摘要：為適應(yīng)工程需求，在水利水電工程勘測中，鉆塔的采用往往會選取其鉆孔深度在13m以下。另外，根據(jù)各工程施工地點的不同，各單位也要結(jié)合施工地形，孔深等相關(guān)數(shù)據(jù)顯示自行設(shè)計較為合適的鉆塔，因此鉆塔的設(shè)計加工變得種類繁多起來，出現(xiàn)的問題也多樣了起來。文章筆者主要就水利水電工程中常見鉆塔種類進行了分類研究，并歸納其優(yōu)缺點望與各位共同探討。
1、前言
鉆塔在眾多鉆探設(shè)備中占有著重要的地位，鉆塔的使用主要是安放和懸掛天車、滑車、大鉤、提引器等以起下鉆進設(shè)備和工具，起下和存放鉆桿、起下套管柱。為保證鉆塔安全使用，鉆塔應(yīng)有足夠的承載能力，以保證能夠起下或者懸掛一定長度的管柱；鉆塔應(yīng)有足夠的有效高度和空間，以安放有關(guān)設(shè)備和工具；應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)，盡可能輕便化與易拆裝。一個設(shè)計合理、加工可靠的鉆塔可以有效地降低事故發(fā)生率，提高鉆進效率。而鉆塔的種類很多，常用的有三腳鉆塔、四角鉆塔、A字型塔[1][2]和桅桿式鉆塔等。應(yīng)根據(jù)實際需要選擇合適的鉆塔。
2、水利水電工程勘探特點
水利水電工程勘探主要有三大特點：一是鉆孔深度較淺，孔深超過300m的較少。300m以內(nèi)的鉆孔多采用三腳鉆塔和四腳鉆塔，但隨著工程建設(shè)地的地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，孔深呈現(xiàn)出逐漸加深的趨勢，使用管子四腳鉆塔、角鋼四腳鉆塔或液壓升降式A字型塔的情況增多。二是常需要在鉆孔內(nèi)進行注水試驗、抽水試驗和壓水試驗等各類水文試驗。為了保證試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，通常只能采用清水做為沖洗液，而清水的潤滑和護壁的效果較差，容易產(chǎn)生一系列問題。三是勘探地層多為覆蓋層[3]，多用套管護壁。覆蓋層地質(zhì)條件復(fù)雜，地層分布無規(guī)律，結(jié)構(gòu)松散變化大，含有大量卵石、礫石，粒徑不一，常伴隨有漂石和大孤石，架空現(xiàn)象嚴重，透水性強。由于這類地層鉆進難、取芯難和護壁難。尤其是要進行各類水文試驗，用清水做為沖洗液，很容易塌孔，因此，常需錘擊厚壁套管跟進護壁。而采用錘擊套管跟進護壁，則鉆塔的強度需滿足一定的強度，否則容易出現(xiàn)安全事故。
3、三腳鉆塔
三腳鉆塔包括木質(zhì)三腳架、鋼管或鋁合金管材制作的輕便三腳架。目前應(yīng)有較多的是鋼管三腳鉆塔。三腳鉆塔塔腿長度為7～14.5m，塔高為6～12m，提升高度6～9m，一般適用于孔深300m的鉆孔。但在水利水電工程勘探中，孔深在100m以上的鉆孔極少使用三腳鉆塔。主要是三腳鉆塔不適合配合吊錘使用。目前三腳鉆塔以輕便型為主，結(jié)合輕型鉆機用于孔深100m以內(nèi)的砂層、土層、部分較淺的砂卵石覆蓋層，且不用吊錘擊打套管護壁的鉆孔中。這類三腳鉆塔多采用Φ50mm或Φ60mm的鋼管加工制作，負重載荷一般為2t～4t，塔高6～7m，多與鉆機底座相連，采用雙前腿布置。兩前塔腿在頂部用穿釘連接，穿釘上裝有滑輪。兩前塔腿上部固定一個突出的橫拉桿，后塔腿連接在此拉桿上。鉆塔在安裝時，先將前塔腿固定在底座上，平放在地面上，用鉆機卷揚將前塔腿拉起，帶動后塔腿升起?；蚴侵苯硬捎萌斯ろ斖苹蛱崂笏鹊姆绞剑瑢@塔立起。
