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1、第三节 钻孔灌浆机具1 钻孔机具1.1 钻孔机具的一般配置灌浆工程的钻孔机具包括钻机和钻进工具。钻进工具是指水龙头以下与其连接组成的全套工具。不同的钻进方法机具配置不完全相同。图2-3-1为回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图。本节介绍水利水电工程中常用的钻机和主要钻孔工具。（a） （b） （c） （d）图2-3-1 回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图a-金刚石钻进的钻具；b-硬质合金钻进的钻具；c-全断面钻进的钻具；d-钢粒钻进的钻具；1-钻机；2-动力机；3-水泵或泥浆泵；4-钻塔；5-钢丝绳；6-水龙头；7-送水管；8-吸水管；9-水箱；10-主动钻杆；11-套管；12-钻
2、杆接箍；13-钻杆；14-钻杆锁接头；15-沉淀管；16-沉淀管接头；17-岩芯管；18-钻里钻头；19-钻铤；20-钻铤接箍；21-钻铤锁接头；22-岩芯管接头；23-扩孔器；24-金刚石钻头；25-全断面钻头；26-硬质合金钻头1.2 钻机应根据施工环境、岩石性质、钻孔深度、钻孔方向、钻孔直径和灌浆方法等因素选择高效率的钻孔方法和钻机。1.2.1 回转式钻机回转式钻机是目前使用最多的一种钻孔设备。按其回转机构的不同，回转式钻机分为立轴式、转盘式和动力头式三种。其中立轴式又分为手把式、液压式、螺旋差动式和全液压式四种。其中，立轴式液压钻机由于分档较多，转速高，机体较轻，操作简便、能耗较低，是
3、我国帷幕灌浆钻孔的主要设备，这种钻机按其钻进能力分为100米、300米、500（600）米、1000米，即、四种规格，在灌浆工程中四种规格的钻机都有应用，但应用较多的还是、型轻型钻机。我国许多钻探机械厂都能生产各种规格的不同型号的立轴式液压钻机，表2-3-1为部分国产钻机型号和主要性能。我国一直也从国外进口一些回转式钻机，但数量不多，使用不很广。表2-3-1 灌浆工程常用的部分回转钻机型号和规格性能钻机型号钻孔深度（m）钻孔直径（mm）钻孔倾角（）转速（r/min）配备动力（kW）主机重量（kg）制造商XY-1A1801509075140101011500北京探矿机械厂XY-110075110
4、90751425708.8500DK-15015036590-36013512897.5600XY-2300563000-9065117222950重庆探矿机械厂XY-2PC150561500-9081119011650GX-ITD150751500-909060011500GX-50100751500-90993787.5360SGZ-1A15075110036095100011690杭州钻机制造厂SGZ-A300751300360129120018.5920HXY-1100481500-9014560011500合肥探矿机械厂GXY-1A200461500-3606165411650无锡探
5、矿机械厂HT-150A1505611003608385411380衡阳探矿机械厂HY-1A10050110036014257011750注：主机重量有的不含动力机，有的包含。1.2.2 冲击回转式钻机冲击回转式钻机是以回转式钻机为基础，在钻头上部连接一个专门的冲击器（也称潜孔锤），在钻进中钻机提供一定的轴向压力和回转力矩，冲击器给钻具一定频率的冲击能量，在孔底以冲击和回转切削的共同作用破岩钻进的一种机械。按使用动力的不同，常用的冲击器有风动式和液动式。与回转钻进相比，它钻孔速度快，机动灵活，钻孔费用较低。冲击回转式钻机的种类较多，灌浆工程中常用的型号及其性能见表2-3-2。表2-3-2 部分冲
6、击回转钻机型号及性能表钻机型号钻孔深度（m）钻孔直径（mm）钻孔倾角（）转速（r/min）配备动力（kW）主机重量（kg）制造商QDG-2-15012030012015132303700北京探矿机械厂GZ-150807315009010144372000QDG-125150200209025130111000DK1501003659036013512907.5300北京风动机械厂 MGJ-506050700180264811720重庆探矿机械厂MGY-100100100200201106162373000MD-3050651300901111815无锡探矿机械厂MD-5050110150109
