旋挖钻机使用的钻头主要包括旋挖钻(回转)斗、螺旋钻头和岩石钻头。其中旋挖钻斗的使用最为广泛,主要用于不含砂石或者含很小颗粒砂石较软地层的施工。螺旋钻头则主要用于风化基岩和粒径不大的砾石层。岩石钻头用于大的漂石层和硬质岩石层的施工。本文就使用较为广泛的回转斗结构作些阐述。
旋挖钻斗由连接座1,开合机构3,斗体4,斗底5,扩孔机构2等几部分组成。如图1所示。
其中连接座与钻杆通过连接销相连,开合机构通过动力头承撞体的下移运动下压承撞杆,承撞杆带动钩板实现斗底的开合,同时通过限位杆限制承撞体的下移距离,确保斗底完全打开而又不会引起相关零部件的损伤。根据施工经验斗体结构一般设计为正台体结构,根据不同的地质条件也有使用直筒结构的场合(较为少见)。对于不同的土质条件(含砂量的多少),斗底可做成单底板钻斗或双底板捞砂钻斗。
斗底下方有对称布置的2扇仅可向斗内方向打开的合页门,当钻斗钻进时,孔底切削下来的土、砂经合页门压入斗内;在提钻时,在斗内泥砂重力的作用下,两扇门向下关闭,以阻止砂土漏回孔内。该结构制造简单,节省材料,使用方便。但如果土层松散,重力作用不十分可靠时,就会发生合页门关闭不严,造成砂土漏回孔内的后果,从而降低了钻进效率,同时会对施工结束前孔底的清洁工作带来不利的影响。为了克服上述弊端,人们又设计出双底板捞砂钻斗,其特点是斗底由固定斗底与活动斗底组成。每次旋挖作业结束活动斗底可以相对回转一个角度,以实现斗底进泥沙口的完全打开与关闭。设计回转角度和开门大小以确保活动斗底关闭状态不漏土为宜。当钻杆旋转带动钻斗顺时针旋转钻进时,底部的进口为开放状态,其活动斗底开、闭的位置由固定斗底上的限位块决定,欲提升钻杆时,钻杆势必带动钻斗逆时针旋转一定角度,由于泥土的阻力作用活动斗底保持不动,斗体连同固定斗底相对活动斗底旋转而关闭泥沙进口,使斗内泥砂全部封闭在钻斗内。
根据结构的差别,旋挖钻机施工过程中,可根据地质状况的差异选择不同斗底形式的钻头。单底板土层钻斗适用于粘土层及干孔条件下的施工。双层底的旋挖钻斗主要适用于流沙层作业,砂土、胶结较差粒径较小的卵石层,湿孔钻进条件下使用双层底旋挖钻斗也可有利于孔底的清孔施工。施工实践已证明在复杂地层中,双层底钻斗的钻进效率及孔底清洁度明显优于单层底钻斗。
另外,斗齿的分布、个数及焊接角度也是旋挖钻斗提高作业效率的关键,直接关系到斗齿的磨损快慢和钻进效率。斗齿的个数及分布需保证在钻孔切削面内载荷基本一致,避免断齿现象。尤其要注意边齿的形状和焊接位置,因为该齿处于切削的最外层,无论载荷、磨损作业环境却恶劣,其焊接角度随地质状况的不同需要及时调整,只有及时掌握所施工地层的具体情况,通过不断探索、研究才能积累更多的经验,充分发挥旋挖钻机的潜能。

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