旋挖工艺.docx

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旋挖工艺

旋挖工艺

近二十多年来，国家实行改革开放政策，快速地推动了经济发展和社会进步，发展基础设施是社会生产和强国富民的基本物质条件，也是众多发达国家必行之路，由此可见基础设施对国家的发展，经济，民众的生活起着举足轻重的作用。

在众多基础工程中,旋挖钻机以其优越的性能、方便安全.节能环保等特点，在基础设施领域广泛应用。

在国外旋挖钻机已有半个多世纪的发展历程，而我国近年来才得以研发及生产。

由于旋挖钻机扭矩大，轴向压力大，适合我国众多地区施工，为祖国的基础建设做出不可磨灭的丰功伟绩。

但是钻机施工于隐蔽工程，施工工艺又随地质情况而变化，正确地使用钻机并能提高施工效率及质量，降低消耗和杜绝隐患，下面将从旋挖钻机施工工艺入手，详细分析。

旋挖工艺分为四部分组成∶地质、钻斗、泥浆和操作。

一〔地质〕

   由于钻机施工与地质变化密切相关，所以了解并认识地质尤为重要。

地质的种类繁多，对于钻机施工而言不必分得过于详细，旋挖钻机扭矩大，轴向压力大，地质的细微变化是可以忽略不计，针对钻机施工可把地质分为以下几部分∶

〔1〕泥层∶泥层还有软泥和硬胶泥区分等等…一般分布在湖、塘、沟、谷、河漫滩等…，由于软泥含水量较高，细腻柔滑，具有高压缩性和低承载力，钻进时阻力小负荷轻，钻进平稳等特点；但由于软泥较软，孔内十迷以上的泥浆压力较轻，钻进时会出现缩孔现象，以及钻进时负荷轻等原因，钻进时注意钻进深度！

      硬胶泥的密度适中，钻进时钻机会有一定的负荷，硬胶泥对泥浆的质量要求不高，是一种比较常见较好钻进的地质，钻进时注意钻进深度即可，多钻会导致钻斗斗底不能关闭，掉下的渣土会引起打滑现象。

 〔2〕土层∶土层有黄土和粉质土等等…

  黄土是最常见地质之一，也是最受施工欢迎的地质之一，如无地下水位可干钻，也可用清水钻进，钻进平稳，进尺快，无塌方无沉渣是它的特点。

  粉质土是由土和沙组成，对泥浆要求一般，稳定性较好，钻进时侧阻力较高，钻进时加水或泥浆会起到一定润滑效果，从而减少阻力。

 〔3〕沙层∶可分为中沙.粗沙和细沙，沙层对泥浆要求较高，由于沙层摩擦系数高，所以在钻进沙层时阻力较大。

 〔4〕卵石层∶石头被河水冲刷以及相互磨擦、碰撞，便形成了卵石。

卵石的形态与饿蛋相似，俗称鹅卵石。

卵石层以它的直径.密度及卵石层的厚度来区分，其中直径较大的卵石，钻进时需用特殊钻具钻进；卵石层中的卵石密度决定其硬度，密度越高的卵石层越较难钻入！

卵石层的厚度也很关键，当然厚度越薄越好。

由于卵石层中的卵石排列无规则，大小不一，造成断面凹凸不平，钻进时斗齿受力不均匀，震动大，反作用力强容易断齿及憋住等特点。

 〔5〕岩层∶沙岩，中风化等…沙岩属沉积岩，具有抗蚀性，承载能力强,，呈棕红色，另一方面，由于它具有坚硬的物质特性，所以较难钻进；在太阳辐射、气温、水、植物等对岩石的破坏作用叫做风化岩。

