探矿工程（岩土钻掘工程）泵吸反循环中断的原因分析及预防措施冯玉国（山东岩土工程勘察总公司，山东济南250014）工钻孔灌注时循环液中断的原因，提出了预防措施。

　　在钻孔灌注工程施工中，泵吸反循环钻进是一种成效率高、身质量好、环境污染小的先进技术。近年来，我公司投入大批人力和物力对泵吸反循环钻进在较深钻孔灌注工程施工中的应用进行研究，成功地在50余台大口径工程钻机推广应用了泵吸反循环钻进技术完成钻孔灌注近60余万延长米，提高了钻进效率，保证了工程质量，增强了岩土工程市场竞争能力，取得了较好的经济效益和社会效益。

　　然而，用泵吸反循环钻进施工钻孔灌注时经常出现循环液中断，处理故障时间长，施工效率低等情况。

　　1泵吸反循环中断的原因分析1.1设备安装不满足泵吸反循环钻进的条件泵吸反循环是利用砂石泵产生的负压使液体的一部分压力能转换为液体的位能（液面位置的提高）速度能（使液体获得一定的上返速度）并能克服液体流动过程中的阻力所导致的能量损失。液面位置的提高包括泵的安装高度和钻杆内外液面高度差。

　　从泵吸反循环的能量关系可知，泵吸反循环系统正常工作必须满足2个条件111：砂石泵吸入处的压力应大于泵的吸入压力；主动钻杆水龙头顶部内壁高点的压力不小于冲洗液的汽化压力。

　　在钻进施工中，机台往往忽视了这2个条件，造成泵量减小，致使经常出现循环液中断。具体表现在以下几方面：（1）为了减少起下钻次数，主动钻杆配得过长，顶部水龙头高，主动钻杆水龙头距孔内液面距离大；（2）为了抬高水头高度，砂石泵安装过高；（3）转盘安装过高，护筒埋设高度不够，静水压力不足2.0m；（4）泥浆管理不善，废浆外运不及时，泥浆密度大；（5）循环管路长，水力损失大，漏气部位多；（6）钻进卵砾石层时管路堵塞。

　　1.2管路系统漏气泵吸反循环管路系统中每一个连接部位均有漏气的可能。具体表现在：1）砂石泵填料磨损快，更换不及时，泵碗处经常无水，砂石泵轴头处缠填料（盘根）进行的水密封失效，管路系统漏气。（2）钻机安装高使主动钻杆露出液面也高，有时下接头露出液面，密封圈损坏时漏气。（）水龙头塞线漏气，孔内钻杆密封性差，钻杆接头密封圈磨损或规格不配套，造成管路漏气。（4）连接砂石泵与主动钻杆的吸水胶管质量差，容易吸扁，造成漏气。（5）闸阀质量差，密封不好，造成漏气。（6）密封圈、填料质量差或规格不匹配，密封不好，造成漏气。（7）管路系统堵塞造成反循环中断。一是钻进卵砾石层时卵石堵在吸水处；二是钻进粘土层时钻头结构不合理，造成“泥包”钻头，反循环中断。

　　1.3泥浆管理不善，性能差泥浆固相含量对钻进效率具有较明显的影响。泥浆性能控制不好，尤其是泥浆密度大，水力损失大，砂石泵抽吸能力降低，造成反循环中断。而当泥浆密度>1.30g/cm3时，几乎无法进行反循环。泥浆密度大的原因：（1）未实行打、灌分离施工工艺；（2）未配备泥浆性能测定仪器或不及时测定泥浆性能，泥浆性能变差时不及时调整；（3）未配备泥浆净化设备，人工捞渣不及时；（4）泥浆循环槽坡度小，冲洗液自流量不足，钻孔内冲洗液面低于泵吸反循环钻进要求。

　　1.4钻头结构不合理不注重钻头的适应性研究，不能根据地层选择使用钻头，钻头结构不合理。尤其在软土层和卵砾石层钻进时，容易造成‘泥包“钻头或吸渣口堵塞，造成循环液中断。

　　1.5钻进技术参数选择不当钻进粘土层时不控制钻压，钻进速度快，钻头切削下的泥渣量大于砂石泵的排渣量，造成钻头吸渣口堵塞，直至循环液中断。从理论上讲，采用较大的泵量可提高反循环系统的排渣能力（排出更大粒径的岩屑）和排渣效率，但砂石泵作为一种离心泵，抽吸液体的密度越高，其实际流量越小，密度越低，流量越大，抽吸清水时大，而砂石泵抽吸的是含泥渣的混合液，因此泵量调节受到限制。

　　1.6施工管理不善，工序失控与正循环钻进相比，泵吸反循环钻进操作要复杂得多。

　　但仍按多年的老习惯，砂石泵操作跟泥浆泵一样，不设专人看管，没有必要的预防措施，工序失控。

　　事岩土工程设计、施工和监理工作，山东省济南市山师东路14号，（0531）6957971*探矿工程（岩土钻掘工程）2预防反循环中断的措施2.1严格按要求进行设备安装一般情况下，砂石泵不宜与钻机连在一起，但应尽可能靠近钻机。当钻孔较深时，为提高砂石泵的吸入真空度，应使泵的安装高度低于孔口液面，并且砂石泵吸入口与泥浆液面之间的高差越小越好。在孔较深时，还应挖小坑（深度大于泵的全高）将砂石泵置于其中，并将其出水胶管水头抬高（高于或等于砂石泵的全高）以利于密封和正常工作。

