影響旋挖鑽機鑽進效率的五個因素

旋挖鑽機的鑽進效率是指在正常工作時,所鑽樁孔的總深度與所費總時間之比。影響旋挖鑽機鑽進效率的因素有:孔徑、孔深、地層情況、鑽杆型式及鑽具選配等。
1.孔徑對旋挖鑽機鑽進效率的影響
目前旋挖鑽機最常用的是旋挖鑽鬥,桶體中空,下部有2個進土鬥門。在鑽進時,鑽碴通過鑽齒切削從鬥門進人桶體內,在下部鑽碴的推力下,上部碴土逐漸上升進入桶內,直至裝滿桶體。鑽孔直徑大小影響鑽進效率的主要有兩點,一是碴土進入鬥門的速度,二是碴土在桶體內上升的速度。首先碴土進人鬥門速度與鬥門進土麵積有關,鑽孔直徑越大,鬥門進土麵積越大,進土速度越大;其次碴土在鬥體的上升速度與很多因素有關,最主要的是:
(1)碴土的重量;
(2)桶壁與碴土的粘附力。
很顯然,鑽孔直徑越大,碴土的重量越大,但桶壁與碴土的粘附力會減小;當鑽頭直徑減小時,碴土重量減輕,但桶壁與碴土的粘附力則會增大。
當然還有一些其他因素,如鑽桶的形狀、鑽桶表麵的摩擦係數、碴土的含水量等,都會影響碴土在桶體的上升速度。
2.孔深對旋挖鑽機鑽進效率的影響
旋挖鑽機施工中每當鑽頭裝滿土後都要提鑽卸土,然後再把鑽具下到孔底。顯然孔深越小,效率越高。
3.地層對鑽進效率的影響
地層對鑽進效率的影響主要表現在地層鑽進的難易程度(地層的可鑽性)和卸土的快慢。
3.1地層的可鑽性
地層的可鑽性是一個複雜的指標,國內外地質鑽探專家把地層按鑽進的難易程度進行分級,我國是參照前蘇聯的分級法,把地層分為12個級別,級別越大可鑽性越差。由於在大口徑灌注樁孔的施工中對地層的可鑽性還沒有分級,所以對應不同的地層的鑽進工藝就沒有統一標準和規範。旋挖鑽機樁孔施工的碎岩和攜粉的機理與地質鑽探還是有區別的,旋挖鑽機主要是通過切挖把所鑽地層分割成大塊岩碴,然後裝進鑽頭體內,而地質鑽探主要以衝磨把地層磨成細小顆粒,通過衝洗液攜帶到地麵。所以旋挖鑽機施工地層的可鑽性指標,最主要的是地層的杭壓強度,隻要鑽機所施加的鑽壓大於地層的抗壓強度,鑽齒就能壓入地層,從而切割成塊,作用在鑽齒的壓強一定要大於地層的抗壓強度,即F/S>G式中 F——壓力;S——鑽齒接觸孔底的麵積;G——地層的抗壓強度。
如果滿足以上條件,再優化其他因素,鑽進效率就會大大提高,如調整回轉速度及鑽齒角度等。由上可知,地層越硬,鑽進效率越低,因為所需鑽壓變大,在壓力一定時使地層破碎的時間加大。
3.2卸土因素對鑽進效率的影響
由於所鑽地層的成份、結構、含水量等不同,造成鑽碴的粘性不同,當鑽碴裝滿鬥體提出地麵卸土時,其粘性越大,卸土所需時間就越長。
4.鑽杆的選擇對鑽進效率的影響
旋挖鑽機常用鑽杆分為兩大類一摩阻式和機鎖式,摩阻式鑽杆主要是靠鑽杆鍵條的之間的摩擦力產生鑽壓,此種鑽杆的特點是:隨鑽隨加壓,無需找加壓點,提鑽杆時無需解鎖,操作方便,提、下鑽具速度高,但加壓力小,在較軟地層鑽進中使用該類鑽杆效率高;機鎖式鑽杆是通過鑽杆每層之間的加壓點,對接後把動力頭的加壓力傳到孔底鑽具上形成鑽壓,此類鑽杆的特點是:鑽進時隻有在各層之間的加壓點對接後才能產生最大鑽壓,提升鑽杆時需先解鎖,且提、下鑽速度慢,適合於較硬地層。
5.鑽具選配對鑽進效率的影響
旋挖鑽機所用鑽頭種類很多,結構千變萬化,對於不同設備機型、不同施工方法和不同地層,要選用不同的鑽頭。目前旋挖鑽機常用的鑽頭有以下6大類:螺旋鑽頭、旋挖鑽鬥、筒式取芯鑽頭、擴底鑽頭、衝擊鑽頭和衝抓錐鑽頭,每一大類中又有很多品種。鑽具的選配對旋挖鑽機鑽進效率影響很大,應根據所鑽地層選取最適合的鑽頭獲得鑽進效率最大化。

灌注樁最常用的旋挖鑽機
旋挖鑽機被譽為“綠色的施工工藝”

旋挖鑽機施工是一項技術性很強的係統工程,隻有充分了解設備性能、所鑽地層、場地條件、鑽具選擇、操作規程等,製訂出一套科學的施工方案,才能展現出旋挖鑽機施工質量和施工效率高的綜合優點。