旋挖钻机是我国近年来才引进发展起来的一种施工设备,该钻机以其机、电、液一体化的高度集中、工作系统的优化设计、转场和现场移位灵活等优点,使建筑领域特别是灌注桩领域的面貌焕然一新;同时以其率、高质量、无污染等特点占领市场,为多数和设计单位所接受。
在近年的钻机使用过程中,各使用单位均采取了行之有效的措施,经济效益和社会效益较为可观,但也出现了个别问题。本文针对钻机在施工过程中易发生的、危害较大的事故卡钻的原因作一些分析,并提出相应对策,与同行们共同探讨。
卡钻的原因:
所谓卡钻,是指旋挖钻机在钻进或提升过程中,由于非钻机本身的原因,即钻机的各系统工作正常时,出现正反转动作均无法进行、且主卷扬无法将钻杆提起,然后反复重复以上动作,也无法恢复正常工作的情况。
根据近几年一些卡钻事故的调查分析,初步认为卡钻的主要原因有以下几方面:
1、在钻进和提升过程中,孔壁发生大面积塌方而造成埋钻,使钻头既无法进行正反转,也无法提起。这种情况在密实度不太大的砂卵层或流砂层较易发生。
2、由于操作手在钻进时操作有误,一次进尺太深,造成孔壁缩径,使钻头筒壁与孔壁间的间隙消失而造成卡钻。此种情况在粘泥层或砂层变为粘泥层时易为发生。
3、钻头边齿、侧齿磨损严重,成孔直径无法保证尺寸要求,使钻筒外壁与孔壁间无间隙,同时钻进过深而造成。
旋挖钻机压绳器不能转动:
故障现象:小型旋挖机压绳器卡滞,不能转动,钢丝绳磨损严重。
故障分析:压绳器转不动,钢丝绳磨损严重,一般是压绳器保养不及时,压绳器内缺少润滑油,导致压绳器转动不灵活、变形,甚至压绳器内部轴承损坏、卡滞,压绳器磨损钢丝绳。
故障原因:
1.压绳器内部缺少润滑油脂;
2.压绳器变形;
3.压绳器内部轴承损坏,卡滞。
排故方法:
1.现场检查压绳器,未变形,压绳器表面磨损严重;
2.拆开压绳器,检查发现压绳器中缺少润滑油脂;
3.进一步拆卸压绳器,发现压绳器内部轴承损坏,造成压绳器不能转动;
4.更换压绳器内部轴承,重新安装压绳器,加注润滑油脂,故障排除。
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械,广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程,配合不同钻具,适应于干式(短螺旋),或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业,旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活,施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件,使用范围广,基本可满足桥梁建设,高层建筑地基础等工程的使用.目前,旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。
底盘是钻机工作装置部分的安装基础,由行走机构 、底架、上车回转组成,见图2。行走机构的功能是实现钻机的行走和移位。主要由液压马达、减速器、驱动轮及张紧装置、履带、承重轮、托链轮、导向轮等部件组成。行走装置通过液压系统控制,可实现前行、后行、左转弯、右转弯、原地水平旋转等动作。
行走机构的履带具有张紧度调节功能。当履带过于松弛时,影响正常工作,需适时调整其张紧度。调整履带张紧度时,用手压黄油泵向张紧装置的张紧油缸注油口注入适量油脂。张紧油缸的注油口位置如图“A”处。
底架用于安装和支承履带行走机构,内部装有液压油缸、液压系统的“中心回转接头”。上车的液压系统的工作压力油液通过“中心回转接头”传输到履带行走机构和履带伸缩机构。通过液压油缸的伸缩运动实现了履带行走机构的展宽和缩回。这一功能使钻机在工作时展宽两履带的外边距,提高了整机工作的稳定性;在车载运输时缩回履带,减少整机宽度,适应了公路交通法规的要求。
回转台是工作装置部分的安装基础,发动机,液压系统,驾驶室,变幅机构,回转机构,配重等部件直接安装在其上。
旋挖钻机施工规范中允许垂直度偏差为1%度,假设为100米的桩长允许偏差范围是1.7米左右,如果是50米的桩长就是0.85米左右。
当前很多基础工程检验设备都已采用超声波检验仪,对桩长,桩径和垂直度检验非常,如果超出规范范围,需修复处理。
偏孔危害:
1、带杆:偏孔较多会造成钻杆之间形成一股径向力,提钻时可能会造成带杆。
2、损伤钻杆:由于桅杆是垂直的,但孔是偏的,因此造成动力头下方的钻杆成为了损伤点(径向)。
3、卡钻:急剧偏孔位置会刮蹭到钻斗开斗装置,钻斗底门打开,增加卡钻几率。
4、影响下笼 :孔内偏差过多时,特别是急剧偏孔时,造成卡钢筋笼,妨碍下钢筋笼。
5,、埋钻铸管 :钢筋笼会随孔偏弯曲,因此造成灌注时刮钢筋笼,提升埋钻铸管的几率。
偏孔现象:
1、急剧偏孔
急剧偏孔一般都是由地质造成,由于风化岩分布不均,岩石分布不均匀等,下放主卷到孔内某一位置时钻斗突然被卡住,或钻杆突然偏向一侧,说明孔内某一位置急剧偏差。
2、缓慢偏差
下放主卷时随着孔深的延长,节钻杆靠向护筒一侧而偏离中心,而随着继续下放钻杆节钻杆始终朝一方向靠近护筒,说明孔内是朝一个方向缓慢偏差,靠的越近孔偏的越多。
3、无规律偏差
随着钻杆下放,节钻杆左右摇晃,或在干孔钻进时可直视孔内无规则螺旋式偏差现象,这种偏差现象多数是由全、强风化岩层,由于钻斗钻进时受力不均匀而导致纵向偏差。
偏孔原因:
1、地质:地质是偏孔主要原因,如果地质都是黄土层、粘土层,那么孔内就不会出现偏差现象,多数是由地质变化,风化岩、岩石分布不均,导致钻进时钻斗受力不均匀而造成的。
2、钻斗:钻斗主要功能是切削钻进,但另外也具备导向防偏功能。钻斗中心先导尖具有定位功能、同时先导尖可改变钻进顺序,钻齿的数量及角度是否一致,钻体两侧边刀或防护条的高度是否一致,这些细节可让钻斗钻进时左右受力均匀而预防偏差。
3、操作:当孔内有岩石、漂石、卵石、风化岩层,需控制浮动、加压方式,如果快速钻进都会造成急剧偏孔。
如何预防:
1、了解地质:考察工程时通过地质报告、岩芯取样、地理环境等等,详细了解地质情况。
2、钻斗:通过实际验证,螺旋钻斗就比双底捞沙斗能更好地预防偏差,原因是螺旋钻斗的钻进阻力小,在加于先导钻进方式可有效预防偏孔。
3、优化钻斗:尽可能地优化钻斗,让其钻斗降低钻进阻力,特别是中心先导尖具有定位作用,可有效预防偏孔。
4、导向钻斗:可在螺旋钻斗或双底钻斗钻体上方焊接与孔径相符的2米长护筒,通过加长钻斗导向钻进,此方法可有效预防偏孔。
5、操作:控制浮动、加压、转速、控制钻进速度可有效降低偏差。
6、钻进方式:通过振动和负载判断当前地质情况,而改变钻进方式:比如切削式钻进、破碎式钻进、拨动式钻进和碾磨式钻进,通过改变钻进方式也可有效预防偏孔。
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