7、02016718.5590MD-10010011020009011212373460JMZ-150305080150-1090山东地质探矿机械厂MK-27575090101557.5550煤科院西安钻探研究所MK-42007509010300221100SM系列603150360046375110900010500意大利soilmecKlemm802系列15025409080.5114850021000德国宝峨公司Mustang系列30100阿特拉斯-柯普柯注：主机重量有的不含动力机，有的包含。1.2.3 冲击式钻机冲击式钻机（凿岩机）在灌浆工程中多用于回填灌浆、固结（浅孔）灌浆和衔接帷幕灌浆
8、的钻孔。虽然冲击钻机的钎杆也须作回转运动，但这种转动并不是在打击钎杆时发生，钎头刃在冲击破碎岩石时并不转动，是一种纯冲击式钻机。在施工中常用的冲击钻机有手提式凿岩机、气腿式凿岩机（轻型、重型）等。1.3钻具钻具即钻进工具，它由主动钻杆、钻杆、钻铤、岩芯管、沉淀管、各种连接接头、接箍以及钻头组成。这里主要介绍几种常用的钻头和扩孔器。1.3.1 硬质合金钻头硬质合金钻头的结构要素有钻头体、切削具出刃、切削具镶焊角、切削具在钻头底面的排布、切削具在钻头上的数目、钻头的水口和水槽等。硬质合金钻头适合于7级以下硬度的岩石中钻孔，有较高的钻进效率。与钻粒钻头相比，它具有钻进时钻机平稳，成本低，孔壁圆整，不
9、受钻孔方向的限制等优点，但在坚硬岩石中钻进效率不高。常用硬质合金钻头的结构型式及主要参数见表2-3-3。 （1） 阶梯肋骨钻头。阶梯肋骨钻头是用T105型硬合金切削具焊接而成的，其特点是肋骨片较厚、水口宽、钻进时孔底呈阶梯状。可钻进35级岩层。如页岩、砂页岩和胶结不紧密的砂岩等。其结构型式见图2-3-2。表2-3-3 常用硬质合金钻头的型式及主要参数钻头结构型式钻头直径（mm）主要尺寸（mm）肋骨数硬合金数（粒）备注DD1dC阶梯肋骨钻头152/11215013011610414参见图2-3-1132/921301109610414112/7311091779.541293/579175618
10、41277/427560467.5410单双粒钻头154/131150142.513518参见图2-3-2134/1121301231161218114/92110103961295/73918477979/577568619595649426内外镶合金钻头152/1331501351012参见图2-3-3132/11413011610112/9411096893/7591776875/597561658/4056424三八连续掏槽式合金钻头94/7491774组(12)参见图2-3-478/5875613组(9)59/3956422组(6)扭方柱硬合金钻头113/93110103969参见图
11、2-3-594/749184776978/58756861659/395649424品字形硬合金钻头114/93110103965组(15)参见图2-3-695/749184774组(12)79/587568613组(9)全断面矛式合金钻头114110参见图2-3-7959179756056全断面翼片钻头结构型式和主要尺寸参见图2-3-7和表2-3-4注：取芯钻头的钻头直径表示方法是以分子表示包括出刃的外径，以分母表示包括出刃的内径。通常所称“钻头直径”是指不包括合金出刃的钻头最大外径（D）。全断面钻头的直径是指包括合金出刃的钻头最大外径。图 2-3-2 阶梯式肋骨钻头（2）内外镶硬合金钻头。
12、内外镶硬合金钻头镶有T313型硬质合金，在较坚硬地层也可镶T105切削具，可斜镶也可直镶。适用于35级岩层，如均质石灰岩、大理石、较松散的砂岩及页岩等，也可镶T110型合金，用以钻进57级和部分8级不均质岩层，如长兴灰岩、硅化灰岩和凝灰岩等。其结构型式见图2-3-3。图2-3-3 内外镶硬合金钻头（3）三八式硬合金钻头。也称三八连续掏槽式硬合金钻头，这种钻头把T105、T107、 T110型小、中、大八角柱状硬质合金切削具顺序排成一组，产生连续掏槽，扩槽的破岩作用，耐磨性较高，适用于57级多裂隙地层。其结构型式见图2-3-4。 图2-3-4 三八式硬合金钻头（4）扭方柱硬质合金钻头。也称“负前角阶梯钻头”，该钻头镶T130型硬质合金，方柱切削具扭转4
