足以上要求时,可采用加黏土粉、

烧碱、木质素的方法,改善泥浆的性能,通过对泥浆的除砂处理,可控

制泥浆的密度和含砂率。没有特殊原因,钢筋笼安装后应立即灌注砼。

3桩端持力层判别错误

持力层判别是钻孔桩成败的关键,现场施工必须给予足够的重

视。对于非岩石类持力层,判断比较容易,可根据地质资料的深度,结

合现场取样进行综合判定。对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的

桩,判定岩层界面难度较大,可采用以地质资料的深度为基础,结合钻

机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口捞样进行综合判定,必要时进

行原位取芯验证。

4孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大

孔底沉渣过厚的原因除清孔泥浆质量差、清孔无法达到设计要求

外,还有测量方法不当等。要准确测量孔底沉渣厚度,首先需准确测量

桩的终孔深度,应采用丈量钻杆长度的方法测定,取孔内钻杆长度+钻

头长度,钻头长度取至钻尖的2/3处。在含粗砂、砾砂和卵石的地层

钻孔,有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。当采用正循环清孔时,

前阶段应采用高粘度浓浆清孔,并加大泥浆泵的流量,使砂石粒能顺

SM植物胶在钻探中应用

第34页2022-4-25第34页共38页

利地浮出孔口。孔底沉渣厚度符合设计要求后,应把孔内泥浆密度降

至1.1~1.2g/cm3。清孔整个过程应专人负责孔口捞渣和测量孔底沉

渣厚度,及时对孔内泥浆含砂率和孔底沉渣厚度的变化进行分析。若

出现清孔前期孔口泥浆含砂量过低,捞不到粗砂粒,或后期把孔内泥

浆密度降低后,孔底沉渣厚度增大较多,则说明前期清孔时泥浆的粘

度和稠度偏小,砂粒悬浮在孔内泥浆里,没有真正达到清孔的目的,施

工时应特别注意这种情况。

5水下砼灌注和桩身砼质量问题

砼配制质量关系到砼灌注过程是否顺利和桩身砼质量两大方面,

要配制出高质量的砼,首先要设计好配合比和做好现场试配工作,采

用高标号水泥时,应注意砼的初凝和终凝时间与单桩灌注时间的关

系,必要时添加砼缓凝剂。施工现场应严格控制好配合比(特别是水灰

比)和搅拌时间。掌握好砼的和易性及砼的坍落度,防止砼在灌注过程

发生离析和堵管。

5.1初灌时埋管深度达不到规范值

我国JGJ94-94规范规定,灌注导管底端至孔底的距离应为300～

500mm,初灌时导管埋深应≥800mm。在计算砼的初灌量时,个别施工

单位只计算了1.3m桩长所需的砼量,漏算导管内积存的砼量,使初灌

量不足造成埋管深度达不到规范值。同时,施工单位准备的导管长度

规格太少,安装导管时配管困难,有时导管至孔底的距离偏大,而导管

安装人员没有及时把实际距离通知砼灌注班,形成初灌量不足,导致

埋管深度达不到规范值。初灌砼量V应根据设计桩径、导管管径、导

SM植物胶在钻探中应用

第35页2022-4-25第35页共38页

管安装长度、孔内泥浆密度进行计算,且V≥V0+V1。V0为1.3m桩长

的砼量,V0=1.2×1.3πD2/4(单位:m3);1.2为桩的理论充盈系数;D

为设计桩径(m)。V1为初灌时导管内积存的砼

量,V1=(hπd2/4)(ρ+0.55πd)/2.4(单位:m3);h为导管安装长度

(m);d为导管直径(m);ρ为孔内泥浆密度(t/m3);0.55为导管内壁的

摩阻力系数;2.4为砼的密度(t/m3)。5.2灌注砼时堵管

灌注砼时发生堵管主要由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度

太小、完成二次清孔后灌注砼的准备时间太长、隔水栓不规范、砼配

制质量差、灌注过程中灌注导管埋深过大等原因引起。灌注导管在安

装前应有专人负责检查,可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进

行检查,检查项目主要有灌注导管是否存在小孔洞和裂缝、灌注导管

的接头是否密封、灌注导管的厚度是否合格。必要时采用试拼装压水

的方法检查导管是否破漏。灌注导管底部至孔底的距离应为300～500

