旋挖機施工工藝

1、前言隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運用在公路橋梁基礎工程中日益增加，在大中橋梁中的運用顯得愈來愈重要，同時也促進了橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近幾年來，旋挖鉆機是鉆孔灌注樁施工中一種較先進的施工方法，該施工方法主要特點是施工效率高，適用于工期要求緊的工程項目。在成章互通主線跨省道239橋樁基施工中發(fā)揮了充分的作用，同時使現(xiàn)場技術(shù)人員掌握了新技術(shù)，加塊了施工進度，確保了工程質(zhì)量。二   工程概況成章互通主線跨省道239橋位于常州市武進區(qū)嘉澤鎮(zhèn)成章南，橋梁角度90°，橋梁全長692.85m。基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.4m、1.5m，樁長45m、47m

2、、50m、不等，數(shù)量為124根。地基巖土主要以可塑或硬塑狀中偏低壓縮性粘土、亞粘土、中間夾有中密密實狀態(tài)的粉砂層及中密密實狀態(tài)的亞砂土層為主。三   設備特點用于樁基施工的旋挖鉆機是東明TRM140型，其最大扭矩140KN.m，最大旋挖速度6-23rpm，發(fā)動機功率192KW，最大樁徑1500mm。適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工，該鉆機通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點。四   工程施工（一）   施工方案確定根據(jù)該橋址處地質(zhì)情況、施工工

3、期要求緊、施工場地受到限制、環(huán)保等因素，易選用旋挖鉆機成孔。（二）   施工準備施工圖紙的會審，測量放樣，施工場地平整，機械設備、材料的進場。組織施工人員對施工現(xiàn)場進行深入的調(diào)查和研究，收集與施工相關(guān)資料，采用合理的施工組織方法，使樁基施工保持連續(xù)、均衡、有節(jié)奏地進行。機械設備投入旋挖鉆機2臺（東明TRM140型），配備泥漿泵，1625T汽車吊2臺等設備。七   旋挖鉆機TRM140型成孔優(yōu)點(1)   因該鉆機操作由全液壓系統(tǒng)控制，能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項指標全部達到施工規(guī)范要求。(2)  

4、該鉆機適用不同地質(zhì)情況，成孔效率高，約6h左右即可成孔，1天成孔3-4個，是該橋回旋鉆機成孔的5-6倍，因此使用于工期要求緊的工程項目。(3)   孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進度快。(4)   施工噪音低，不污染環(huán)境，使用于環(huán)境保護要求高的施工地區(qū)。八   結(jié)束語通過本次施工，旋挖鉆機施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應性強、環(huán)保的優(yōu)點。由于旋挖鉆機所形成的孔壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機投資較高，但適應性強，最終的經(jīng)濟效益綜合指標還是遠

5、大于回旋鉆機，可見旋挖鉆機是一種理想的施工工藝。旋挖鉆機施工工法通用規(guī)程旋挖鉆機的施工工藝規(guī)范至今尚無國家和行業(yè)標準發(fā)布。目前，旋挖鉆機已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。我國正處在一個大發(fā)展時期，特別是公路橋梁、鐵路、水利、城市發(fā)展，需要大量的樁工機械。旋挖鉆機作為一項新興產(chǎn)業(yè), 具有高效、節(jié)能、低噪音、無污染、適應地層較廣泛等這些無可比擬的優(yōu)點，深得越來越多的施工單位的青睞。但是，根據(jù)不同地質(zhì)情況正確合理地運用工法是保證順利進行旋挖鉆進施工的關(guān)鍵。這對于新進入旋挖鉆機施工行業(yè)的業(yè)主尤為重要。一、施工準備資料準備：    （1）開工前應有相關(guān)部門提供的該工程的地質(zhì)

