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穿过地下障碍物的钻机成孔高速冲床水表循环烘箱推杆分散染料Frc

发布时间:2023-12-08 07:06:23 阅读: 来源:餐边柜厂家
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穿过地下障碍物的钻机成孔

摘要:钻孔桩施工遇到漂石、块石及大粒径卵石、碎石等地下障碍物时,成桩工期可能会数倍地延长。可见,提高成桩效率,关键要顺利掘进障碍物;不仅要充分挖掘钻具的破碎能力,还应利用钻头撞击及障碍物间的撞击或碾磨破碎障碍物,以及扩大可从孔底提升至地面的破碎物粒径。

关键词:钻孔桩钻机成孔地下障碍物成孔速度

钻机成孔钻进,是钻孔灌注桩的主要工序之一。成桩效率很大程度上取决于成孔施工,尤其是穿过漂石、块石、碎石等地下障碍物时的成孔施工。因此,提高成桩速度,关键是顺利掘进障碍物,有效地切割、撞击破碎障碍物及清除破碎物。

1地下障碍物与成孔速度

钻孔桩施工中,由于施工条件及措施不同,成孔速度区别很大。穿过流砂、粘活性碳土类地层时,成孔速度可达1~2m/h或以上。在均质岩层中钻进,成孔速度虽然较慢,但相对稳定,一般为3~8cm/h。桩孔穿过地下障碍物时,不仅成孔速度的波动幅度很大,有时几乎无进尺,而且钻机的颤动以及对钻机的损伤或钻具的消耗都较大。

常见的地下障碍 物有漂石、块石、大粒径卵石与碎石,以及建筑物或构造物的基础等。漂石呈多边棱状体居多。块石近似长方体,最大尺寸方向的长度一般在30cm以上,有时在50cm以上。碎石,尤其卵石基本上都分布在砂层或砂砾层内,有时夹于粘土层之间,卵石层埋深大多接近均质的岩层。卵、碎石的含量与层厚差别很大:含量多数为30%~60%,有时高于80%;层厚一般为1~3m,有时达15~20m。粒径10cm以上、含量50%以上的卵碎石对钻机成孔影响较大。建筑物及构造物基础有一定的结构形状,一般始于地表面或埋于地表以下5m以内,多为浆砌砖、条石或混凝土结构。1994年在曹娥江江滩上施工桥墩钻孔桩时,成孔遇到了早期引水渠,埋深4~5m,渠两侧由两层浆砌条石构成,一侧穿过φ1.2m桩孔的半圆内,条石为1.5m×0.4m×0.3m,成孔时间竟达正常孔的4倍。

穿过上述障碍物,有时成孔时间近于成桩时间。因此,区别不同的障碍物,采取有效措施以提高成孔速度,是保证成桩效率的前提。

2钻机成孔

钻机成孔遇到上述障碍物时,不管障碍物属于哪一类,都面临着两个问题:一是如何有效地破碎障碍物;二是如何有效地将孔底破碎的障碍物清除到地面。

2.1钻进破碎障碍物

钻机延续优化生产工艺是应对和解决问题的良方破碎障碍物的能力,取决于钻机转盘的旋转扭矩和钻具的破碎能力。每台钻机的转盘扭矩是既定的,每个施工点配备的钻机能力也是一定的,是从整体考虑选择钻机型号的,不可能为局部遇到某些地下障碍物而选择能力过大的钻机。然而成孔施工工序则是可以调整的。为成孔施工遇到障碍物,钻机跳动严重或明显感到扭矩不足时,可采用分级也可升级配备电脑液晶显示屏显示钻进,一方面化解钻机能力不足,另一方面有利于二级钻进中障碍物的位移及互相撞击。在障碍物埋深接近桩尖的摩擦桩成孔施工时,采用分级钻进更能明显地提高成孔速度。1999年,在山东施工φ1.5m桥墩桩孔中,分0.8m,φ1.5m的两级钻进,成孔速度比一次全断面钻进提高30%以上。

