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随着我国高速铁路的迅猛发展，5年后将面临大量的维护和养护工作，控制路基变形问题摆在突出的位置。在不破坏路基结构、不影响车辆通行情况下，如何加固路基，已成为目前亟待解决的问题。现有路基维护工作采用钻孔灌注砂浆实现路基加固，但因每层路基所用填料不同，碎石颗粒大小不一，常规钻探技术(液体冷却、气动正循环等)难以满足路基维护要求。而气动反循环潜孔锤跟管钻进技术可以满足路基钻孔护壁要求，但目前国内外该类钻具普遍较少，且存在反循环不彻底、切削齿布置不合理、变径和跟管机构配合不完善等问题。因而，本文基于气动反循环理论，借助ANSYS和FLUENT软件，针对路基注浆加固问题，分析并设计了一套新型气动反循环跟管钻具，主要研究成果如下： (1)通过国内外现有跟管钻具调研，基于高速铁路路基加固对钻孔要求，提出了气动反循环潜孔锤跟管钻具设计方案，创新设计了一种新型跟管钻头，采用中心钻头与扩孔钻头分置方式，中心钻头在底，扩孔钻头呈三瓣均布于中心钻头上部，正转扩孔，反转收拢，并完成了气路设计、柱齿拓扑设计、各部件接口设计和动力参数匹配等。 (2)基于有限元分析理论，应用ANSYS软件，对关键零部件如套管靴、钻头体、钻头体与中心钻头间连接销进行静力分析，完成了强度、刚度和可靠性校核。
钻具下孔前应检查潜孔冲击器、跟管钻具、套管及套管靴连接是否牢固，偏心钻头转动是否灵活，通风是否顺畅。
钻进过程中应注意观察套管的跟进情况及孔内排粉情况，每钻进0.3～0.4米应强吹孔排粉，以保持孔内清洁。吹孔时，中心钻具向上提动距离应严加控制以能实现强力吹孔排粉为限，禁止在钻进过程中强力起拔中心钻具。钻进结束或需要更换中心钻具时，应先进行清孔，将孔底残渣吹尽，然后停止回转，把中心钻具缓缓向上提动，提升力的大小以刚好能提动中心钻具为合适，提升高度以偏心钻头后背与套管鞋前端接触为止；然后低速反转钻具，同时缓慢向上试提中心钻具。当观察到中心钻具可以顺利提升时，表明偏心钻头已收拢，这时可以按照常规方法提升中心钻具，直到全部提出中心钻具。在反转钻具时，应小心操作，防止钻具脱扣。
有时会因孔底残留岩渣过多，偏心钻头回转部分被岩渣卡死而影响偏心钻头的收拢。当试提几次仍不能奏效时，应输送压气，重新对钻孔进行清洗，并使潜孔锤作短时间工作，然后重新进行中心钻具提升作业。
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