6、勘察報告、水文地質(zhì)資料、樁基工程施工圖及圖紙會審資料。    （2）施工現(xiàn)場環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構(gòu)筑物、危險建筑物、精密儀器車間等的調(diào)查資料。    （3）主要施工機械及其配套設備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢驗和配合比試驗，對所需的材料必需作材料的物理性能試驗，并委托有資歷的試驗室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗。（4）有效的樁基工程的施工組織設計或施工方案，有關(guān)載荷、施工工藝的試驗參考資料。二、研究工程地質(zhì)情況 做好全面的施工準備，施工前對工程的地質(zhì)、水文情況進行研究是必需的。這對以后施工組

7、織安排和效益預測等有相當幫助。   1:對工程地質(zhì)的可鉆性分析:工程地質(zhì)可鉆性分為土壤可鉆性分析及入巖可鉆性分析兩個方面.土壤可鉆性分析,包括地質(zhì)硬度小于5Mpa以下的工程地質(zhì)情況，其分析時應了解的相關(guān)參數(shù)一般為水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)等土性指標。此時土壤的可鉆性主要表現(xiàn)為土壤顆粒脆性斷裂可切削能力，所使用的斗齒必須是具有鋒快楔入能力的線式刃口刀具。入巖可鉆性分析，應考慮巖石的成因和種類，巖石顆粒的大小和形狀，巖石的構(gòu)造及裂隙發(fā)育情況，膠結(jié)的性質(zhì)及膠結(jié)形式等等。一般應了解巖石的壓入硬度、研磨性、彈塑性三個方面的指標。此時，巖石的可鉆性主要表現(xiàn)為巖石顆粒的可斷裂破碎能力。巖

8、石破碎的典型方式有兩中：脆性剪切碎巖和動載沖擊碎巖。 脆性剪切碎巖廣泛使用于巖石裂隙發(fā)育充分的地質(zhì)情況，其機理是在巖石顆粒邊界處利用兩向力即加壓力和扭矩或多維應力共同作用產(chǎn)生搓移式剪切從而導致巖石破碎的一種準靜載破巖方式。常用的碎巖工具應具有點式或圓球形切削刃面。例如裝有子彈頭的短螺旋鉆頭，嵌巖筒鉆等等都是較常用的有效工具。動載沖擊碎巖是利用沖擊器的沖擊功來加速巖石顆粒邊界處裂隙的發(fā)育和增大巖石脆性從而實現(xiàn)斷裂碎巖的一種方式。相對其它碎巖方式來說，具有單位體積比能耗小，破巖效率高的優(yōu)勢。常用的方式有振動錘、振動鎬、沖擊錘，落錘、牙輪鉆頭、爆破器、射流沖擊器等。氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔

9、工法兼具脆性剪切破巖和動載沖擊碎巖的一些基本特征，詳情見后述章節(jié)。2：編制施工作業(yè)指導書編制施工作業(yè)指導書的目的是為了制訂施工時護壁穩(wěn)定和提高作業(yè)效率、降低工程成本的最優(yōu)方案，一般應從硬件配置和參數(shù)設計兩個方面來考慮。 硬件配置：針對不同的地質(zhì)情況，應該對鉆機、鉆桿、鉆具、斗齒、護筒、泥漿、清孔工具、監(jiān)理檢測等施工機械與設備進行選擇和優(yōu)化。 參數(shù)設計：針對不同的地質(zhì)情況和施工設備，優(yōu)化考慮施工的方式、鉆進參數(shù)、質(zhì)量控制措施等等。如是否采用接力鉆削，土壤切削、巖石鉆削時加壓方式，鉆進扭矩，鉆頭轉(zhuǎn)速，進尺速度，監(jiān)理檢測質(zhì)量控制指標等等。詳情見后述章節(jié)。三、施工機械與設備   測

