地质根管施工工艺是一种广泛应用于岩土工程、隧道支护、边坡加固等领域的先进技术，尤其在复杂地质条件下具有显著优势。其核心在于通过跟管钻进的施工方法，实现钻孔与套管同步推进，有效解决松散地层、破碎带等不良地质条件下的成孔难题。以下将从施工原理、工艺流程、技术要点及工程应用等方面详细阐述这一技术的实践要点。

 

### 一、施工原理与设备选型

地质根管施工的核心设备是跟管钻机，其工作原理是通过钻头切削岩土的同时，外部套管随钻杆同步跟进，形成临时护壁。根据百度百科资料，该技术特别适用于流沙层、卵石层或强风化岩层等易塌孔地层。钻机通常配备双动力系统：液压马达驱动钻头旋转切削，冲击器提供高频冲击力，而套管则通过液压顶进装置同步推进。设备选型需考虑地质勘察报告中的岩土特性，例如：

- 松散地层：建议选用高频冲击式跟管钻机，套管宜采用厚壁螺纹连接型；

- 硬岩地层：需配备金刚石钻头并提高冲击能量；

- 含水地层：需增加泥浆护壁系统或空气泡沫辅助排渣。

 

### 二、标准化施工工艺流程

1. 钻孔定位与导向 

施工前需采用全站仪准确放样，误差控制在±2cm内。对于倾斜孔，需设置导向架并采用测斜仪实时监控，确保钻孔轨迹符合设计要求。在边坡加固工程中，钻孔倾角通常设计为10°~30°以增强抗滑力。

 

2. 跟管钻进施工 

（1）开孔阶段：先用短钻杆低速钻进1-2m，确认孔向稳定后安装套管。知乎专栏《跟管钻进技术解析》指出，开孔时需注入膨润土浆液润滑套管，减少摩擦阻力。

（2）正常钻进：采用钻冲结合工艺，钻压控制在5-15MPa，转速20-40rpm。每钻进0.5m需暂停检查套管跟进情况，预防脱节。遇到孤石或硬夹层时，可切换为冲击模式破碎岩体。

（3）排渣管理：通过压缩空气或泥浆循环系统将岩屑排出。Book118文献强调，在富水地层需控制泵压避免涌水事故。

 

3. 套管处理与注浆加固 

成孔后，若需长期性支护，可通过套管注浆孔进行水泥浆灌注。根据工程案例，浆液水灰比多采用0.51~0.61，并添加速凝剂。注浆压力分级提升，初始阶段0.3-0.5MPa，终压不超过1.5MPa。

 

### 三、关键技术控制要点

1. 套管同步性控制 

套管滞后距离不得超过0.3m，否则易引发孔壁坍塌。实践中可采用液压反馈系统自动调节推进力，确保钻头与套管运动同步。某隧道工程数据显示，同步偏差每增加0.1m，塌孔概率上升27%。

 

2. 钻头选型优化 

- 十字型钻头：适用于软土至中硬岩层，成本低但耐磨性差；

- 球齿钻头：用于硬岩钻进，寿命可达150-200m；

- 偏心钻头：在卵石层中通过偏心扩孔实现套管跟进。

 

3. 特殊地层应对措施

- 流沙层：采用高分子聚合物泥浆护壁，套管跟进速度提升至常规的1.2倍；

- 岩溶发育区：预注超细水泥封堵溶洞，钻进时配备随钻测量仪（MWD）监控；

- 高应力破碎带：实施分段注浆加固，间隔距设计为3-5m。

 

### 四、工程应用与质量验收

在云南某高速公路边坡加固项目中，采用Φ127mm套管跟管钻进，累计完成钻孔386个，较大孔深42m。验收标准包括：

- 孔深偏差：≤1%设计深度；

- 孔斜率：≤2°30m；

- 注浆体28天强度：≥25MPa。

通过超声波检测显示，注浆体与岩体粘结良好，抗拔力测试值达设计要求的1.3倍。

 

### 五、常见问题及解决方案

1. 套管卡死：多因岩屑堆积或地层变形导致。可尝试正反旋转钻杆并辅以振动解卡，严重时需分段割除套管。

2. 钻孔偏斜：采用陀螺测斜仪纠偏，或在偏斜段注入速凝浆液后重新开孔。

3. 注浆不饱满：建议采用间歇注浆法，分2-3次补浆，间隔时间不少于4小时。

 

随着智能化技术的发展，当前已出现搭载AI算法的自动跟管系统，可实时分析钻进参数并自动调节转速压力。未来该工艺将与三维地质建模、BIM技术深度融合，进一步提升复杂地层施工的准确度和效率。施工方需注意，在环保敏感区作业时，应采用生物降解泥浆并做好废渣处理，满足绿色施工要求。