由于沙岩和中风化岩层具有较强的胶结性，对泥浆的质量要求不高，成孔后无塌方迹象，钻进负荷重等特点！

如果钻具有缺陷或操作不当较难钻进。

 〔6〕特殊地质

 施工过程中会遇见较为特殊的地质，给施工带来困难，特殊地质包括∶水位承压桩和瞬间漏浆桩。

水位承压桩是地下水位与地势较高的水位相连，水位高低落差而形成的压强。

漏水桩长见于卵石层，又无其它物质搀杂的卵石层内会形成大小不一的间隙，在钻到该地层时，由于间隙过大泥浆无法及时护壁，在泥浆压力的作用下会出现快速漏浆现象。

夹钻

国产钻机使用的钻具多为意大利式锥形钻斗，锥形钻具主要有利于倒渣，但同时也有个缺陷，存在夹钻的可能性。

一。

夹钻定义：

使用锥形双底捞沙或双底入岩时，上提主卷过程中，在斗底没有打开而孔壁较硬时，上面掉下渣土进入钻斗外侧，由于钻斗呈锥形，所以越提越紧被夹住，直到无法上提转动，下放的状态为夹钻。

二。

夹钻因素：

1钻斗呈锥形，如意大利式双底捞沙斗和双底入岩，由于形状导致夹钻

2孔壁较硬的地层，如密实的沙层、沙砾、卵石、砂岩、泥岩和风化岩，这类地质比较坚硬，孔壁不可压缩形变

3没有按照地质属性和地下水情况配制泥浆，或者直接用清水钻进，导致侵蚀软化孔壁，局部塌方而掉下渣土

4回填孔时所用的回填渣土内含较多的石块和卵石，清渣钻进时，部分渣土及卵石会被旋转到钻斗侧面，当提钻时会越提越紧导致夹钻

5经验不足的机手，没有及时得知负载变化，出现异常惊慌失措，硬钻硬提等

三。

预防夹钻：

1只要操作控制的好，锥形与直筒钻斗没有什么区别，一样钻进，一样好倒渣，而直筒钻斗夹钻的几率小

2根据地质和地下水情况调制泥浆，孔内上部的地质，特别是回填土或杂填土，应注意泥浆的粘度及护臂效果

3特别是钻进卵石层时，经常出现漏浆现象，因此需要回填土护壁，而回填土可能就是钻进此桩的渣土，由于里面掺杂着卵石，有导致夹钻的可能性

4：

有经验的机手可以第一时间感觉到主卷上提负载的变化，随之改变操作，预防钻斗被夹死

5钻斗即使被夹死，也没什么可怕的，没有弄清楚原因之前，请不要硬钻硬提，以免提断钢丝绳或扭断钻杆，错过最佳处理方式

6范例：

2004年冬季陕西汉中工地，宝峨BG25钻机，由于没有搅拌泥浆用清水钻进，钻斗上提至24米的位置被夹住，地质是密实的沙层，当时机手不知是什么原因所致，而且钻杆之前有过硬伤，机手硬钻导致钻杆被扭断，更为离奇的是之后采取抽水的做法，导致塌孔，由于威胁到钻机的安全，一时之急便把孔填了！