10、量儀器（如全站儀、水準儀）、起重機、旋挖鉆機、電焊機、泥漿泵等機械設備須有出廠合格證。中小型等機具的要求（1）起重機：機體安裝堅實平穩(wěn)，各類離合器、制動器、鋼絲繩、防護罩必須安全、可靠有效；操作手應持證上崗；（2）手持電動工具： 必須單獨安裝漏電保護器；防護罩安全有效；外殼必須有接地或接零；橡皮線不準破損。（3）電焊機：  有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保護；一、二次線接線處應有齊全的防護罩；二次線應使用線鼻子；配線不許亂搭、亂拉，焊把絕緣良好；焊工持證上崗。（4）氣瓶：各類氣瓶有明顯的色標和防震圈，不準在露天曝曬；乙炔氣和氧氣瓶距離應大于5m；乙炔氣瓶在使用時必須裝回火防止器

11、；皮管應用夾頭緊固；操作人員必須持證上崗。（5）泥漿泵三臺：3千瓦一臺，也可選用潛水泵；7.5千瓦一臺；12.5千瓦一臺。水管與泥漿管根據(jù)現(xiàn)場所需購置，管徑根據(jù)每臺泵出水口配置。四、場地布置原則根據(jù)設計要求合理布置施工場地，必須落實四通一平，即路、水、電和通信通；先平整場地、清除雜物、換除軟土、夯打密實。在進行場地整平后，組織有資格的測量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字保護樁，做好測量復核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時，使便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時，將場地平整夯實，清除雜物；場地位于淺水時，采用筑島后在頂面安置鉆機

12、，筑島頂面高出施工水位1.0m左右；鉆機底盤不宜直接置于不堅實的填土上，以免產(chǎn)生不均勻沉陷；鉆機的安置應考慮鉆孔施工中孔口出土清運的方便。1樁位放樣：按“從整體到局部的原則”進行樁基的位置放樣，進行鉆孔的標高放樣時，應及時對放樣的標高進行復核。采用全站儀準確放樣各樁點的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。2、鉆機就位      鉆機就位時，要事先檢查鉆機的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機工作正常。保證樁位附近平整，把鉆機開到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端正對樁位標注點。鉆機停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在34.5m之間。在允許的情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減小鉆機

13、自重和提升下降脈動壓力對孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。3、埋設鋼護筒    在準確放樣的前提下埋設護筒，應符合埋設護筒的方法和要求，如果鉆孔是在陸地上進行的，則一般采用挖坑法，比較簡單易行。鋼護筒埋設工作是旋挖鉆機施工的開端，鋼護筒平面位置與垂直度應準確，鋼護筒周圍和護筒底腳應緊密，不透水。埋設鋼護筒時應通過定位的控制樁放樣，把鉆機鉆孔的位置標于孔底。再把鋼護筒吊放進孔內(nèi)，找出鋼護筒的圓心位置，用十字線在鋼護筒頂部或底部，然后移動鋼護筒，使鋼護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒垂直。此后即在鋼護筒周圍對稱地、均勻地回填最

14、佳含水量的粘土，要分層夯實，達到最佳密實度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護筒底土層不是粘性土，應挖深或換土，在孔底回填夯實300-500mm厚度的粘土后，再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方，夯填時要防止鋼護筒偏斜。護筒上口應綁扎木方對稱吊緊，防止下竄。 在易縮徑的淤泥質(zhì)粘土和易垮孔的松散雜填土地層和沙層以及嚴重透水地層必須使用 長護筒或全護筒護壁，下護筒的方式有兩種：1、振動錘下護筒：用汽車吊或履帶吊吊掛電動或液壓振動錘夾持護筒高頻振動使護筒周邊沙土液化重力作用下護筒順利切入。優(yōu)點是下放和起拔護筒速度快，在成孔時可用干式成孔法或天然水，降低造漿成本。是開始下護筒時需

15、注意調(diào)整垂直度。2  動力頭驅(qū)動器下護筒： 利用動力頭反正轉(zhuǎn)搓動和加壓油缸加壓使護筒切入土中。操作方便，并能確保護筒埋置夯實性，縮短挖坑埋置時間，提高成孔效率。五、泥漿制備旋挖鉆機的特點與傳統(tǒng)的正反循環(huán)鉆機相比，旋挖鉆機具有成孔速度快的特點，其工藝優(yōu)點為：（1）孔壁不會產(chǎn)生泥皮。因為成孔過程一直都受鉆斗的刮擦；（2）在孔壁上形成較明顯的螺旋線。這兩點有助于增加樁的摩阻力，提高樁的質(zhì)量。缺點：因為不能形成泥皮，護壁性不好，容易縮徑、垮孔。在鉆孔灌注樁的施工過程中,為了防止坍孔,穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴,采用澎潤土制備成泥漿進行護壁。泥漿護壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力,

