穿過地下障礙物的鑽機成孔

分類  >  鑽機 >
tags:    時間:2014-03-11 13:39:02
穿過地下障礙物的鑽機成孔簡介
     鑽機成孔鑽進,是鑽孔灌注樁的主要工序之一。成樁效率很大程度上取決於成孔施工,尤其是穿過漂石、塊石、……
穿過地下障礙物的鑽機成孔正文
     鑽機成孔鑽進,是鑽孔灌注樁的主要工序之一。成樁效率很大程度上取決於成孔施工,尤其是穿過漂石、塊石、碎石等地下障礙物時的成孔施工。因此,提高成樁速度,關鍵是順利掘進障礙物,有效地切割、撞擊破碎障礙物及清除破碎物。

1 地下障礙物與成孔速度


鑽孔樁施工中,由於施工條件及措施不同,成孔速度區別很大。穿過流砂、粘土類地層時,成孔速度可達1~2m/h或以上。在均質岩層中鑽進,成孔速度雖然較慢,但相對穩定,一般為3~8cm/h。樁孔穿過地下障礙物時,不僅成孔速度的波動幅度很大,有時幾乎無進尺,而且鑽機的顫動以及對鑽機的損傷或鑽具的消耗都較大。

常見的地下障礙 物有漂石、塊石、大粒徑卵石與碎石,以及建築物或構造物的基礎等。漂石呈多邊棱狀體居多。塊石近似長方體,最大尺寸方向的長度一般在30cm以上,有時在50cm以上。碎石,尤其卵石基本上都分佈在砂層或砂礫層內,有時夾於粘土層之間,卵石層埋深大多接近均質的岩層。卵、碎石的含量與層厚差別很大:含量多數為30%~60%,有時高於80%;層厚一般為1~3m,有時達15~20m。粒徑10cm以上、含量50%以上的卵碎石對鑽機成孔影響較大。建築物及構造物基礎有一定的結構形狀,一般始於地表面或埋於地表以下5m以內,多為漿砌磚、條石或混凝土結構。1994年在曹娥江江灘上施工橋墩鑽孔樁時,成孔遇到了早期引水渠,埋深4~5m,渠兩側由兩層漿砌條石構成,一側穿過φ1.2m樁孔的半圓內,條石為1.5m×0.4m×0.3m,成孔時間竟達正常孔的4倍。

穿過上述障礙物,有時成孔時間近於成樁時間。因此,區別不同的障礙物,採取有效措施以提高成孔速度,是保證成樁效率的前提。

2 鑽機成孔


鑽機成孔遇到上述障礙物時,不管障礙物屬於哪一類,都面臨著兩個問題:一是如何有效地破碎障礙物;二是如何有效地將孔底破碎的障礙物清除到地面。

    2.1 鑽進破碎障礙物

鑽機破碎障礙物的能力,取決於鑽機轉盤的旋轉扭矩和鑽具的破碎能力。每台鑽機的轉盤扭矩是既定的,每個施工點配備的鑽機能力也是一定的,是從整體考慮選擇鑽機型號的,不可能為局部遇到某些地下障礙物而選擇能力過大的鑽機。然而成孔施工工序則是可以調整的。為成孔施工遇到障礙物,鑽機跳動嚴重或明顯感到扭矩不足時,可採用分級鑽進,一方面化解鑽機能力不足,另一方面有利於二級鑽進中障礙物的位移及互相撞擊。在障礙物埋深接近樁尖的摩擦樁成孔施工時,採用分級鑽進更能明顯地提高成孔速度。1999年,在山東施工φ1.5m橋墩樁孔中,分?0.8m,φ1.5m的兩級鑽進,成孔速度比一次全斷面鑽進提高30%以上。

鑽具破碎石塊等障礙物的能力,與鑽頭結構及鑽頭體上的合金頭或刀具有關。破碎這類障礙物,若像岩層鑽進那樣選用牙輪鑽頭,不僅成本較高,還常會出現蹩鑽現象或發生掉牙輪事故。實際上,破碎石塊障礙物時,並不要求將石塊全部粉碎,理想的情況是將其大塊破碎成能隨泥漿上返至地面的小塊。簡單的實驗表明,錘擊或撞擊石塊產生破碎要比金屬切割或碾磨更經濟、更容易。因此,在破碎障礙物時,不能單靠破岩刀具的切割,還應利用鑽頭旋轉對石塊的撞擊以及石塊對石塊的撞擊或碾磨。如對分佈在鑽孔周邊的石塊,鑽進過程中可出現3種形式:①將孔內的部分切割或碾磨破碎掉;②隨鑽頭體旋轉將孔內部分擠至孔外;③將孔外部分移至孔內后再破碎掉。然而,不管屬於哪一種形式,不管採用哪一種鑽頭,由於鑽頭旋轉時僅是某一部位受力,並且有可能受阻很大,因而常出現蹩鑽、跳鑽甚至無法轉動等現象。破碎這類石塊更需利用石塊間的撞擊或碾磨。1998年,在杭州中河路成孔施工中遇到這類石塊,鑽機跳動嚴重,多日無進尺,後來採取投石鑽進,即向孔內投入一定數量的石塊,通過鑽頭體旋轉驅動投入的石塊碾磨撞擊孔內原有的石塊,順利地穿過了這一障礙層,並且減少了合金消耗。

    2.2 沖洗工作面

有效地沖洗工作面,將破碎的障礙物等鑽進破碎物及時從工作面清除至地面,是快速成孔的重要保證。能清除的破碎物越大,清除破碎物越徹底,破碎障礙物越省力,成孔速度越快;關鍵取決於泥漿的提升循環方式及懸浮力。

泥漿的懸浮能力越強,孔內上返泥漿中懸浮的破碎物的下落阻力越大,意味著破碎物能懸浮上返至地面的可能性越大,允許上返的粒徑也越大。泥漿的懸浮能力體現在泥漿的粘度和切力上,取決於泥漿中可造漿粘土的性質、含量及可能添加的化學材料。成孔穿過障礙物層時,要視破碎物的含量及粒徑等選擇泥漿粘度,一般宜在25s以上。要提高泥漿的粘度和切力,可增加粘土的含量,但要控制泥漿密度的上升,必要時可添加鈉基膨潤土以及高粘度CMC等。

沖洗與懸浮工作面上破碎物的泥漿,有兩種循環方式,即正循環與反循環。反循環又分氣舉(壓氣)反循環與泵吸反循環。不同類型的鑽機,配套選用不同的泥漿循環方式。目前,φ2.0m以內包括配有

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “穿過地下障礙物的鑽機成孔