之后通过两三月时间，采取人工挖孔护壁的方法，把钻杆销取掉，钻杆被提出，钻斗被遗弃在孔内。

据当时取钻杆销的所讲说：

斗底没有打开，钻斗内是空的，因此可以确切的指出此事故为：

夹钻。

通过上述范例可以看出，一个意外夹钻，由于没有得当处理，可以损伤钻杆，丢失钻斗，让钻机停工几个月，打捞费用十万余元，总共损失超过100万。

虽然宝峨使用的是直筒钻斗，但在特定的因素下也会出现夹钻，只是几率大小

卡钻

卡钻与地质、钻斗和操作都有关系，因此几率较小。

一旦发生却令很多机手难以费解，让老板束手无策并造成巨大损失，甚至都搞不清楚是埋钻还卡钻，或者是其它什么原因所导致的？

众所周之在排除故障之前，首先要弄清原因，如果连原因都没弄清楚，又谈何解决呢？

一卡钻定义：

使用双底捞沙或入岩钻斗时，斗底打开后卡死在孔壁，钻杆无法回转，主卷不能上提，钻杆无法下放的状态既是卡钻！

二卡钻因素

1钻斗：

钻斗磨损过度，没有及时保养维护，造成间隙过大，弹簧力度不足，挂钩不牢靠，钻进震动强烈的地质，都能导致斗底打开

2地质：

发生卡钻都是在孔壁较硬的地质，因为孔壁坚硬不容易被扩孔和压缩。

比如：

密实的沙层，沙砾、泥岩、砂岩、风化岩，特别是振动大的卵石层，斗底打开都有卡钻的概率。

3机手：

操作经验少，对地质了解少，工作没责任心，不爱惜钻斗，挂钩没有完全回位而下钻，提升时不能第一时间感知负载变化，得知负载重后硬钻硬提，都会提升卡钻几率。

4缩孔：

硬度与桩径成反比，地质越硬钻出的孔径越小，如果此时斗门打开将很危险

三预防处理：

其实卡钻是非常好预防的

1经常检查钻斗并维修维护，特别是斗底与挂钩的间隙增大后，下钻后斗底重量被孔底承重，导致挂钩很容易被渣土推开或震开

2关闭斗底后，用主卷颠动或左右转动冲击钻斗，如果斗门能经常被振开，说明挂钩不牢固，应检查原因及时维修，以免钻进振动大的地质时斗底被震开

3如果钻进震动较大的地层，应采用低转速轻加压的方式减小振动，钻进硬地层时，注意钻斗磨损情况，及时更换边齿，以免造成缩孔

4提升主卷时，由于负载能改变主卷声音，提升速度变慢，而且负载增大后桅杆会下沉，通过听、看可以第一时间得知负载变化，及时改变操作

5如果上提负载增大，应减速或停止上提主卷，通过深度仪显示而得知钻斗所在的深度及地质情况，同时也可低速转动钻杆看是否有负载，从而得知斗底是否打开

6即使确定斗底已经打开，要沉着冷静，把发动机转速降到最低，通过低流量小扭矩的输出提升主卷，通过听来感觉负载，一旦负载增加立即停止上提，在原地旋转利用打开的斗底扩孔，如果扩孔负载增大，应反转或下放主卷，继续扩孔，以防被卡死。

7斗底打开时，一定要得知所在深度的地质情况。

比如斗底打开在35米深的卵石层，而30以上就都是泥层，所以你只要坚持提升5米，就能排除危险

8无论使用的是摩阻式和是机锁式钻杆，带杆造成的钻杆下落具有很大的冲击力，如果这股冲击力砸落在钻杆托盘上会把斗门震开

9钻斗被卡后，首先用测绳慢慢试探出钻斗的状况，斗内是否有渣土，斗底是否打开，如果确定斗底没有打开，那应该是夹钻

10避免硬钻硬提，预防主卷钢丝绳被拉断，钻杆被扭断，丧失最佳解决机会，而导致巨大损失

11卡钻后需一定的处理时间，因此应保持泥浆粘和水压，预防塌孔保护钻机

12即使被卡死，也有很好的解决办法，如果不确定原因，没有处理经验，请不要轻举妄动

13：

2007年春天曾在郑西客运专线，陕西境内一台220钻机发生了卡钻，已停机两天，经过我仔细分析，大概只用了半小时就解决了卡钻事故，没有损害钢丝绳、钻杆、钻具，可以说是很经典的范例