16、以確保孔壁的穩(wěn)定,所以泥漿的比重則起到保持這種壓力差的關(guān)鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過小,泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大,則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難,使成樁質(zhì)量難以得到保證。要充分發(fā)揮泥漿的作用,其指標的選取是非常重要的。就要求在實際工程的施工中,根據(jù)工程地質(zhì)具體情況,合理地控制不同土層中泥漿的指標。（1）穩(wěn)定液的原材料:穩(wěn)定液應具有良好的物理性。能、流變性能和穩(wěn)定性能。主要指標為密度、粘度、PH值、含砂量等。其中膨潤土的質(zhì)量標準參見鉆井液用膨潤土SY5060-85?？刂颇酀{的粘土應選擇粘粒含量大于50%，塑性指標大于20，含砂量小于5%，二氧

17、化硅與三氧化二鋁含量的比值為3-4倍的粘土為宜。穩(wěn)定液的主要材料見表1。（2）穩(wěn)定液的配合比應按地基土的狀況、鉆機和工程條件來定。一般100L的水需加8kg的膨潤土，對于粘性土層，膨潤土可降低到34kg。由于情況各異，穩(wěn)定液的性能指標和配合比，必須根據(jù)地層特性、造孔方法、泥漿用途而有所變化（表2）。工程上所用穩(wěn)定液的性質(zhì)表（3）穩(wěn)定液粘度的選取 鉆斗鉆成孔法為了防止孔壁坍塌，所用穩(wěn)定液的必要粘度參考值如表3。表3鉆斗鉆成孔法穩(wěn)定液的必要粘度參考值 六、鉆頭的類型及應用旋挖鉆頭實際上就是一個盛土的筒式容器，只是在斗的下側(cè)焊接切削土壤的刀片或刃口。隨著旋挖鉆進工藝的推廣應用，旋挖鉆機施工

18、遇到沙層、硬巖基層、卵礫石層等各種復雜地層，旋挖鉆機的應用也受到了一定限制。在施工中根據(jù)地質(zhì)報告反饋的地層選用不同的鉆頭，可以提高施工效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。鉆具選用不合適會導致鉆具消耗增加，浪費設備動力能源，還可能會因成孔速度慢而導致孔內(nèi)事故。鉆頭的類型很多，常用分為兩大類 (1)回轉(zhuǎn)鉆頭:a單底土斗b雙底撈砂斗 (2)嵌巖鉆頭:a短螺旋鉆頭b嵌巖筒鉆c牙輪鉆頭鉆具應有一定的剛度，在鉆進中或其他操作時，不產(chǎn)生移動和搖晃，鉆具的安裝應符合生產(chǎn)廠家的標準。施工前，了解施工地質(zhì)情況選用合理的鉆具。在一般地層情況下可選用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭，也就是第四紀地層。施工時可配用短螺旋鉆頭、回轉(zhuǎn)斗，嵌巖鉆頭等各種

19、規(guī)格的鉆頭。根據(jù)不同的土壤、地質(zhì)條件選擇應用的鉆具：回轉(zhuǎn)鉆頭，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風化巖層。嵌巖螺旋鉆頭，適用于碎石土、中等硬度的巖石及風化巖層。巖心回轉(zhuǎn)斗，適用于風化巖層及有裂紋的巖石。鉆頭規(guī)格由用戶據(jù)實際工程的情況選購選配。鉆斗的斗齒前角選取 旋挖鉆機工作時的壓力、扭矩傳遞為： 壓力：動力頭油缸動力頭鉆桿鉆頭切削刀；扭矩：動力頭馬達動力頭轉(zhuǎn)盤鉆桿鉆頭切削巖土。從整個旋挖鉆機工作過程來看，將鉆機的動力轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕に璧膲毫团ぞ氐拇笮?，在每臺鉆機出廠以后就已經(jīng)確定下來，而傳輸過程中的壓力和扭矩的利用率則取決與鉆桿和鉆頭，鉆斗的關(guān)鍵參數(shù)是斗齒刃前角，對于相

