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旋挖钻机入岩能力有多强

时间:2022-07-27 16:53:36发布者:湖南华湘永固小宇 浏览量:

1.旋挖钻机施工概述。

旋挖钻机是一种用于建筑基础工程成孔作业的桩工机械,具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、稳定性能高、适用性强等优点。它已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。旋挖钻机是一种高度集成的桩基施工机械,起源于国外矿山机械,采用一体化设计。履带式360°旋转底盘和桅杆钻杆一般为全液压系统。特有桶形钻头直接取土出渣,无需连接长钻杆,钻孔时孔口注浆以保持孔内泥浆高度,可大大缩短成孔时间。由于自动垂直度控制和自动回位控制,可以保证成孔的垂直度和孔位。桶钻取土过程中对孔壁的扰动较小,桶钻周围设有溢浆孔,溢出泥浆可起到护壁作用。对具有大扭矩动力头和自动内锁伸缩钻杆的旋挖钻机,可适应我国大部分地区的土壤地质条件,包括淤泥层、粘性土、土壤、粉质土、(泥)砂层、卵砾石、卵(漂)石层、强风化岩层、冻土、风化基岩等。目前,旋挖钻机的大施工孔径为4.0m,深度为90m。

2.岩石特性和岩石破碎理论。

2.1岩石特性。

岩石是岩块和岩体的总称,是各向异性、非均质、不连续的物质。大多数岩石在常温常压下是脆性材料,但随着压力和温度的增加,岩石的强度会从脆性转变为韧性。

岩石的强度是指岩体在外部载荷下抵抗变形的能力。岩石的强度一般用单轴抗压强度、抗拉强度和抗剪强度来表示,其中抗剪强度和抗压强度是确定岩石工程稳定性的主要因素。

当岩石在没有围压的情况下被纵向压力压缩时,单位面积上的载荷称为单轴抗压强度。抗剪强度是指岩石在外力作用下达到破坏时的极点剪应力。库伦纳维标准通过大量实验证明,岩石在受压时会表现出极点的抗破坏能力,而岩石的抗剪强度极点只有抗压强度极点的10%左右。下表列出了常见岩石不同强度的对比关系。

岩石性质。

岩石强度在不同载荷方式下的相对值。

岩石的强度受加载速度的影响也很明显,主要表现在随着加载速度的增加,岩石的强度会大大提高。但目前一般认为,当钻具冲击岩石的速度不超过5m/s时,岩石的力学性能不会发生本质性变化。

2.2岩石破碎。

目前,岩石破碎的主要方法有三种:冲击破岩、磨削破岩和切割入岩。

冲击破岩:根据理论分析,只有当作用在岩石上的压力超过岩石单轴抗压强度极点的30%~50%时,岩石才能成功破碎。因此,在压力达到岩石破碎强度极点之前,可以通过钻具与岩石的多次冲击,使岩石产生裂纹,降低其强度。当岩石强度降低到某个程度时,可以实现岩石破碎。冲击锤是目前常用的设备。

磨削破岩:在较小的压力载荷下,通过旋转钻具与岩石接触产生的摩擦力造成岩石损坏(这种方法实际上是一种磨削作用)。这种方法岩石破碎速度慢,岩石破碎颗粒细,钻具磨损严重。目前市场上常用的设备是正(反)循环钻。

剪切破岩:根据库伦-纳维标准,岩石的抗剪强度极点仅为抗压强度极点的10%左右,因此用剪切法破碎岩石是有用的。以旋转钻进为主要方法的施工设备,如果在钻进的同时在钻具上实现压力加载,使钻具截齿切入岩石(旋转钻机进行硬岩施工时,以配套截齿钻进为主),可以在旋转扭矩的作用下实现岩石的剪切和破碎。

旋挖钻机根据岩石剪切破碎的条件,具备岩石剪切破碎的基本条件。在加压载荷的作用下,旋挖钻机的钻具可以通过动力头的驱动来切割破岩。加压系统的加压力通过钻杆传递,使钻具截齿切入岩土,利用钻具旋转产生的扭矩对岩石进行剪切和破碎。

三、旋挖钻机的入岩原理。

3.1旋挖钻机破岩的原理是:通过加压将钻具截齿压入岩石,在强力头输出扭矩的作用下,使岩石产生剪切破碎。旋挖钻机在施工过程中,通过动力头的旋转驱动钻杆,带动钻具旋转。在加压载荷和旋转扭矩的作用下,钻具与岩石的接触面之间会产生剪切力,从而实现切割破岩。

钻杆上通常有三到四个锁点,每个钻杆可以通过机器锁点锁定,加压力全部传递给钻具。加压载荷传递效率高,能在钻具与岩体之间产生较大的剪切力,实现硬岩的钻入。
为您解析旋挖钻机入岩能力

3.2钻具截齿布置合理。

从岩石剪切破碎的原理可以看出,旋挖钻机剪切破岩时,钻具的截齿不仅受到钻具旋转时的运行阻力,还受到加压载荷的压入阻力。在相同加压载荷的作用下,如果减小截齿的切入角度,将截齿从线接触或面接触改为点接触,钻具与岩体的接触面积可以大大降低,截齿切入岩石的能力可以提高。通过对大量试验数据的分析,斗齿的切入角度应稍大,以45~60°为宜;钻入较硬的地层(花岗岩层)时,斗齿的切入角度应稍小,以25~45°为宜。

截齿布置类型。

四、结束语。

旋挖钻机厂家根据土层钻入淤泥层、粘土、土壤、粉末土壤、(泥)砂层时,用普通钻具抓斗进行旋挖作业,遇到卵(漂)石层、强风化岩层、冻土、风化基岩等地层时,用金刚石截齿钻具切割钻入。钻孔进入设计孔深后,取下金刚石截齿钻具,换成可闭合的抓斗进行碎石抓取,直到达到设计沉渣厚度,才能完成钻孔任务。

桩基是目前各种工程中常用的重要基础形式之一,其中钻孔灌注桩因其施工工艺成熟、稳定性高、地层适应性强而被广泛应用于高层建筑和大中型桥梁工程施工中。但由于传统的钻机主要是旋转循环钻机和冲压钻机,由于钻机本身的结构特点和施工工艺特点,钻入速度慢,施工过程中循环泥浆和噪声污染大。近年来,在许多工期紧、环境保护要求高的城市重要建筑施工中,一种新型钻机——旋挖钻机正在逐步取代传统钻机,在高层、高顶层建筑等基础工程施工中发挥着重要作用。因此,我们选择旋挖钻机作为本工程各种桩的钻具。

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