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 旋挖钻进施工是在我国近期迅速发展起来的先进的桩工施工工法,旋挖钻机施工具有高效、低噪、环保、成孔质量高、机械化程度高等诸多特点,旋挖钻机是这种工法的执行者,无论是国外产品还是国产设备结构形式和工作原理大同小异,但所施工的地层千差万别,施工具体的技术要求又各有不同,所以只有通过选择不同钻头来满足上述的要求,科学地选择钻头及合理的使用钻头,在一定程度上能丰富旋挖钻机的施工工艺,拓宽旋挖钻机的施工领域。



  

  影响旋挖钻头选用的因素很多,概括起来主要有三个方面:地层情况;钻机功能;孔深、孔径、沉碴厚度、护壁措施等具体要求。

  1、目前常见旋挖钻头的分类

  常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗,下面逐类简单介绍。

  1、1 螺旋钻头

  (1)锥形:双头双螺,适用于坚硬基岩。双头单螺,适用于风化基岩、卵石、含冰冻土等。以上钻头配装各种截齿,通过齿型、螺距、螺旋升角的变化又可派生出很多类型的钻头。

  (2)直螺旋钻头:

  a、斗齿直螺:双头双螺,适用于砂土,胶结差的小直径砾石层;双头单螺,适用于砂土、土层;单头单螺,适用于胶结差的大直径卵石,粘性土及硬胶泥。

  b、截齿直螺:有双螺、三螺和四螺,适用于是硬基岩或卵砾石。



  1、2 旋挖钻斗

  按所装齿可分为截齿钻斗和斗齿钻斗;按底板数量可分为双层底斗和单层底斗;按开门数量可分为双开门斗和单开门斗;按桶的锥度可分为锥桶钻斗和直桶钻斗;按低板形状可分为锅底钻斗和平底钻斗。以上结构形式相互组合,再加上是否带通气孔、开门机构的变化,可以组合出几十种旋挖钻斗。一般来说双层底钻斗适用地层范围较宽,单层底的只适用于粘性较强的土层,双门钻斗适用地层范围较宽,单门钻斗只是用于大直径的卵石及硬胶泥。

  1、3 筒式取芯钻头

  目前常见的有两种:截齿筒钻(适用于中硬基岩和卵砾石),牙轮筒钻(适用于坚硬基岩和大漂石)。在筒式取芯钻的两大类钻头中,又带取芯装置和不带取芯装置之分,主要取决于取芯的难度。因为牙轮取芯钻头主要用于硬岩钻进,且钻取的环状面积大,如果有条件的还可以通在在钻头部分加装反循环钻进,以提高钻进效率。

  1、4 扩底钻头

  在桩径不增大桩深不增加的基础上,为了提高单桩的承载力,设计部门往往通过扩底桩来实现,旋挖钻机施工扩底是无需任何改动就可施工,只需选用扩底钻头即可。扩底钻头常用的以机械式为主,这种钻头使用和维护都比较简单,有上开式和下开式的,张开机构一般为四连杆的,用于土层、强风、中风化地层甚至坚硬基岩。由于旋挖钻进是非循环钻进,扩底完成后用清渣桶清渣即可。

  1、5 冲击钻头、冲抓锥钻头

  在钻进大直径卵石、大漂石和坚硬基岩,使用冲击钻头、冲抓锥钻头配合旋挖钻进特别有效,这类钻头的使用是通过旋挖机副钩吊挂来作业,因为要有冲击作用,所以要求副钩具有自由放绳功能效果才能更好。

  1、6 液压抓斗

  目前连续墙和防渗墙的施工工程日趋见多,如果对旋挖钻机稍作改动就可作业,液压抓斗的开闭是通过液压来驱动的,液压抓斗上只有一根油缸,所以只需进出两个油管,一个控制阀即可。

  2、根据地质情况选用钻头

  旋挖钻机主要的功能是在地表形成孔槽,工作对象是岩石,由于所施工的桩孔深度较浅,岩石经过构造运动、自然界的机械和化学的作用,结构、粒度、孔隙率、胶结状况、产状、抗压强度等发生了复杂的变化,加上我国幅原辽阔,所以旋挖钻机工作的对象是特别复杂的。归纳起来有以下几类。

  按岩性分(常见)为泥页岩、砂岩、灰岩、花岗岩等;按成因分岩浆岩、沉积岩、变质岩;按力学特性分为坚固、塑性和松散。那么如何根据地层情况来选用钻头呢?下面分类介绍。

    (1)粘土:选用单层底的旋挖钻斗,如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。
  (2)淤泥、粘性不强土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层,可配用双层底的钻挖钻斗。
  (3)硬胶泥:选用单进土口的(单双底皆可)旋挖钻斗,或斗齿直螺。
  (4)冻土层:含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗,含冰量大的可用锥形螺旋钻头,需要说明的是,螺旋钻头用于土层(除淤泥外)皆有效,但一定有在没有地下水的情况下使用,以免产生抽吸作用造成卡死。
  (5)胶结好的卵砾石和强风化岩石:需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗(粒径较大的用单口,粒径小的用双口)
  (6)中风基岩:配备截齿筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗,或者截齿直形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗。
  (7)微风化基岩:配备牙轮筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗如果直径偏大还要采取分级钻进工艺。

  3、根据旋挖钻机的功能来选择钻头

  如果旋挖钻机具有做连续的功能,可以选配液抓斗或双轮铣进行连续施工。如果副卷扬有自动放绳功能,可选择冲击钻头和冲抓钻头钻进大直径卵石或漂石。如果配备有气室和水龙头可进行气液钻进。如果配备有双动力头或搓管机的可进套管钻进,这是解决流砂、破碎卵砾石、淤泥层的有效工法。

  4、根据其他一些因素选用钻头

  如果沉碴厚度要求比较严格或在进行扩底钻进时,需要配备专门的清碴斗。在进管套钻进时,钻头与套管的间隙小,为了防止钻头挂碰套管和减少抽吸作用,选配钻头时应带有通气孔,钻头上配带有导向装置,开合装置尽量靠近钻头中心,最好是机手一体的。还可以通过选用组合形式的钻头来解决这一特殊问题。

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