空气潜孔锤取心跟管钻进技术
一、基本概况
空气潜孔锤取心跟管钻进技术针对河床、滑坡、等堆积地层，采用空气钻进而研发的一种钻探新方法，具有钻进速度快、取心质量好、不破坏植被和不影响地层稳定性等优势；主要用于浅部地质钻探（绿色钻探、砂卵砾石层钻探等），水利水电、滑坡等工程地质勘察领域。该技术通过“优质、高效”的途径，解决了各种堆积地层的岩心质量较差和钻进效率较低等问题；可“以钻代槽”，避免槽探对植被的破坏。
二、技术主要内容
空气潜孔锤取心跟管钻进技术采用风动钻进原理，将基础工程中的潜孔锤跟管钻进与岩心钻探领域的回转取心钻进组合，通过优化结构，优势互补，形成一种取心质量好、钻进速度快的钻进新方法，为工程地质勘察提供有效的技术手段。其核心技术是潜孔锤取心跟管钻具。
图1 空气潜孔锤取心跟管钻具
空气潜孔锤取心跟管钻进技术主要由中心取心钻具、套管靴总成组成。前者执行取心钻进任务，并随钻带动后者跟进套管；后者执行推动套管随钻向孔底延伸，实现随钻跟管钻进。整套钻具结构简单，使用简便。中心钻具属于可提升部分，完成取心钻进回次后，可随钻杆被提到地表。套管靴总成由套管钻头等三个零件组成。该总成直接连接在套管下端，由中心钻具带动套管钻头旋转，承担
跟管任务，钻孔施工期间，始终留在孔内隔离孔壁。
空气潜孔锤取心跟管钻进技术钻进原理：回转取心钻具，进行冲击取心钻进；同时，通过传扭副带动套管钻头回转，使其保持同步冲击回转钻进，并靠承传压付使套管向孔底延伸，而套管不回转。钻进回次结束，直接将中心取心钻具提到地表进行取心，而管靴总成仍留在孔内；加长套管后，再将钻具下到孔底并与套管靴总成自动连接，可进行下一回次钻进。
表1 潜孔锤取心跟管钻具规格及其主要技术指标
钻具名称 Φ127取心跟管钻
具
Φ146取心跟管钻
具
Φ168取心跟管钻
具
钻具规格/mm Ф127 Φ146 Ф168
钻孔直径/mm Φ132 Φ152 Ф176
岩心直径/mm Ф54.5 Φ67 Ф75
跟进套管/mm Ф127 Φ146 Ф168
钻头类型 球齿合金钻头 球齿合金钻头 球齿合金钻头
钻具长度/mm 1570（外管1米）
2570（外管2米）
1525（外管1米）
2525（外管2米）
1710（外管1米）
三、重要意义及应用情况
1、成果的重要意义
现阶段及相当长时间，我国高原等植被脆弱地区地质勘探，铁路等基础设施，水利水电和滑坡等工程地质勘察，其各种堆积地层钻探工作量巨大；“一带一路”向外延伸沿线的铁路、公路等基础设施建设，也将有巨大的工程地质勘察工作，该技术具有巨大市场，应用前景非常广阔。
2、典型应用实例
空气潜孔锤取心跟管钻进技术先后在中铁二院的成都地铁4号线温江段、四川省蜀通岩土工程公司的川藏铁路林芝段、四川省地质工程院的成昆铁路米易段、
四川省地质工程集团的西藏阿里普兰县友谊大桥工程、四川省通川岩土工程技术开发公司 的绵广路K284+798～K284+854 滑坡、中国电建集团成都勘测设计研究院的大渡河水电站等等20余家地勘单位的地质勘察工程应用该技术（Φ146mm 、Φ127mm 口径系列）施工钻孔近200个，钻探工作量5000米左右；岩心采取率大于95%，与回转钻进比较钻进效率提高100%以上。受到地勘单位普遍肯定，国内关注度较高。
表2 成果应用情况统计
应用单位
试验与应用 工程名称 完成 钻孔 钻进工 作量/m 采取率/% 台班进尺 机械钻速/m/h 中铁二院 岩土公司 成都地铁4号
线温江段 5 199.63 ≥2.50 藏铁路林芝段 37 1152.5 95 10 ≥2.50 四川省蜀通 岩土工程公司 藏铁路林芝段 20
615.00
95
12
≥2.50
四川省地质 工程院
成昆铁路米易
段
20 635.00 95 12 ≥2.50
图2 现场施工图集
（供稿单位：中国地质科学院探矿工艺研究所）