20、同的地層使用同一鉆進扭矩，不同的斗齒刃前角度，鉆進效率不同。因此，只有選擇合適的刃前角，才能提高進尺效率。經(jīng)過大量的試驗：對于硬度較小的第四地層、強風化層和少冰凍土層，鉆比較松軟的地層時斗齒刃前角應稍大些，選取45°65°為宜；鉆比較硬的地層時斗齒刃前角應稍小些，選取25°45°為宜。七、旋挖鉆機鉆桿結(jié)構(gòu)及其應用 使用旋挖鉆機鉆孔，首先遇到的是地質(zhì)情況（地層硬度）。現(xiàn)把地層硬度由軟到硬排列如下： 1.淤泥層；2.泥土、（泥）砂層；3.卵（漂）石層；4.強風化巖層；5.中風化巖層；6.弱風化巖層；7.微風化巖層；8.基巖層。1、鉆桿的類型根據(jù)鉆孔時采用的鉆

21、進加壓方式不同，鉆桿分為三種類型：摩擦加壓式鉆桿（簡稱：摩擦桿）、機鎖加壓式鉆桿（簡稱：機鎖桿，又稱：凱式鉆桿）和組合加壓式鉆桿（簡稱：組合桿）。摩擦式鉆桿（見圖1）一般用于較軟地層的鉆孔施工，可鉆進淤泥層、泥土、（泥）砂層、卵（漂）石層。機鎖式鉆桿（見圖2和圖3）不但可用于軟地層，也可用于較硬地層施工。機鎖式鉆桿可鉆進淤泥層、泥土、（泥）砂層、卵（漂）石層和強風化巖層。2、鉆桿的提升和伸放鉆桿在完全縮進狀態(tài)被安裝到旋挖鉆機上，整根鉆桿的重量通過最內(nèi)一節(jié)桿的扁頭和提引器相連接作用在主卷揚鋼絲繩上。最內(nèi)一節(jié)桿通過焊接（或安裝）在其上的圓盤和安裝的彈簧、彈簧座（托盤）將其它各節(jié)桿托起（彈簧座的外徑

22、與一桿鋼管外徑相同）。鉆桿下放（伸出）：鋼絲繩下放，鉆桿由于自重整體下降，1桿在動力頭內(nèi)鍵套內(nèi)滑動下降。當1桿上的減振環(huán)碰到動力頭上平面時，1桿被動力頭托住，停止下降；鋼絲繩繼續(xù)下放，其余各節(jié)桿在重力作用下一起繼續(xù)下降。當?shù)?節(jié)桿的擋環(huán)碰到1桿下管內(nèi)鍵上端面時，2桿被1桿擋住，停止下降；鋼絲繩繼續(xù)下放，其余各節(jié)桿在重力作用下一起繼續(xù)下降。當?shù)?節(jié)桿的擋環(huán)碰到2桿下管內(nèi)鍵上端面時，3桿被2桿擋住，停止下降。如此繼續(xù)，直到各節(jié)桿全部伸出，將安裝在最里邊一節(jié)桿方頭上的鉆具下放到孔底。由此可見，各節(jié)鉆桿的伸出（下放）是由外向里進行的。鉆桿提升（縮進）：（以5節(jié)桿為例）每次鉆進結(jié)束后，鋼絲繩提升，5桿帶