　　为使主动钻杆水龙头弯管高点的压力大于泥浆的汽化压力，必须选用较短的主动钻杆和圆钻杆。主动钻杆长度一般不超过35m，圆钻杆单根长度一般不超过3.0m，另外，还要配备一根1.5m长的短钻杆进行倒换为满足泵吸反循环钻进静水压力> 20m的要求，要根据地下水位的不同情况，严格按规范要求设置护筒高度。

　　2.2严格做好管路系统各部位的密封（1）钻杆内径应与砂石泵排量相匹配，钻杆可采用插装式或法兰盘式连接，并在连接处安装“O*型密封圈密封，”O*型密封圈应装在专门加工的密封槽内，连接好的钻杆应平直可靠，密封良好。

　　（2）连接砂石泵与主动钻杆的吸水胶管必须是特制耐压的多层钢丝胶管，具有良好的密封性能，在一009MPa的负压下，不得吸扁、变形，里层不得脱胶。

　　（3）0178mm主动钻杆下接头埋入液面后开动反循环。

　　（4）地面要有补浆措施以备冲洗液量不足时回灌补浆2.3严格泥浆管理，控制泥浆性能泥浆循环池的容积要大于孔容积的2倍以上。此外，还应采取以下措施控制泥浆性能：（1）宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它机械除砂净化设备进行除砂清渣。也可每班用挖掘机挖一次沉渣，使沉渣厚度不超过沉淀池深度的1/3.（2）配备泥浆测定仪，每班至少测定3次泥浆密度和粘度。当密度>1.10g/cm3、漏斗粘度>20s时，要及时向外拉泥浆，并加水稀释。泵吸反循环钻进使用的冲洗液性能见表齿；卵砾石层及强风化基岩使用重型螺旋三翼梳齿刮刀钻头，纤头作梳齿；基岩使用牙轮钻头或滚刀钻头。

　　对螺旋三翼梳齿刮刀钻头的主要技术要求是：1）钻头进水口断面开敞、规整，具有良好的导流性能，流阻小，以免岩屑堆积堵塞；2）钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径；（3）钻头体一般应有单或双腰带导正圈，圆度误差<5mm，与钻头同心度误差〈3mm；（4）钻头翼片应肩高一致，底面切削具呈梳齿型交错排列，在任意同心圆上不得留有空缺，切削具出刃应一致，并用螺栓连接或焊接在翼片上；（5）钻头各部件焊接牢固，不得有夹渣、漏点、裂缝等现象。钻头不得有偏重、偏心现象；（6）用刮刀钻头钻进卵碎石层时在先导钻头吸渣口上焊一08mm钢筋，防止卵碎石进入管路堵塞为提高钻头的适应性，钻头梳齿可全改为钎头。尽管钎头梳齿钻头钻进效率不如牙轮和滚刀钻头高，但其适应性强，几乎一个钻头下孔就不用提钻更换，减少了提钻换钻头时间，综合效率高。

　　25钻进操作注意事项钻进时如发现孔壁坍塌、涌砂等异常情况，应立即将钻具提离孔底，尽快采取护壁措施，并保持水头压力，防止继续塌孔和涌砂。恢复钻进后，控制泵量不宜过大，以防吸塌钻孔。

　　为使粘土切削量小于排渣量，不发生循环液中断，应将闸阀全开，适当控制钻压和转速。尤其是钻进粘土层时，应减压钻进，防止钻进速度快，钻头切削量大于砂石泵排出量时，造成循环液中断。

　　26实行工序管理，控制关键工序（1）在砂石泵组设置管理点，每班派1人专门看管砂石泵组，仔细观察真空表、电流表、电压表、进尺和排水出渣情况，正确判断孔内情况。砂石泵排量减小或出水口钻渣含量过多时，应控制钻速，防止吸水管内液流密度过大或管路堵塞而中断反循环。反循环中断时，如果是卵砾石堵塞，就反复开闭闸阀活动或用正循环冲堵解除。如果是钻遇粘土层表1泵吸反循环钻进使用的冲洗液性能密度漏斗粘含砂失水量/胶体率（2）循环槽坡度小，冲洗液自流量不足，可用回灌补浆，保持水头高度。

　　注入孔口排出孔口清孔（3）挖设大废浆池，以备白天不能向外拉废浆时，用2PNL泵将废浆排入废浆池，待沉淀后再抽回小池供钻进使用，这样泥浆既能重复利用，又大大降低了外运数量，降低了外运废浆的费用。

　　（4）在场地允许、具备泥浆净化设备的条件下优先选择多机共用一个大循环池，不宜2个或2个以上机台共用1个循环。

　　（4）每班至少检查2次填料磨损情况，磨损严重的及时更换；（5）当孔内冲洗液不足时，要及时采取补浆回灌措施