谈卵石地质的旋挖钻机施工工法

'谈卵石地质的旋挖钻机施工工法卵石地质在我们国家分布面积十分广阔，主要以河道和地质淤积平原较常见，可分为沙卵、泥卵、纯卵三种地质，共同特点为施工对钻具磨损极为严重、易塌落、漏浆、个别地质还有钻进难的问题。钻进工法   埋藏较浅的卵石层，主要出现在河道河滩两侧，施工常见问题有下护筒难，孔口易塌落。对比较专业的宝峨钻机来说用护筒驱动器，驱动护筒，钻进40公分驱动护筒往下压很易解决下护筒难和上面卵石层漏浆塌落等问题。   对于国产钻机来说没有护筒驱动器这套装置，首先要把护筒下正，夯实孔口。这样能避免施工中护筒下落大面积塌方所带来的钻机倾覆等事故发生。（这样的地质钻机下面铺钢板是必不可少的）   解决漏浆问题有多种方式，介绍一种方式，泥浆比重调的再大也护不住纯卵石层，因为泥浆的比重远不如卵石的比重大。尤其卵石层的厚度在15米以上时，就大大增加了施工中事故发生的风险。   比如桩径1.5米、设计孔深在-49米，上面-15米均是纯卵石层和泥卵相结合，施工的工法应该取较干燥的黄粘土，倒入孔中，最好用0.6方的挖掘机往孔内倒黄粘土3-4铲后，用旋挖钻机的钻头下到孔内反转（用带有通水孔的截齿捞沙斗），这样黄粘土就被钻头强行抹到了孔壁上，钻头正转一圈，提钻2-3米，完后再往下挖40-50公分，反复这样去做，直至挖过卵石层，后换直径小于1.5米的钻头，最好是1.25米的钻头，往下挖直至孔底，再用1.5米的钻头扩孔直至成孔。采用这种工法的原因是：小直径的钻头对孔壁的冲涮量小，降低塌孔和灌注超方的概率。对于在深度大于30米的卵石层，以上方法无效，可选用其有针对性的方式。谈卵石旋挖钻机施工工艺(2) 二〔钻斗〕 钻头是旋挖钻机所用的钻具，钻具有缺陷，即使具有优越性能的钻机也发挥不出作用，直接影响效益，增加部件磨损及各项消耗，从而提高生产成本。 〔1〕钻具的作用 在施工过程中，由于地质多样化，满足钻机施工要求，所配带的钻具也是多样性的，钻具作用可分为概括∶旋挖切削并把渣土取出的容器。我国的旋挖行业使用的钻具比较特殊，80％的钻机都使用一种钻具∶捞沙斗，下面分析钻斗。 〔2〕钻斗的阻力 钻斗主要的作用是旋挖钻进，所以钻进时钻斗所受到的阻力倍受关注，直接影响整体的效益及钻机负荷，如何减少各种阻力，成为钻斗的核心技术！旋挖钻进时负荷主要来源于三处既∶旋挖切削地质的斗齿∶正阻力，钻斗的钻筒与外侧地质摩擦∶侧阻力，钻斗的筒体钻进的渣土自重，以及渣土与钻斗筒壁内侧摩擦∶内阻力。  〔3〕正阻力 正阻力是旋挖切削地质时斗齿所受到的阻力，也是主要的负荷来源，减少正阻力可使用以下办法，1∶改变斗齿的长度。把斗齿的长短有序分开，钻进时内齿最长首先接触到地质，由于内齿力臂最短，因此所受阻力最小，很容易切削破碎，随着加压钻进齿尖逐渐延长，较长的斗齿随之跟进钻进，这样就把钻进的阻力分开钻进，达到阻力小，进尺快的目的。2∶齿座的位置很重要，齿座与齿座之间都保留了一定间隙，目的是左右两组斗齿间隙互补，所谓的犬牙交错，钻进时钻斗360度回转一周，把所有的地质都能切削钻入。所以确保斗齿之间的的间隙，也就直接保证最小化使用斗齿的数量和未被切削遗留下地质所产的托底现象。3钻斗斗底中心三角尖的长度不能超出内齿齿的长度，宽度保持十五公分以内。 〔4〕侧阻力 侧阻力主要来源于钻斗的钻筒与外侧摩擦产生的阻力。减少钻筒外侧的摩擦，第一注意的是钻斗两侧边齿的直径要大于钻斗的直径十公分左右，2旋挖钻进时，钻斗两侧会遗留下渣土与筒壁摩擦，解决这一现象可把钻筒下部开启半扇形的泄荷槽，在泄荷槽边侧加上边刀，这样就可把遗留下的渣土在边刀的作用下，通过泄荷槽进入钻斗，达到减少侧阻力的目的。 〔5〕内阻力 内阻力主要来源于∶钻入钻斗内的渣土与钻筒内壁产生的摩擦，以及渣土自身的重力，这两种力直接影响斗底进渣口处的阻力，随着钻斗内的渣土增多，斗底进渣口的阻力也随之升高，所以进渣口开启的越大其推力就越大。 〔6〕桩径与阻力的关系 1阻力臂:驱动钻斗回转的扭矩是由中心输出，而随钻斗作业半径增加，阻力臂也随之增长，因此钻斗半径越小，阻力就越小，也就越容易钻进。接触面积:随钻斗半径的增长，接触面积就越大加压阻力大 〔7〕卡钻 卡钻顾名思义就是把钻斗卡住的现象。卡钻现象分于两种原因∶第一种原因是钻斗的形状导致的。首先没有按照地质的需求制作出相对的泥浆，孔内出现掉土或塌方的现象，钻斗的形状呈锥型，掉下石块渣土进入钻筒外侧后越夹越紧，最后被卡住。