23、著鉆具一起向上提升，同時5桿向4桿內(nèi)縮進。當5桿完全進入4桿內(nèi)時，安裝在5桿上的彈簧座（托盤）將4桿托起，帶著4桿一起上升，同時4桿、5桿一起向3桿內(nèi)縮進。如此繼續(xù)，直到5、4、3、2各節(jié)桿全部縮進1桿內(nèi)，并且1桿也被彈簧座托起在動力頭內(nèi)鍵套內(nèi)滑動上升，直至鉆桿和鉆具全部提出地面。由此可見，各節(jié)鉆桿的提升（縮進）是由內(nèi)向外進行的。3、 鉆桿扭矩傳遞和加壓原理鉆機在鉆孔作業(yè)時，鉆桿要將動力頭的兩個作用力傳遞給鉆具，一個是圓周方向的旋挖扭矩M（圓周力F）；另一個是軸向的加壓力N。把這兩個作用力從第1節(jié)鉆桿傳遞給第2節(jié)鉆桿；第2節(jié)鉆桿傳遞給第3節(jié)鉆桿最末一節(jié)鉆桿傳遞給鉆具。這兩個作用力的傳遞是靠外面

24、一節(jié)桿下部的內(nèi)鍵和其里面一節(jié)桿的外鍵相互作用完成的。由于摩擦桿和機鎖桿加壓力傳遞的作用原理不同，故分開論述。下面均以第1、2節(jié)鉆桿為例論述各節(jié)鉆桿傳遞旋挖扭矩和加壓力的原理。注：在使用機鎖鉆桿時，要警惕鉆桿每節(jié)的鎖點是否解開，建議在每次每斗上提前將根據(jù)鉆進深度逆向旋轉(zhuǎn)。也可按每節(jié)鉆桿一圈逆旋，如第三節(jié)已抽出就三圈，即可有效的保證每節(jié)的鎖點解開。八、旋挖鉆進成孔工藝 鉆進成孔: 旋挖成孔首先是通過底部帶有活門的桶式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復，不斷地取土卸土，直至鉆至設計深度。對粘結(jié)性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進工藝，

25、無需泥漿護壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護壁鉆進工藝，向孔內(nèi)投入護壁泥漿或穩(wěn)定液進行護壁。成孔前必須檢查鉆頭保徑裝置,鉆頭直徑、鉆頭磨損情況,施工過程對鉆頭磨損超標的及時更換。成孔中,按試施工確定的參數(shù)進行施工,設專職記錄員記錄成孔過程的各種參數(shù),如鉆進深度、地質(zhì)特征、機械設備損壞、障礙物等情況。記錄必須認真、及時、準確、清晰。旋挖鉆機配備電子控制系統(tǒng)顯示并調(diào)整鉆桿的垂直度,通過電子控制和人工觀察兩個方面來保證鉆桿的垂直度,從而保證了成孔的垂直度。鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進尺速度:由硬地層鉆到軟地層時,可適當加快鉆進速度;當軟地層變?yōu)橛驳貙訒r,要減速慢

26、進;在易縮徑的地層中,應適當增加掃孔次數(shù),防止縮徑;對硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進,以提高鉆進效率;砂層則采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進并適當增加泥漿比重和粘度第四紀地層地表覆蓋土、淤泥、粘土、淤泥質(zhì)亞粘土、砂土、砂層等較軟的地層統(tǒng)稱為第四紀地層。這類地層一般比較松軟，可選用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆斗鉆進。像地表土、淤泥質(zhì)亞粘土、粘土層在干性狀態(tài)下膠結(jié)性都比較好，在干孔鉆進下可用單底板土層鉆斗鉆進，也可以用雙底板撈砂鉆斗和土層螺旋鉆頭鉆進；若在濕孔鉆進條件下，因土遇水的膠結(jié)性能變差，一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進以便于撈取鉆渣。淤泥層一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進。砂土層和砂層的膠結(jié)性能都比較差，不管干孔鉆進還是濕孔鉆進均用雙底板撈砂

