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潜孔锤偏心跟管钻进技术的发展背景
 在众多的复杂地层锚杆钻进施工中，塌孔、埋钻是施工人员经常碰到且又十分头疼的问题。采用常规的钻进工艺方法很难保证钻孔的质量和施工效率。潜孔冲击跟管钻进技术充分利用了风动潜孔锤冲击破碎岩石的优势，在碎岩钻进的同时，同时跟入套管保护钻孔孔壁，利用套管的刚性导向作用，可以抑制钻孔弯曲，保证钻孔的垂直度。
 潜孔冲击跟管钻进按其结构型式主要分为两种类型：偏心式跟管钻具及同心式跟管钻具。同心跟管钻具因其外钻头的壁厚较厚，同样孔径施工，冲击功传递效果不如偏心钻具，只有在钻孔直径较大，选择高风压冲击器时，效果才比较好，但制造费用比偏心钻具高的多。偏心式跟管钻具不仅成孔直径大，而且结构简单，制造成本低，使用方便，因此得到了更广泛的应用。

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。