旋挖钻机钻进成孔工艺旋挖成孔首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使得钻具能正确的就位到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的桶式钻头置放到孔位,钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆钻头,钻头回转*碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断地取土、卸土,直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层,可采用干式或清水钻进工艺。而在松散易坍塌地层,则必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。
旋挖钻机钻进工艺与正反循环钻进工艺的根本区别是,前者是利用钻头将*碎的岩土直接从孔内取出,而后者是依靠泥浆循环向孔外排除钻渣。
(1)钻进粘土
粘土层钻进阻力小,吸附性强,不易脱落。据此动力头输出扭矩不宜过大,控制液压手柄高速钻进(23rpm左右为宜)。钻进时连续加压,一次进尺量由钻斗高度和直径决定,一般直径在800mm以上可装斗容的60%-90%;800mm以下钻斗的渣土不得超过斗容的60%。如果粘土的吸附力太强,导致钻渣不能倒出,可快速正反转钻杆利用惯性使渣土脱离钻斗。
(2)钻进砂层
特别是中粗砂层,地层没有胶结性,比较松散,在提升过程中钻斗中的砂流失比较大,钻进时阻力也较大。为了****钻进效率,动力头钻进中可提供扭矩,同时点加压钻进,当动力头扭矩输出达到额定值时,应该提升动力头释放压力反复钻进,直到钻斗装进一定量的渣土后起钻倒渣,开始第二回次钻进。旋挖钻机80%埋钻的事故发生在砂层。经验告诉我们:在操作中应格外注意,特别是施工大直径孔时更不能野蛮操作。因为一次钻进过深,加上混合在泥浆中的砂回落****容易造成埋钻。钻进沙层时应该选用双层底门的捞沙钻斗为佳,可的避免埋钻事故。
在基建工程中使用的钻井技术除了锚杆钻孔以外,一般都是超大口径钻孔。以各种建筑基础设施施工为
例,国外80年代以*般都采用以打击法为主的预制桩施工机械。但80年代以来,由于各种城市建设法
规对环境噪音,振动等的限制,打击法为主的预制桩施工机械逐渐退出,新的材料、施工技术、方法的
推广,特别是高、大、重建筑的大量出现;对建筑*震、*陷、*裂的要求;对施工速度和质量的要求
等,使混凝土灌注桩及其超大口径钻孔施工机械都得到长足的发展。
国外钻机发展历史:
美国在*前就开发了螺旋钻孔机,当时仅用于钻孔作业,以后才逐渐推广应用于灌注桩施工。螺旋钻孔机目前在德、意、英、法美等*,并且常采用混凝土泵与之配合,通过钻杆直接灌注混凝土成桩。日本在1968年实施噪音管制法后,螺旋钻孔机得到迅速发展,许多施工方法都以螺旋钻孔机为主机或辅助设备。同时还开发了用于*石层和岩土施工用的凿岩螺旋钻孔机。短螺旋钻孔机、回转斗钻孔机在第二次*前由美国卡尔威尔特公司研制成功,其后,意大利和日本分别引进技术逐渐推广起来。由法国发明了冲抓斗钻孔机,由徳国发明了循环钻孔机,在建筑地基等施工中均发挥了很大作用。
欧洲在1950年以前在桩基础施工中以打击法施工木桩和钢桩,1950年以后,由于在第二次*中遭受*地区的复兴以及随后在城市中振动和噪音的限制,灌注桩施工比较普遍。另外,由于欧洲的土质主要是紧密的砂砾层,除了沿海地区外,一般钻深20~25m就可作为桩的支持层,目前所使用的施工机械以可动式驱动装置的回转斗钻孔机为主。在对驱动装置稍加改动后即可安装长螺旋,在配置摇动护管装置后可进行多种作业。
在日本的建筑工程中,因回转斗钻孔机****率、低公害而成为灌注桩施工机械的主力机种。在东南亚如香港、台湾、韩国等还较多使用反循环钻孔机,在新加坡、马来西亚主要使用回转斗钻孔机。总的来说,*根据本国的历史背景、地质情况、工程规模、施工方法等各种因素,相互引进技术、消化吸收并加以*,使灌注桩施工机械得到了迅速发展。
国内在70年代之前因高、大、重建筑较少,桩基础应用很少,而且除桥梁工程外****于预制桩基础。近十几年来灌注桩发展较快,应用范围逐步扩大,目前已形成钻、挖、冲、沉管等多种工艺,并且*、研制了相应的国外设备,取得了明显的经济效益。但新技术的推广普及工作较差,或由于设备数量少而不能推广,达不到预期的效果;新技术的开发研究不够;施工质量检测技术落后等,由于地基处理的基础工程技术落后,水平较低,管理不善,造成了地基基础工程施工工程周期长(一般占整个工期的1/4~1/3),造价高(一般占建筑总造价的1/5~1/3),人工操作多的局面。
国内1972年开始在建筑地基中采用螺旋钻孔机施工混凝土灌注桩,以后又研制了短螺旋钻孔机,螺 旋钻扩机等,其施工能力范围在孔径 400mm;深度12m以内。80年代后期又从国外引进了回转斗钻孔机,冲抓斗钻孔机,连续墙钻孔机等,但这些机械都因机具单一,不能适于国内的各种复杂 的地质条件等,没能发挥较大作用。目前由于城市中对振动、噪音的限制不严,振动沉管桩还广为使用,另外,由于种种原因反循环钻机还占主要地位,其它钻机没有得到应有的重视和发展。国内现有主要生产厂家有:上海金泰股份有限公司、金牛集团郑州勘察机械有限公司、北京城建机械厂 (从意大利 SOILMEC 公司引进技术)、
机种冲抓斗反循环回转斗螺旋
桩径(mm)600~2000600~6000600~2000300~2000
桩长(m)/直径(mm)60/1000
50/1500
35/200086/1000
80/2000
75/300040/1000
25/150050/1000
30/1500
容许支持力(t)200~250200~250150~180150~180
斜桩施工12°以下不可不可任意
孔壁保护方式护管净水无无
施
工
特
点孔壁坍塌无有危险有危险有危险
30cm以上石块处理比较容易需特别处理需特别处理需特别处理
软岩处理数10cm可以由****刀头可以不可由****刀头可以
泥浆处理需要时间可以能处理时间长出现反面效果不需
混凝土质量干施工无问题
泥水处理少量多量实用泥浆时有问题干施工无问题
对周围地基的影响非常小非常小有时产生问题有时产生问题
河北新河新钻有限公司、徐工集团徐州混凝土机械厂、哈尔滨机器制造厂、兰州建机厂、沈阳勘察
机械厂、黑龙江双城钻机厂、黑龙江勘察机械厂、天津勘察机械厂、北京桩机厂等。按照钻机生产系列
中参数列出有:长螺旋钻机(L×φ)18×0.6(m)、短螺旋钻机(L×φ)60×2.0(m) 、回转斗钻机
(L×φ)50×1.5(m) 。另外,还有一些厂家直接引进国外技术生产钻孔机。