27、鉆斗鉆進。對于含水豐富的流砂、流泥等易坍塌地層，采用雙底板撈砂鉆斗鉆進。卵礫石、風化基巖等硬地層砂卵石、卵礫石、泥灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r、泥巖、頁巖等硬巖層，因地層分布密度較大，摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭無法完成鉆孔設計。此類巖層應選用機鎖桿和短螺旋鉆頭。根據(jù)鉆進地層不同，短螺旋鉆頭分為嵌巖短螺旋鉆頭和土層短螺旋鉆頭兩類。按其頭部結(jié)構(gòu)形式分，短螺旋鉆頭又可分為錐頭短螺旋鉆頭和平頭短螺旋鉆頭。一般情況，嵌巖短螺旋鉆頭多為錐頭形式，土層短螺旋鉆頭多為平頭形式。錐頭短螺旋鉆頭根據(jù)錐頭結(jié)構(gòu)形式的不同和鉆頭導程的多少又可分為單錐單螺旋鉆頭、雙錐單螺旋鉆頭以及雙錐雙螺旋鉆頭3種。嵌巖短螺旋鉆頭所用切削具為頭部鑲焊有鎢鈷

28、硬質(zhì)合金的截齒，主要用于鉆進風化基巖、膠結(jié)性較好的卵礫石地層及永凍土層。土層短螺旋鉆頭所用切削具為耐磨合金鋼斗齒或斗齒加截齒，主要用于鉆進地下水位以上土層、砂土層和粒徑不大的礫石層。一般的泥巖也可用土層短螺旋鉆頭，如：全風化及強風化。對于硬度較大的基巖地層、大的漂石層以及硬質(zhì)永凍土層，直接用短螺旋鉆頭或旋挖鉆斗鉆進都比較困難，需要嵌巖筒鉆配合短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進。嵌巖筒鉆分為取芯巖石筒鉆和不取芯巖石筒鉆兩種。取芯巖石筒鉆除了筒體下端焊有子彈頭截齒外，筒體內(nèi)壁上裝有承托巖芯的合頁片。不取芯嵌巖筒鉆則沒有承托巖芯的合頁片。嵌巖筒鉆的主要作用在于對孔內(nèi)巖芯的圓周進行松動掏空，為以后下入嵌巖

29、短螺旋鉆頭破碎巖芯創(chuàng)造破碎自由面。對于層理發(fā)育且各向異性的硬巖地層，用嵌巖筒鉆配合嵌巖短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進，能有效地預防孔斜及提高工作效率. 砂卵石、卵礫石層比一般的第四紀地層硬度大，鉆進難度較大。這類地層中若沒有粒徑太大的孤石、漂石，一般可選用機鎖鉆桿和雙底板撈砂鉆斗鉆進。但這類地層的研磨性比較強，所以鉆斗斗齒的消耗會比較大。當碰到有大孤石（漂石），則下入嵌巖短螺旋鉆頭鉆進，一般能把大孤石攪碎或?qū)⒄麄€孤石（漂石）帶出孔口。鉆進卵礫石地層，嵌巖短螺旋鉆頭的錐頭結(jié)構(gòu)形式和錐度大小的選擇主要取決于卵礫石粒徑的大小和地層硬度，粒徑大選用單錐頭形式(單錐頭形式的錐頭葉片空間比雙錐頭形式的大，

30、但是帶渣能力前者比后者差)，這樣才能使大粒徑卵礫石被旋入螺旋葉片內(nèi)；粒徑小則選用雙錐頭形式易于帶起鉆渣。地層硬度大則選用小錐角形式的鉆頭；硬度小則選用大錐角形式鉆頭。對于強風化基巖，如：泥灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r、泥巖、頁巖等硬巖層，采用嵌巖短螺旋鉆頭鉆進，配合用嵌巖筒鉆（主要作用在于對地層進行松動，取芯是次要功能，所以一般采用不取芯巖石筒鉆）以及用雙底板撈砂鉆斗清渣。旋挖鉆機在鉆進時，根據(jù)地層選用鉆斗的同時，還要注意在鉆進時進尺的控制。在使用旋挖斗時依據(jù)斗體的容量，一般在斗體三分之二為合適。進尺深度根據(jù)樁直徑而定，也要根據(jù)地層的密度控制進尺深度。進尺過多，導致卸土困難，還會導致埋鉆卡鉆的事故發(fā)生。過

