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。
旋挖钻机在施工中遇到的问题及解决办法:
旋挖钻机施工作为一种新兴的施工工艺,是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。在建筑行业中应用越来越广泛,施工中遇到问题也越来越多,为了保证成桩质量,为后期施工奠定基础,我们需要了解钻机施工中遇到的问题,知道如何解决,现总结分析了旋挖钻机在施工遇到的各种不良的成因及其防治措施。
1、坍孔
在灌注过程中如发现井孔护筒浆内泥浆位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒泡,应怀疑是坍孔征象,可用测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面未取出的现被埋不能上提,或测深锤探测砼面时达不到原来深度,相差很多,均可证实确为坍孔。
坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低或在潮汐河流中,当涨潮时孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及由于护筒周围堆放重物或机器振动等均可引起坍孔。
发生坍孔后应查明原因,采取相应的措施,如保持或加大水头、移开重物、排除振动等,防止继续坍孔,然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土,如不继续坍孔可恢复正常灌注。坍孔不严重时可回填至坍孔位置以上,并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施,继续钻进。坍孔严重时应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填,暂停一段时间后查明坍孔原因,采取相应措施重钻。坍孔部位不深时可采取深埋护筒法,将护筒周围土夯实重新钻孔。
2、孔身偏斜
遇有孔身偏斜、弯曲时应分析原因,进行处理。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔,使钻孔正直;偏斜严重时应回填粘性土到偏斜处,待沉积密实后再钻进。
3、扩孔、缩孔
遇有扩孔、缩孔时应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的,前者应注意及时焊补钻锥,后者应采用失水率小的泥浆护壁。已发生缩孔时宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。
4、糊钻、埋钻
糊钻、埋钻常出现于正循环(含潜水钻机)内回转钻进和冲击钻进中。遇此应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算,并控制适当的进尺;若已严重糊钻,应停钻提出钻锥,清除钻渣。
5、卡钻
卡钻常发生在冲击钻孔。卡钻后不宜强提只宜轻提,轻提不动时可用小冲击钻锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。
6、掉钻落物
掉钻落物时宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞,若落体已被泥沙埋住,应按前述各条,先清除泥砂,使打捞工具接触落体后再打捞。
在任何情况下,严禁施工人员进入没有护筒或其它防护设施的钻孔中处理故障。当必须下护筒或其它防护设施的钻孔时,应检查孔内无有害气体,并备齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后方可行动。
对于旋挖钻机施工这种新的工艺来说,我们还需要积累更多的经验,特别是对于施工中遇到的各种问题,都需要我们认真的总结,分析,确保以后遇到相同情况不会茫然不知所措。相信随着旋挖钻机的深入推广,我们学到的会越来越多,处理问题会越来越来简单,工作也会越来越顺利。
旋挖钻机工法采用无循环泥浆钻进,钻渣不能通过泥浆的循环携带到地面沉降下来,而是通过旋挖钻机钻斗提升到地面卸渣,我们称之为间断排渣。
让我们分析一下旋挖钻机工法产生孔底沉渣的几种原因:
1、钻斗斗齿是疏排列,齿间漏失不可避免。
2、旋挖钻机斗齿与钻斗底盖之间残留。
3、底盖关闭不严。
4、钻斗回次进尺过大,装载过满,渣土从顶盖排水孔挤出。
5、钻进泥砂,流塑性地层时,钻进钻斗内的钻渣在提升中流失严重,有时甚至全部流失在钻孔内。
6、旋挖钻机钻斗外缘边刃切削的土体,由于孔底是平面不能进入筒体的,因而残留于孔底边缘。
国家标准规定,摩擦型桩,端承型桩的孔底沉渣厚度指标分别为不大于100mm,不大于50mm。
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。因此对旋挖钻机的施工工艺进行技术上探讨有着十分重要的意义。
旋挖钻机应用领域:
混凝土质量的改善,桩基础施工技术的完善,灌注桩承载能力的提高,以及城市环境法规的严格执行,钻孔灌注桩几乎取代了其它基础,而成为应用为广泛的基础。在国外大直径混凝土灌注桩施工中,旋挖钻机的应用占70%以上,反循环钻机在欧洲市场几乎不再使用;而国内桩工机械产品中,回旋钻机的生产量占近50%,(云南地区回旋钻机占比达70%)。
旋挖钻机一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土,人工回填含有部分卵石,碎石的地层,对具有大扭矩动力头的旋挖钻,可以适应微风化岩层的施工,目前中国的旋挖钻机为中车600H型,钻孔直径为4.5米,钻孔深度达158米。随着产品的适应性研发设计和施工技术的研究,旋挖钻机在软土层、硬岩层、致密的卵砾石、孤石等复杂地层均具有可靠、成熟的施工工法。由于我国大量的公路桥梁、铁路、水利、城市建设等工程需求,旋挖钻机存在的巨大市场和发展空间。
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