mm,在灌浆设备的初灌量足够的条件下,应尽可能取大值。隔水栓应认

真细致制作,其直径和圆度应符合使用要求,其长度应≤200mm。完成

第2次清孔后,应立即开始灌注砼,若因故推迟灌注砼,应重新进行清

孔。否则,可能造成孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚,并导

致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故。

5.3灌注砼过程钢筋笼上浮

若发生钢筋笼上浮,应立即查明原因,采取相应措施,防止事故重

复出现。引起灌注砼过程钢筋笼上浮的主要原因:一是砼初凝和终凝

时间太短,使孔内砼过早结块,当砼面上升至钢筋笼底时,砼结块托起

SM植物胶在钻探中应用

第36页2022-4-25第36页共38页

钢筋笼。二是清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多,砼灌注过程中砂粒回

沉在砼面上,形成较密实的砂层,并随孔内砼逐渐升高,当砂层上升至

钢筋笼底部时便托起钢筋笼。三是砼灌注至钢筋笼底部时,灌注速度

太快,造成钢筋笼上浮。

5.4桩身砼强度低或砼离析

发生桩身砼强度低或砼离析的主要原因是施工现场砼配合比控

制不严、搅拌时间不够和水泥质量差。因此,严格把好进库水泥的质

量关,控制好施工现场砼配合比,掌握好搅拌时间和砼的和易性,是防

止桩身砼离析和强度偏低的有效措施。

5.5桩身砼夹渣或断桩

引起桩身砼夹泥或断桩的主要原因:一是初灌砼量不够,造成初

灌后埋管深度太小或导管根本就没有入砼内。二是砼灌注过程拔管长

度控制不准,导管拔出砼面。三是砼初凝和终凝时间太短,或灌注时间

太长,使砼上部结块,造成桩身砼夹渣。四是清孔时孔内泥浆悬浮的砂

粒太多,砼灌注过程中砂粒回沉在砼面上,形成沉积砂层,阻碍砼的正

常上升,当砼冲破沉积砂层时,部分砂粒及浮渣被包入砼内。严重时可

能造成堵管事故,导致砼灌注中断[3]。导管的埋管深度宜控制在2～

6m,若灌注顺利,孔口泥浆返出正常,则可适当增大埋管深度,以提高

灌注速度,缩短单桩的砼灌注时间。砼灌注过程中拔管应有专人负责

指挥,并分别采用理论灌入量计算孔内砼面和重锤实测孔内砼面,取

两者的低值来控制拔管长度,确保导管的埋管深度≥2m。单桩砼灌注

时间宜控制在砼初凝时间的1.5倍以内。

SM植物胶在钻探中应用

第37页2022-4-25第37页共38页

5.6桩顶砼不密实或强度达不到设计要求

桩顶砼不密实或强度达不到设计要求,其主要原因是超灌高度不

够、砼浮浆太多、孔内砼面测定不准。对于桩径≤1000mm的桩,超

灌高度不小于桩长的4%。对于桩径>1000mm的桩,超灌高度不小于

桩长的5%。对于大体积砼的桩,桩顶10m内的砼应适当调整配合比,

增大碎石含量,减少桩顶浮浆。在灌注最后阶段,孔内砼面测定应采用

硬杆筒式取样法测定。

6砼灌注过程因故中断的处理办法

砼灌注过程中断的原因较多,在采取抢救措施后仍无法恢复正常

灌注的情况下,可采用如下方法进行处理:一是若刚开灌不久,孔内砼

较少,可拔起导管和吊起钢筋笼,重新钻孔至原孔底,安装钢筋笼和清

孔后再开始灌注砼。二是迅速拔出导管,清理导管内积存砼和检查导

管后,重新安装导管和隔水栓,然后按初灌的方法灌注砼,待隔水栓完

全排出导管后,立即将导管插入原砼内,此后便可按正常的灌注方法

继续灌注砼。此法的处理过程必须在砼的初凝时间内完成。三是砼灌

注过程因故中断后拔除钢筋笼,待已灌砼强度达到C15后,先用同级

钻头重新钻孔,并钻除原灌砼的浮浆,再用φ500钻头在桩中心钻进

300～500mm深,这样就完成了接口的处理工作,然后便可按新桩的灌

注程序灌注砼[4]。

7结语

引起钻孔灌注桩质量事故的原因较多,各个环节都可能会出现重

大质量事故。因此,在桩基工程开工前应做好各项准备工作,认真审查

SM植物胶在钻探中应用

第38页2022-4-25第38页共38页

地质勘探资料和设计文件,实行会审和技术交底制度,做好现场试桩

工作。施工过程抓好泥浆和砼质量,详细做好各项施工记录,牢牢把好

钻孔、清孔和砼灌注等关键工序的质量关,是防止质量事故发生的行

之有效的措施

(责任编辑：文讯库)