埋钻

生产过程中由于没有遵守施工规范，存在埋钻的可能性，埋钻事故通常都可以排除，但会当误时间影响进度，而且造成不好的影响。

通常埋钻事故都与泥浆都有着重要联系，因此要想预防埋钻必须从治理泥浆入手。

一定义：

钻斗在孔底处被渣土埋住，无法上提和转动的状态下为埋钻。

二因素：

1没有按照地质情况，地下水情况调制泥浆，导致塌孔掉下的渣土把钻斗埋住

2泥浆质量问题，导致沉渣太多，机手没有经验，清渣时负载轻钻进太深导致埋钻

3钻杆方头断，钻杆销脱落或断掉导致钻斗遗留孔内时间长，由于泥浆质量因素导致沉渣埋钻

4由于机器故障或没柴油了，导致钻斗在孔底时间太长，由于泥浆因素导致埋钻

5由于钻斗为锥形，沉渣进入夹角空隙里，能加剧埋钻

三预防：

1首先了解地质属性和地下水情况，调制出相应需求的泥浆，并严格控制质量，预防塌孔

2即使沉渣太多也没有关系，虽然负载轻，但注意钻进深度就可以预防埋钻

3钻机长期施工过程中，避免左右甩动钻斗，钻不动时避免硬钻，钻进振动大的地质应降低转数和加压力，避免巨大的惯性力和扭矩伤害钻杆，经常检查维护钻杆，特别是钻杆方头焊接处，断掉之前应先有裂痕，因此可以通过检查方式及早发排除；每斗倒渣时需观察钻杆销情况，特别是防脱保险销，不要随意使用一根电焊条做保险，而钻杆销上应有金属垫片，最好使用胶皮垫片，利用胶皮的弹性紧紧地固定把钻杆销，防止左右移动，再加上保险销的存在，达到双级保险的作用

4发现机器有故障需及早处理，避免钻进过程中出现故障导致钻斗停留在孔内；注意柴油使用情况，需要停钻或停机时请把钻斗提出孔内

四处理：

1洗孔：

无论那钟埋钻，都可以通过调配质量高的泥浆，用自吸泵、水泵、气泵、和铁管通过抽吸或冲吹埋住钻斗的沉渣，

2爆破：

如果洗孔后还不能提起，可以通过爆破方式，把钻斗炸掉，把钻杆提起

3下套：

如果是第四节钻杆断，连钻杆带钻斗遗留在孔内，先通过洗孔方式清理沉渣，然后可以通过下套的方式，套住第四节钻杆，也可下潜水员套住钻杆钻具

4套筒：

如果是钻杆方头断或钻杆销脱落，导致钻斗遗留在孔内，修复钻杆后，可以使用钻斗把孔扩大，然后使用钻斗清理扩孔沉渣，在使用洗孔方式清理被埋钻斗沉渣，最后下套筒把钻斗取出

5下勾：

钻斗遗留在孔内，也可直接使用捞沙斗清理沉渣到被埋钻斗上方，然后使用焊接好的打捞工具，直接下钻勾住被埋钻斗的大梁，此处理方法适用于直筒钻斗，而且对钻斗大梁结构和空间有要求

旋挖钻机下长护筒

旋挖钻机施工的地质中，有时会遇到比较难打的地层，可能需要下长护筒。

在没有其他工具如振动锤帮忙时，可以用旋挖钻机来下一些相对较短的长护筒。

比如下面这个例子。

   施工工地在海边，在整个桩深长度上基本都是沙层，只有在12米左右有一层1米厚的胶泥层；由于在海边，地下水非常的丰富，而且随着涨潮落潮，水平面也在不断的变化。

基于这种情况，我们下了12米的护筒，用的钻机型号是220。

钻机下护筒的图片如下：

图一：

护筒没有下到位，塌孔造成孔附近地面整体下沉

图二：

用钻机下长护筒

图三：

护筒对接

图四：

每节护筒不能太长，注意加压油缸的伸缩量

图五：

如果护筒太长，而又压不下去时就会很麻烦

   由此我们总结出钻机下长护筒的几个注意事项以供参考：

   1、埋第一节护筒前孔要打的尽可能的深，第一个护筒尽可能的长

   2、从第二节以后就要视动力头提升的最大高度来决定护筒的最大长度，如果焊接时间比较长的话，还要看钻杆提升的最大高度（护筒压不下去时需要钻孔取土，或者在胡同内旋转钻头，如图五）

   3、护筒对接要尽量对齐，焊接的速度要尽可能的快。

等待时间越短越容易压下去

   4、压护筒的方法有：

用钻杆，用压盘，用桅杆利用变幅压，用加压油缸等