31、少會延誤施工進度與設備、能源的消耗，成本提高，降低了效益。九、旋挖鉆機氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔 反循環(huán)鉆具適合于堅硬地質(zhì)和巖層。刀具一般為：牙輪滾刀和楔齒滾刀。有全截面反循環(huán)鉆具和環(huán)面反循環(huán)鉆具。1、工藝原理旋挖鉆機氣舉反循環(huán)又稱氣壓反循環(huán)。其基本原理是壓縮機通過旋挖鉆機動力頭下面的隨動氣龍頭及配套送氣管路將壓縮空氣送至孔底牙輪或滾刀鉆頭的氣水混合室，并使空氣與鉆頭吸渣管內(nèi)的水合物，從而形成比重小于吸渣管外泥水混合物的氣水混合物。在不同比重形成的壓力的作用，吸渣管內(nèi)的氣水流挾帶巖屑派離孔底沉淀在鉆頭上部集渣筒內(nèi)或直接排到孔外沉淀池內(nèi)。沉淀析出的水以自流的方式向鉆頭與孔壁的環(huán)狀間隙直至孔底，形成

32、往復循環(huán)。2、工藝特點 適應旋挖鉆機加壓能力大特點，鉆進效率較其他鉆進方式高。 旋挖鉆機采用氣舉反循環(huán)鉆進工藝，孔底大塊巖石渣都能排離孔底，無巖石二次破碎現(xiàn)象，鉆進效率高。 鉆進過程中，鉆頭切削具冷卻效果好，提高鉆頭所以壽命。 工藝操作比較復雜，需要人員較多，并且要求技術(shù)比較熟練。3、旋挖鉆機全斷面破巖成孔的工藝設備 設備條件旋挖鉆機氣舉反循環(huán)巖石鉆進設備主要由空氣壓縮機氣壓在0.7,氣量在5立方以上為宜,隨動氣龍頭送風及排渣管路系統(tǒng).孔底全斷面鉆進牙輪滾刀鉆頭. 2孔璧條件旋挖鉆機氣舉反循環(huán)由于是孔底局部循環(huán),細小巖粉不能沉淀在儲藏筒內(nèi),往往在孔底形成粥樣粉漿,巖粉漿循環(huán)擾動使得孔壁難以形成

33、泥皮護壁,所以本工藝要求在地質(zhì)比較穩(wěn)定的條件下使用.在孔壁不穩(wěn)定,如有松散層,流沙層的情況下,要求下鋼或尼龍護筒到基巖面上,以防塌孔形成孔下事故.4、設備的安裝（1）氣龍頭的安裝氣龍頭到達現(xiàn)場后，應立即焊接吊耳與鉆機動力頭運動件相連，同時焊接反扭桿，使氣龍頭中間外圈側(cè)耳與鉆機桿或動力頭機座相連，傳遞氣龍頭旋轉(zhuǎn)時的反扭矩。氣龍頭進氣口也應用快速接頭和膠管與空氣壓縮機相連。（2）進氣膠管的連接將膠管的快速接頭分別焊接于氣龍頭出氣口閥門下接頭和鉆頭氣管接頭上，中間用合適長度的膠管相連，形成進氣通道。5、鉆進工藝參數(shù)（1）加壓力旋挖鉆機工作效率取決動力頭扭矩與加壓，對于滾刀鉆頭，原則上加壓力越大工作效率越高，但要考慮鉆機的加壓能力及鉆桿的承受能力。（2）轉(zhuǎn)速旋挖鉆機鉆進硬巖時轉(zhuǎn)速以815轉(zhuǎn)/每分鐘為宜，不可過快或過慢，過緩則鉆進效率太低，或快則造成孔底泥漿渦動過大，沖刷孔壁，同時容易使鉆機鉆桿擺