鉆塔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；重量輕；拆裝方便；立塔簡單且快捷；工人勞動強度低；前塔腿可以當(dāng)拖車的連接桿用，直接用車或人工將塔機一次牽引到目的孔位。鉆塔的缺點是強度相對較低，處理孔故和使用吊錘跟管護壁的能力較弱；鉆塔的結(jié)構(gòu)適合小型鉆機，如果應(yīng)用在較大型的鉆機上，后塔腿對鉆機的移動會產(chǎn)生一定的影響。
4、四腳鉆塔
通常的四腳鉆塔是由四個桁架面構(gòu)成的空間桁架。主要有管子四腳鉆塔和角鋼四腳鉆塔。管子四腳塔以鋼管、鋼筋為主要構(gòu)件組裝而成，設(shè)有定距斜拉手和調(diào)距斜拉手。角鋼四腳塔是通過各種長度的角鋼采用螺紋連接或焊接的方式組合在一起，形成一個桁架結(jié)構(gòu)。這個桁架結(jié)構(gòu)可根據(jù)鉆孔的需要設(shè)計成各個面桁架結(jié)構(gòu)相同的，也可以設(shè)計成前后桁架面結(jié)構(gòu)相同，但不對稱的形式。這兩種鉆塔的優(yōu)點是塔的高度較高，穩(wěn)定性好。但缺點是均比較笨重，靠人工一節(jié)一節(jié)的從下往上組裝，較為麻煩，勞動強度高，且塔高均在12m以上，適合300m以上的鉆孔。
而水利水電工程勘探鉆孔較淺，通常采用Φ50mm、Φ60mm、Φ73mm、Φ89mm的鋼管做塔腿，組成四腳鉆塔。主要是有底座式和無底座式兩種。
有底座式四腳鉆塔同三腳鉆塔類似，如圖2和圖3所示。塔高6～12m，負荷3.5～6t。具有重量輕、拆裝方便、立塔簡單且快捷的優(yōu)點。
無底座式四腳鉆塔主要是采用Φ73、Φ89的鋼管做塔腿組成桁架結(jié)構(gòu)。四個塔腿在頂部用Φ30～50mm穿釘連接，穿釘上裝有滑輪、天車等設(shè)備。塔腿長主要有6.8m、7.5m和9m，適合300m以內(nèi)的鉆孔。這類鉆塔的優(yōu)點是塔腿管材較為厚重，穩(wěn)定性好，強度高，可以承受吊錘的沖擊力，處理孔故能力較強。缺點是笨重、立塔麻煩、勞動強度大和移動性差。目前該鉆塔立塔方式主要有以下幾種。
?。?）人力托舉法。在沒有設(shè)備和其它工具輔助的情況下，用12人左右，完全靠人力將鉆塔托舉豎起。這種方法工人勞動強度高、耗時長、安全隱患大。
?。?）卷揚機輔助立塔法。一是利用機上鉆桿做挑桿，在水彎頭與機上鉆桿連接部位固定開口滑車，將卷揚機鋼絲繩穿過滑車拉起后塔腿。另一個是用人力將鉆塔抬高1m，在其下部立一臨時支架，將兩后塔腿固定，兩前塔腿底部端固定一橫拉桿。利用鉆機卷揚拉動橫拉桿，前塔腿處各一人輔助移動，提升鉆塔。
此方法需要5人左右，工人勞動強度較低，但要固定好鉆機，防止卷繩過快發(fā)生危險。
?。?）外力輔助法。一是依靠地利，利用陡坡地形等，將鉆塔立起后，移動到孔位。另一個是借助工具車，將前后塔腿立于車廂兩側(cè)，人站在車廂內(nèi)將穿釘穿好后，工具車離開，調(diào)整鉆塔高度與角度即可。
5、A字型塔
A字型塔身結(jié)構(gòu)非常簡單，塔高基本在12.5m以上，主要用石油鉆井中，但近年來也逐漸應(yīng)用于水利水電工程勘探中。如圖4所示。該鉆塔主要有管式和桁架式兩種。立塔方式主要有吊車立塔、卷揚立塔和液壓設(shè)備立塔等方式。該鉆塔整體性能好，大多為三部分組裝而成，利用設(shè)備一次立塔成功。但該鉆塔往往配有較大的底座，占地廣且增加運輸負擔(dān)，單位部件較大，立塔時常需要大型設(shè)備輔助，尤其是在大型輔助設(shè)備進駐困難的地區(qū)，立塔非常麻煩，勞動強度很高。
6、結(jié)論
鉆塔是鉆探的重要組成部分，無論是三腳鉆塔、四腳鉆塔、A字形塔，還有其它諸如K型鉆塔、桅桿式鉆塔等等，都在鉆探中發(fā)揮了重要的作用。每種鉆塔都有其優(yōu)缺點和適用性，可以根據(jù)鉆孔情況選擇合適的鉆塔，以提高鉆進效率和降低勞動強度與成本。
成功提示
錯誤提示
警告提示
評論 （0）