第二种原因是∶由于钻斗老化没有及时的维修，或者钻入震动较大的地质时，钻斗的斗底被震开而卡钻，无论那种原因卡钻都有办法解决，不要硬钻硬提！旋挖钻机施工工艺(3)三〔泥浆〕      泥浆的作用是满足施工的需求。泥浆的质量取决于地质情况，如果地质情况较好可干成孔，那就无须制作泥浆。如果地质较为复杂，需泥浆的的作用协助施工，泥浆的作用大致可概括成四点∶压强.护壁.悬浮和润滑 〔1〕压强 泥浆或水都具有重量，因此在内部就存在由本身的重量而引起的压强，这种压强对孔壁及孔底都会起到压力作用，压强与泥浆的比重也有关。桩基础越深则压强也越大，由此可见桩底部的压力最强，它与桩径的大小，容积以及底面积的大小无关。通过定律验证:深度每增加十米，压力增加98千帕。通过上述论点可指出∶在钻进中简单地质水位较低时，孔内十米以下压强基本建立，一般不会出现塌方现象，这既是压强的作用。 〔2〕护壁 由于钻机施工时遇到的地质多样化，孔内十米以上泥浆的压力较轻，特别是护筒部分压强极小，为了保护孔壁不致坍塌及施工的质量.这时泥浆护壁及其重要。泥浆护壁原理是∶当泥浆达到一定粘度时，泥浆具有一定粘滞性，在泥浆压力的作用下，泥浆粘贴在孔壁并不至脱落，护壁层的厚度取决泥浆的粘度。 〔3〕悬浮 旋挖切削过程中及提钻会在泥浆中产生悬浮物，停钻或成孔后泥悬浮的杂质会漫漫沉落至孔底，影响施工质量。一般制作泥浆所用的原材料是膨润土，如果泥浆达到一定粘度时，膨润土在水中呈胶体悬浮状，这时的泥浆液具有一定的粘滞性和润滑性，可以把细小的物质掺合并粘结，起到悬浮或降低沉落速度的作用。 〔4〕润滑 前面已讲到，泥浆具有润滑性，这种润滑对旋挖钻进极其重要，特别是减少侧阻力和内阻力有及其显著的效果，无论任何地质，钻进时泥浆都具有减阻的作用。 (5)浮力 液体比重越大浮力越大，因此泥浆可以降低主卷提钻阻力。 (6)降温 选用凯式钻杆入岩时，钻斗截齿与岩石摩擦会产生高温，泥浆能起到降温保护截齿的作用 〔5〕钻孔液 特点∶经济方便，对PH值有要求，比重与水相同。作用是∶通过在水中加入其产品，能快速地把调制出一定粘度液体。钻孔液没有护壁层，主要是利用粘度和压强来保护支撑孔壁。缺点是因没有护壁层，易出现渗浆.漏浆现象。 旋挖钻机施工工艺(4)四〕操作 旋挖钻机施工于隐蔽工程，与地质变化密切相关，所以操作钻机需一定的技术经验。司机的经验和技能，决策着钻机生产效益及安全，前面所讲的方面最后都是为操作而准备，所以操作部分非常重要！操作可注意以下几部分∶操作基本要素.操作与地质.操作方法等… 基本要素分四个部分组成即∶望闻切 〔1〕基本要素 望∶观察。操作时近70％的信息来源于视觉，通过仔细的观察可以提高效益并预防隐患。通过目测可以检查各个部位，旋挖钻进时除了观察仪表显示的参数，特别需要关注旋挖钻进时承受负荷较重的部位∶如主卷钢丝绳，钻杆，危险部位包括∶钻斗销.钻斗斗底挂钩和护筒周围的等…也可观察取出的渣土来分析地质情况及变化趋势，以及泥浆的质量，观察钻杆回转受阻及振动判断地质情况等等… 闻∶仔细地挺。首先通过听可辨别出是否有异常运转发出的声音，通过听动力头受阻后所发出的声音来辨别地质情况，以及主卷提升或下放时，随着负载变化，减速机发出的声音也随之变化，下钻或提钻时，听每节钻杆放完或收回所发出钻杆撞击的声响，可以预防带杆等等… 切;凭振动。地质情况变化钻机产生的震动和阻力也不同，机手可通过身体来感觉震动的大小阻力情况得知地质情况，而及时改变加压方式和输出扭矩，钻进深度等 〔2〕操作与地质 操作与地质有着密切关系，第一时间得知地质的变化情况，这与钻机效率有直接关系，每种地质的钻入方法存在一定的差异如∶钻杆转数.钻进时间.加压行程.输出扭矩.钻进深度等等…如果任何地质的操作方法都是一个套路，不但影响生产效益，事故的发生概率也随之增高，地质与操作关系如下∶阻力较小的地质如泥层“以刚克柔”，利用钻机大扭矩，重加压力快速钻进；磨阻力较强的地质如沙层“刚柔并进”，沙层阻力较高，钻机需大扭矩输出钻进，但不能蛮钻，钻机负荷升高时提升加压油缸来轻阻力；反作用较强的地质如卵石层“以柔克刚”，由于卵石层的特殊性，钻输出的加压力和扭矩与所受到的震动和反作用力成正比，所以不能硬钻以免部件受损并影响生产；坚硬密实的地质如∶沙岩“以刚克刚”由于地质坚硬，密度较高！在保证钻斗和操作无缺陷下，只能以钻机输出的大扭矩和重压力来钻入地质，克服旋挖切削的阻力。 〔3〕操作总结 在操作钻机时避免出现巨大惯性，学习泄力技巧，通过控制流量，压力输出，结合不同地质更换不同操作方式，实现保护机械并高效率地施工生产'