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Borehole Formation with Rotary Drilling Rigs

2015-08-24 440 0人评论

　　一、前言

　　旋挖钻机是当前最先进的大口径桩基成孔设备，其孔径最大可达3米，孔深最大可达80米，所配钻具型式较多，广泛适用于从软土到基岩的各种地层，成孔速度快，是传统钻机的几倍甚至几十倍。尤其是其操作的灵活性、高效性，在地铁、城建、青藏铁路等有特殊要求的钻也施工中发挥着很大的优越性。

　　二、工作原理

　　旋挖钻机的主要结构有上车（主机）部分和底盘（行走）部分。成孔操作结构分布在上车部分，其中包括桅杆、钻杆、钻具、动力头和液压工作系统。成孔操作主要是通过加压油缸或加压卷扬给旋转动力头一定的压力，然后旋转动力头在锁住钻杆（通过动力头内部的键销与钻杆上的锁槽紧密啮合）情况下，将压力及其旋转扭矩传递给出钻杆有下面的钻具，钻具上的切土器（合金钢斗齿）在下压力及扭矩的作用下切入地层内，所切削下的岩土随着钻具的钻进被反向挤旋入钻具的螺旋叶片上或内容斗内，当钻渣盛满螺旋叶片或容斗时，通过钻机提升卷扬将钻杆、钻具及钻渣提出孔外，利用机械操作或人力将钻渣卸落。然后再将钻具入孔钻渣、提出钻渣，直至成孔。

　　为适应各种地质环境，该种钻机配置了不同类型和型号的钻具。其主要有应用于土质的土钻，应用于石质的岩钻，应用于掏渣的旋挖斗等。

　　三、旋挖钻机特点

　　1、就位灵活，对位准确，成孔垂直度高。

　　2、可利用护筒驱动器安放护筒，保证下护筒时速度快、偏差小、定位准确；

　　3、成孔速度快，对地层扰动小；

　　4、干法成孔时，泥浆仅起所壁作用加上成孔时间短，所以泥浆比重小、泥皮薄、沉渣少、护壁效果好，有得增加桩的摩阻力；

　　5、 Bauer钻机各项操作皆由电脑控制，故施工准确度高、安全度高、灵敏性强。

　　四、适用范围

　　目前国内常见的旋挖钻机有：德国Bauer—BG系列，意大利SoilMECR系列，意大利MAIT及AF系列。意大利系列体积小，重量轻、采用摩擦式钻杆，适用地层较广，在粘土、不太密实的砂卵石中表现特别出色，其桅杆采用可向后背的平行四边形结构，非常适用于多空中线缆地区的施工。德国系列的桅杆采用大三角形式，稳定性强，钻杆采用机锁式可加压方式，适用于从粘土到高强度基岩的各种地层。

　　五、钻具选取

　　旋挖钻机所配置的钻具类型较多。以地质结构分有土钻、岩钻；以钻具外形分有长螺旋、短螺旋、平底筒钻等。施工中钻具选用的正确与否，直接影响着钻孔的进尺、材料的消耗、机械的使用寿命和成孔质量。因此在钻孔前应根据设计地质柱状图，合理选取钻具。常用钻具选取原则见表1

　　钻具选取原则 表1

序号	地层	深度（m）	钻头类型
序号	地层	深度（m）	螺旋土钻	螺旋勘岩钻	筒式勘岩钻	旋挖斗	钻凿式岩芯钻
1	回填土	0~4	√	√		√
2	砂土、粘土夹带砾石、卵石（冲击层）N=10~50	0~10	√	√		√
3	强风化、溶岩性凝灰岩、角砾岩N=15~60	0~25	√	√
4	强风化、高溶离性凝灰岩角砾岩N=30~120	0~31		√	√
5	中风化、中等溶离性凝灰尘岩、角砾岩qu≤400kg/cm²	0~38		√	√
6	中等强度至高强度基岩，微溶离性凝灰岩、角砾岩400kg/cm²≤qu≤600kg/cm²	0~50		√	√		√

　　注：○1qu为估计岩石抗压强度。○2旋挖斗在有水桩时还可用于掏渣。

　　六、作业过程

　　钻进时，使孔内水位高出地下水位2m以上，以维持0.02MPa的静水压力。不同地质需配置的泥浆比重为：粘土和粉土层时取1.02~1.04；砂和砂砾等易坍孔的土层时取1.05~1.07。在砂土或容易造浆的粘土中时，结合泥浆比重和粘度的变化，还可添加絮凝剂加快钻渣的絮凝，并适时补充稀浆或清水。

　　七、劳动组织

　　为了提高经济效益，每台机组采用三班制作业，每班人员组织见表2

　　劳动组织表 表2

序号	工种	人数	作业内容
1	驾驶员	2	机械操作及维修
2	起重工	3	挂放钻具、安放护筒、平整场地
3	电焊工	1	修补钻具及维修
4	技术员	1	指导放样、钻机定位、钻孔检测、整理资料
5	其它	1	运输油料、平整场地