工程钻机在不同地质条件下的表现差异显著,需根据岩土特性、钻进效率、成本及环保要求综合选型。以下是主要钻机类型(旋挖钻机、冲击钻机、回转钻机、潜孔锤钻机)在不同地质中的表现分析:
一、软土层(淤泥、黏土、砂土)
旋挖钻机
优势:成孔速度快(软土中可达12-15m/h),泥浆污染少,适合城市环保要求。
挑战:易塌孔、缩径,需优化泥浆配比(膨润土含量18%+CMC降失水剂)并控制钻进参数(转速15-18rpm,压力≤0.8吨)。
案例:长江三角洲软土项目通过“轻压慢转+间歇提钻”将垂直度偏差控制在0.5%以内。
回转钻机
优势:成本低,适合平原冲积层;正循环钻机在砂层中表现稳定。
缺点:泥浆需求量大,易造成环境污染,且砂层中可能塌孔。
冲击钻机
适用性:可处理软土但效率低(0.5-0.8m/h),需泥浆护壁,成本较高。
二、卵石层/砾石层
冲击钻机
优势:唯一能高效处理大粒径卵石(>100mm)和漂石的设备,通过冲击力破碎岩层。
缺点:成孔速度慢,易偏孔,需分级扩孔。
旋挖钻机
局限性:需更换嵌岩钻头或双底捞砂斗,但效率仍低于冲击钻机,且钻具磨损快(砂卵石层中调节块磨损达4cm/孔)。
潜孔锤钻机
创新方案:山河智能SWDTH800采用“套管+潜孔锤”组合,同步跟管钻进,解决卵石层塌孔问题。
三、硬岩层(花岗岩、中风化岩)
潜孔锤钻机
优势:破岩效率高(硬岩中0.5-1m/min),钻孔垂直度好,适合单轴抗压强度>85MPa的岩层。
技术亮点:双减振设计、高压空气排渣,香港项目中日均进尺2.8m。
冲击钻机
传统方案:实心锥冲击钻可处理硬岩,但速度慢(日均进尺<1m),能耗高。
旋挖钻机
局限:需配重型螺旋钻头或筒钻,硬岩中效率骤降(日均进尺<3m),仅适合弱风化岩。
四、复杂混合地层(如填石+砂卵石+强风化岩)
组合工艺
旋挖钻机:上部填石层用合金牙齿螺旋钻头,中部砂卵石层换捞砂斗钻头,下部岩层改用筒钻,通过模块化换装系统缩短换头时间至45分钟。
潜孔锤钻机:贯通式设计可同步处理孤石、溶洞,澳门项目中实现无泥浆护壁施工。
回转钻机
不适用:无法应对大卵石和硬岩交互地层,易引发孔斜或设备损坏。
总结与建议
软土/砂层:优先旋挖钻机,注重泥浆优化;
卵石/硬岩:冲击钻机或潜孔锤钻机,后者更高效但成本高;
复杂地层:组合工艺(旋挖+潜孔锤)或跟管钻进;
环保要求:旋挖钻机或新型潜孔锤(如山河智能SWDTH系列)。