钻具破碎石块等障碍物的能力,与钻头结构及钻头体上的合金头或提高隔膜品质有3个课题要解决:高气孔率、薄膜化和生产效力刀具有关。破碎这类障碍物,若像岩层钻进那样选用牙轮钻头,不仅成本较高,还常会出现蹩钻现象或发生掉牙轮事故。实际上,破碎石块障碍物时,并不要求将石块全部粉碎,理想的情况是将其大块破碎成能随泥浆上返至地面的小块。简单的实验表明,锤击或撞击石块产生破碎要比金属切割或碾磨更经济、更容易。因此,在破碎障碍物时,不能单靠破岩刀具的切割,还应利用钻头旋转对石块的撞击以及石块对石块的撞击或碾磨。如对分布在钻孔周边的石块,钻进过程中可出现3种形式:①将孔内的部分切割或碾磨破碎掉;②随钻头体旋转将孔内部分挤至孔外;③将孔外部分移至孔内后再破碎掉。然而,不管属于哪一种形式,不管采用哪一种钻头,由于钻头旋转时仅是按摩椅某一部位受力,并且有可能受阻很大,因而常出现蹩钻、跳钻甚至无法转动等现象。破碎这类石块更需利用石块间的撞击或碾磨。1998年,在杭州中河路成孔施工中遇到这类石块,钻机跳动严重,多日无进尺,后来采取投石钻进,即向孔内投入一定数量的石块,通过钻头体旋转驱动投入的石块碾磨撞击孔内原有的石块,顺利地穿过了这一障碍层,并且减少了合金消耗。

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2.2冲洗工作面

有效地冲洗工作面,将破碎的障碍物等钻进破碎物及时从工作面清除至地面,是快速成孔的重要保证。能清除的破碎物越大,清除破碎物越彻底,破碎障碍物越省力,成孔速度越快;关键取决于泥浆的提升循环方式及悬浮力。

泥浆的悬浮能力越强,孔内上返泥浆中悬浮的破碎物的下落阻力越大,意味着破碎物能悬浮上返至地面的可能性越大,允许上返的粒径也越大。泥浆的悬浮能力体现在泥浆的粘度和切力上,取决于泥浆中可造浆粘土的性质、含量及可能添加的化学材料。成孔穿过障碍物层时,要视破碎物的含量及粒径等选择泥浆粘度,一般宜在25s以上。要提高泥浆的粘度和切力,可增加粘土的含量,但要控制泥浆密度的上升,必要时可添加钠基膨润土以及高粘度CMC等。

冲洗与悬浮工作面上破碎物的泥浆,有两种循环方式,即正循环与反循环。反循环又分气举(压气)反循环与泵吸反循环。不同类型的钻机,配套选用不同的泥浆循环方式。目前,φ2.0m以内包括配有泵吸反循环的工程钻机,由于钻杆、水龙头及泵的限制,实际成孔施工中基本上仅能采用正循环。煤炭行业自产的φ1.5m以上的钻机,基本上配套气举反循环。采用正循环冲洗工作面,仅能将一些细粒破碎物携带至地面,即使粒径为φ1.0cm左右的破碎物,当含量较高时也难以及时排至地面,有的破碎物仅能在孔内某一部位处于上返与下落的平衡状态,较大粒径的破碎物根本不能随泥浆上返,仅在孔底随钻头体旋转;有的在清孔时孔底沉渣仅在5cm以内,而停止清孔后孔底沉渣将会迅速上升至1~2m甚至更多。可见,穿过障碍物层时,采用正循环系统是不理想的。反循环系统中,一般情况下,泵吸反循环能将φ6~7cm的石块顺利地从孔底排至地面;气举反循环在钻杆、水龙头允许时,能排除孔底20cm以内的松动石块。因此,桩孔穿过障碍物层成孔时,最宜采用气举反循环洗孔;对于成孔钻机不具有反循环系统时,可采用导管组配气举反循环配合处理。

3钻抓成孔

桩孔施工遇到漂石、块石等体积大、含量多且比较坚硬的障碍物时,完全依靠钻机钻进破碎障碍物,能量消耗较大,成本较高。有时,即使配套采用气举反循环洗孔等措施,成孔效率仍不理想。

若直接采用抓斗冲抓成孔,由于障碍物分布不均,交错重叠,抓斗有效掘装率不高。同时抓斗冲抓障碍物时,在孔内很难实现全方位抓掘。有时由于抓掘的冲击作用以及冲抓周边障碍物,常出现塌孔、垮帮以及扩径等现象,最终导致水下混凝土大量超灌。

对于这类障碍物,可采取钻抓成孔,即以冲抓为主、钻为辅的钻抓联合成孔。此时,转盘驱动钻头旋转钻进,不是为了破碎障碍物,主要是利用钻头体的旋转使孔内障碍物发生位移并松动,尤其使孔内邻近孔帮的障碍物向孔心移动,以便抓斗在孔心位置抓掘障碍物,提高抓斗的掘装率,并避无缝钢管免冲抓破坏孔帮或避免抓帮。桩孔施工中,先采用抓斗从孔心位置尽可能地向下抓掘障碍物,然后改用钻机钻进,钻、抓交替作业,直至穿过障碍物层。所用钻头要有足够强度。可以三翼刮刀钻头为母体,减小锥体锥角;三翼筋板厚度大于5cm,宽度大于50cm,底部为梯形齿结构,齿高及齿顶宽均应大于5cm。(end)


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