旋挖操作 旋挖鉆機在泥巖地層施工工法

旋挖操作 旋挖鉆機在泥巖地層施工工法

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泥巖是泥質巖類的一種，是由粒度小于0.005 mm的陸源碎屑和巖土礦物組成的巖石，屬軟巖類。泥巖的成分很復雜，主要是高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石和混層黏土礦物等。常見或主要的泥巖都呈較穩定的層狀，常與砂巖、粉砂巖共生或互層。對具有代表性的膨脹性泥巖進行單軸抗壓強度試驗的結果表明，大部分泥巖的單軸抗壓強度值一般處在0.17～9.36 MPa之間，其中大多數在0.2～5.0 MPa之間，并且隨著含水量的減小，泥巖的單軸抗壓強度值增大。


對旋挖鉆機而言，所有的泥巖都可以鉆進。但是由于泥巖的特殊的物理力學性質，在旋挖鉆機作業時中若要充分提高鉆進效率，則往往需要解決鉆進過程中出現的鉆具打滑、吸鉆、糊鉆等不良工況。而解決這些不良工況的關鍵在于選用和改制適用的鉆具，并根據不同的情況切換到合適的操作方式。

案例分析

2010年11月，北方基礎工程公司在廣東惠州市東江新城房建工程的鉆孔作業中所遇到的作業對象就是泥巖地層。其現場采用三一SY250R型入巖鉆機施工，樁徑為1.2 m，樁深23 m，要求穿越強風化泥巖入到中風化泥巖。  

工法指導前的作業效率為日均成孔6～8根，并且鉆齒的磨損現象嚴重，鉆具進尺困難。用戶希望能夠進一步提高鉆進的速度，并降低鉆齒損耗。

問題分析

經現場觀察發現該工地主要存在兩方面原因，一是鉆具的布齒角度不合理，角度偏小致使鉆齒的齒體和巖層的接觸面積過大，導致在鉆進中不利于齒尖吃入作業的巖面，并會造成鉆齒的齒體被嚴重磨損；二是該機的機手雖然為熟練操作員，但其一直操作普通型旋挖鉆機，對于入巖鉆機的操作尚屬首次，缺乏入巖鉆進經驗，對入巖鉆機的操作方式和作業地質的特點不甚了解。泥巖（軟巖）加壓模式曲線(上):在旋挖鉆機正轉加壓鉆進時，加壓力視情況需要“時大時小”地交替加壓。

泥巖地層干成孔作業時的典型鉆渣（下）：在鉆具適用、操作得當的情況下，泥巖地層干成孔作業時的鉆渣呈現出碎片疏離狀，表明鉆具的進尺效果較好。

解決措施

在問題分析的基礎上，針對性地對在用鉆具的鉆齒進行了布置優化，將齒角由45°改大為53°；現場對機手進行了操作指導，并從入巖理論上讓操作手理解并掌握不同地層的加壓方式和鉆具旋轉速度的特點。

入巖旋挖鉆機采用的是動靜耦合加壓模式。對于泥巖而言，其強度較低，動載效應對硬度等力學指標的影響比硬巖要顯著得多，故不宜采用沖擊方式，而應采用壓入回轉、高速切削的操作方式來破碎鉆進。由泥巖（軟巖）加壓模式曲線可以看出，在旋挖鉆機正轉加壓鉆進時，加壓力視情況需要“時大時小”地交替加壓。

解決效果

經工法指導后，在相同地層、相同樁徑、相同樁深的條件下，由日均成孔6～8根樁提高到每天可成孔10～12.5根樁，鉆齒損耗和油耗也大為降低。

工法小結

針對泥巖地層，只要采取的工法得當，順利且高效地完成旋挖鉆進是可以達到的。而提高鉆進效率的措施一般從三個方面著手：調整鉆機的操作方式，更換適用的鉆具，優化鉆齒的布置。在鉆具適用、操作得當的情況下，泥巖地層干成孔作業時的鉆渣會呈現出碎片疏離狀，表明此時鉆具的進尺效果較好。