水平定向鉆施工過程中，孔內(nèi)鉆桿承受著壓(導(dǎo)向孔鉆進(jìn)時(shí))、拉(回?cái)U(kuò)鉆進(jìn)與拉管時(shí))、彎、扭等多種荷載的綜合作用，是處在復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行工作的，并經(jīng)常和孔壁巖石、砂礫石摩擦損耗，使其強(qiáng)度降低，特別是在長距離、大口徑的管道鋪設(shè)施工中，鉆桿所受的力更大更復(fù)雜。鉆桿質(zhì)量的好壞直接影響著工程質(zhì)量，如果在孔內(nèi)發(fā)生鉆桿折斷和掉落事故，可能造成工程失敗，拖延工期，影響經(jīng)濟(jì)效益。
當(dāng)施工中出現(xiàn)以下現(xiàn)象，我們可以判斷出鉆桿斷裂：
（1）扭力、給進(jìn)力或回拖力驟然降低;
（2）泥漿泵壓力明顯下降;
（3）探測(cè)儀器接受信號(hào)無明顯改變、變化跡象;
（4）鉆桿旋轉(zhuǎn)，鉆頭信號(hào)無旋轉(zhuǎn)。
01 鉆桿斷裂原因
1、非開挖鉆桿使用時(shí)間太長,表面損傷較多,接近或超出疲勞壽命，未能及時(shí)保養(yǎng)或更換；
2.鉆桿材質(zhì)、厚度、熱處理、機(jī)加工不符合要求，鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)不當(dāng)，導(dǎo)致鉆桿斷裂；
3.擴(kuò)孔器型號(hào)選擇不合理，未能根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行配套的選型，使得鉆進(jìn)扭矩增大，鉆桿磨損增加而斷裂；
4.鉆桿在孔徑嚴(yán)重超徑孔段斷脫。由于泥漿護(hù)壁達(dá)不到要求，在強(qiáng)風(fēng)化破碎帶、砂礫層、砂性土地層中，泥漿失水量大，泥漿中的自由水在壓差作用下大量滲入孔壁，造成孔壁垮塌。引起孔壁嚴(yán)重超徑，使得鉆孔自由空間加大，在軸向壓力作用下，鉆桿柱彎曲變形增大，鉆桿在旋轉(zhuǎn)和扭力的共同作用下很容易折斷；
5.變徑接頭、絲扣聯(lián)接處攻絲不到位，絲扣不能完全咬合，造成在鉆進(jìn)及擴(kuò)孔施工過程中絲扣受理不均勻引起斷桿事故;
6.鉆孔軌跡曲率半徑過小，在給進(jìn)或回拖過猛的情況下，容易造成鉆桿斷裂�；乩瓟U(kuò)孔作業(yè)時(shí)，擴(kuò)孔器往往突然受到較大的阻力而被卡住，還在不停的施加扭力或回拖力，鉆桿將承受巨大的扭力和拉力，從而導(dǎo)致鉆桿斷裂。
7、鉆桿在擴(kuò)孔階段承受拉、扭復(fù)合應(yīng)力，受頻繁交變應(yīng)力的影響，易出現(xiàn)繩甩效應(yīng)，導(dǎo)致鉆桿斷裂。
02 預(yù)防措施
引起鉆桿斷裂和掉落的原因主要是鉆桿質(zhì)量不合格、施工時(shí)扭矩過大以及地層條件過于復(fù)雜等。為預(yù)防并解決該問題的發(fā)生，我們可以采取下列措施：
（1）定期檢查。鉆桿使用一段時(shí)間后，就應(yīng)檢查鉆桿的磨損、彎曲、表面劃痕等情況，要及時(shí)淘汰磨損過度、明顯彎曲及表面劃痕較深的鉆桿。
（2）規(guī)范操作。施工過程中要嚴(yán)格按照鉆桿所允許的拉力、扭矩和曲率半徑來使用鉆桿。鉆進(jìn)及擴(kuò)孔時(shí)給進(jìn)或回拖力要保持適中，進(jìn)入裂隙發(fā)育、砂礫石、堅(jiān)硬巖石等地層，壓力要適當(dāng)減小，轉(zhuǎn)速要相應(yīng)提高。如出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象要迅速減小給進(jìn)力或回拖力，避免鉆桿受到較大強(qiáng)度的扭力。
（3）增加預(yù)防措施。通過在擴(kuò)孔器前端設(shè)置扶正器，減小扭矩減輕交變應(yīng)力對(duì)鉆桿的影響，降低鉆桿斷裂的發(fā)生概率。若施工過程中發(fā)生鉆桿斷裂狀況，可采用公錐或母錐打撈回收斷裂鉆桿。
（4）泥漿的選擇。在砂層、卵礫石層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)泥漿，確�？妆诜�(wěn)定，防止坍塌、掉塊和鉆孔超徑等孔內(nèi)事故發(fā)生。泥漿在鉆桿外壁形成泥皮，起潤滑作用，能減小鉆進(jìn)扭矩，減少鉆桿磨損，對(duì)保護(hù)鉆桿起到非常重要的作用。
（5）優(yōu)化擴(kuò)孔級(jí)配。對(duì)于擴(kuò)孔分級(jí)不合理的問題，科學(xué)進(jìn)行擴(kuò)孔分級(jí)。施工監(jiān)理和業(yè)主應(yīng)當(dāng)督促施工單位合理分級(jí)，對(duì)于直徑超過400mm的管道，擴(kuò)孔應(yīng)分級(jí)、多次擴(kuò)孔，根據(jù)鉆機(jī)、泥漿系統(tǒng)、鉆桿規(guī)格、地質(zhì)情況等，確定擴(kuò)孔級(jí)差。
（6）絲扣油的使用。質(zhì)量好的絲扣油能有效防止鉆桿粘扣、減小卸扣扭矩、減少扣面磨損。
（7）防止鉆桿失穩(wěn)。鉆桿是力學(xué)中的細(xì)長桿，在受壓力作用下有失穩(wěn)的趨勢(shì)。因此，在導(dǎo)向孔施工階段要對(duì)處于自由狀態(tài)的鉆桿進(jìn)行約束1-3=1-1*9/10+2*9-7=3，防止在造斜頂進(jìn)過程中鉆桿失穩(wěn)而彎曲失效。鉆桿失穩(wěn)情況多發(fā)生在鉆機(jī)夾持器至入地點(diǎn)之間的鉆桿段，應(yīng)盡量縮短該段長度，或采取適當(dāng)?shù)募s束措施。為防鉆桿失穩(wěn)，一般應(yīng)使鉆桿自由段長度小于鉆桿直徑的20倍。
（8）導(dǎo)向孔偏差控制。導(dǎo)向孔實(shí)際曲線與設(shè)計(jì)穿越曲線的偏差不應(yīng)大于1%，且偏差應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。導(dǎo)向孔施工完畢后，必須由監(jiān)理或業(yè)主進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行擴(kuò)孔。
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