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隧道超前钻探新技术——“水锤”钻机

  隧道工程数量和建设规模越来越大,可能遇到的施工地质条件愈加复杂(如地质破碎带、断裂带、卵石堆积层、溶洞、地下水体等)。为保障隧道安全施工,为动态设计施工提供可靠的决策参考依据,隧道施工地质超前预报受到参建各方的高度重视。

  特殊不良地质,如岩溶、涌水的定性、定量判释必须采用超前钻探法预报。超前钻探,是利用钻机在隧道开挖前方进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法,适合于各种地质条件的隧道,是目前公认最直接最简单的一种预报方法。

  对于隧道掘进来讲,超前钻孔施工实属“额外”消耗。单次钻孔应尽可能深,钻孔施工效率越高越好。目前隧道施工中,超前钻孔作业广泛使用的是“顶锤式液压凿岩钻机”,设备及钻孔夹角所限,单次钻孔深度16~20 米,即便是水平孔,一般也不超过50米,硬岩地质,进给孔深一般不超过30 米。特殊地质条件下,隧道掘进每掘进20~30 米就进行一次超前钻孔施工,对掘进效率造成很大影响。

  国外知名TBM 制造企业开始采用一种高压水动力潜孔超前钻探设备——水动力潜孔钻机(简称:“水锤”钻机),单孔钻进深度可达200 米,极大提高了特殊地质条件下隧道掘进效率。采用的是瑞典Wassara 水动力潜孔锤,由高压水动力驱动,孔底冲击钻孔。

  钻机总成——由安装座,推进梁,钻杆,液压推进、回转和姿态调整机构组成。利用TBM 已有液压泵站提供液压动力;

  高压水动力站——电动高压水泵站,为水锤提供高压水动力。也可以利用TBM已有液压泵站驱动DYNASET 液压高压水泵。

  实际上“水锤”(水动力潜孔锤)技术早在100 年前就被提出来,但是由于技术能力所限,产品一直未能成熟稳定。通过瑞典LKAB Wassara 的不懈努力,水动力潜孔钻探技术和产品日趋成熟稳定,已历经20 年的实际应用考验,有超过2500 万米的钻孔施工经验;成为USACE*大坝工程指定钻孔技术;瑞典最大国有铁矿绝地逢生的采矿钻孔技术。

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