[doc] 旋挖钻机施工埋钻的处理.doc

旋挖钻机施工埋钻的处理毫ation敬maintan鞋旋挖钻机施工埋钻的处理刘勇(中基发展建设工程有限责任公司,北京101601)摘要针对旋挖钻机钻孔灌注桩施工过程中出现的埋钻事故,从工程地质,成孔方面进行了埋钻原因的分析,并就处理埋钻采取的方法及如何预防此类事件的发生进行了探讨.关键词塌孔埋钻;抱钻;处理;预防中图分类号tu67文献标识码b文章编号1001554x(2011)09010803thehandlingofdrillburyingaccidentduringrotarydrillingrigconstructionliuyong在旋挖钻机大口径桩基施工过程中,塌孔埋钻,抱钻事故时有发生,但是事故发生的原因,事故状况和现场条件并不相同,因此采取的措施也不尽相同,有时可能需要使用几种处理的方法.本文着重描述埋钻的处理方法,并对处理工具进行了详细的描述,希望与同行进行交流.1埋钻事故产生的原因(1)松散的砂层,卵石层孔壁坍塌造成埋钻.一是在松散的地层进行成孔,泥浆比重小,不足以支撑孔壁,可能造成孔壁坍塌;二是由于地下水位很低,泥浆黏度小,在松散的卵石层,很可能造成孔内突然水位下降,孔壁不稳造成坍塌.(2)致密的砂层,粘土层孑l底真空引起抱钻.在钻进致密的砂层,粘土层时,由于钻头未及时修补或磨损过快,钻头边缘垫块磨损严重,再加上粘土缩颈或悬浮的砂下沉,钻头周边与孔壁之间没有间隙,形成活塞效应,使得钻头难以提出从而抱钻.(3)钻进过深,摩擦力大于提拔力而造成的抱钻.夜里施工时,人员处在困乏状态,很容易使钻进进尺过大,造成钻头底部干烧烧结,再加上侧壁摩擦力过大造成埋钻.泥浆质量有问题时会导致沉渣过多,如机手缺乏经验,清渣时由于负载轻,钻进太深,也会导致埋钻.108建筑札械(4)地层水位过高,形成水的负压造成埋钻.在地下水位较高的地层施工时,必须控制水头高度.如在钻800mm的基孔时,利用440mm的钻杆钻进,当钻进超过lom时,每次钻头提出地面,孔内泥浆面就会下落3m左右,如果地下水位高于3m,就会形成负压,孑l壁在长期负压下会发生坍塌甚至埋钻.(5)上部回填过厚,护筒底部坍塌造成埋钻.有些基桩需在厚回填层上施工,而回填层又不密实,粘聚力很小,当使用较短护筒时,护筒底部回填受变水位影响,粘聚力几乎消失,从而造成桩孑l上口坍塌埋钻.(6)钻机出现故障,钻头钻杆不能取出造成埋钻.钻机发生故障或钢丝绳断裂,钻杆未能及时提出,钻斗在孔底时间过长,孔壁因长时间浸泡而坍塌.2埋钻事故的处理埋钻或抱钻事故发生后,应及时调整泥浆性能,控制事故继续扩大,并及时分析原因采取相应措施,以免错过最佳处理时机.埋钻的处理可以总结成”清,透,顶,炸,扩,捞,砸,挖”等方法收稿日期2011-0314通讯地址刘勇,北京东燕郊中基发展建设工程有限责任公司和步骤.2.1沉渣的处理“清”即清渣洗孔.清渣可用正反循环,高喷或用洗井管空压机进行,清渣应根据地层确定泥浆质量和所用清孔设备,避免造成捞钻过程中二次塌孔事故的发生.利用空压机洗孔示意图如图1所示.图1空压机洗孑l钻头示意图2.2钻杆钻头的打捞(1)有些情况下,处理埋钻事故的关键是疏通孔底与钻头上部之间的通道,使钻头底部与上部形成连通器,避免活塞效应,即为”透”.为了能够形成连通器,一般在孔边打几个比事故孔深的孔,用高压旋喷进行摆喷,如图2所示.用于通路形成,转动动力头同时增加主绳提拔力,有可能将钻杆和钻头一起提出.有的处理方案采用反循环钻机与扩孑l钻头相结合.图2摆喷示意图(2)”顶”即用千斤顶钻杆,是处理埋钻最常用的方法.用千斤顶需要有一个坚实的平台,并在钻杆上加焊千斤顶施力板,如图3所示.用3cm肋板与钻杆焊接,顶板与肋板及钻杆焊牢,并将2块顶板连接.工字钢采用60100cm规格,并用连接板连接.千斤顶控制系统应联动加压.一般钻杆上部连接的卡环或直销,其所能承受的极限载荷为180kn左右,在千斤顶联动加压至150kn后,应逐步提高压力,并在每提高35kn压力后停滞1h左右,等待土层蠕变效应的发挥.加压的同时转动动力头.使用千斤顶的结果可能有几种:一是钻头钻杆全部顶出;二是钻头顶盖或斗门破坏,钻杆连同破坏的钻头顶出;三是钻杆内杆卡环或直销顶断,内杆和钻头留在孔内;四是钻杆从有旧裂痕处破裂,部分钻杆和钻头留在孔内.图3千斤顶顶钻杆示意图(3)”炸”即孔底爆破.如果洗孔后还不能提起,可以利用炸药定位爆破将钻头炸坏,提出钻杆,如图4所示.一般利用这种方法处理事故的基桩孔都已接近设计深度,经设计校验能够达到承载力要求,爆破后可直接灌注.图图4安放炸药示意图(4)”扩”即利用比钻头大10cm左右的扩孔钻头扩孔至钻头斗门以下,然后进行钻杆钻头的捞取.扩孔钻头可利用比原有护简直径小10cm的护筒改制,改制方法如图5所示.(5)打捞钻头或钻杆可以用”套,卡,钩”的方法.如果是钻杆内心断裂,连钻杆带钻斗遗留在孔内,扩孔和洗孔清渣后,可以下潜水员套住钻杆黢热下l魏巍l鲑焱钻具.当埋深较浅时也可用钢筋支架套取钻杆,如埋钻较深时扩孔清理沉渣后可用卡板打捞器进行打捞,卡板打捞器如图6所示;当沉渣较厚时,也可制作套取器,如图7所示,将提引器用自制钢销固定在三节钻杆上,将锅底形打捞器也固定在同节钻杆上.打捞器直壁高度应大于钻头方头高度,以保证其内所焊的钢丝绳能够清渣到位.清渣时钢丝绳套可固定在动力头上,以保证绳套与钻杆同步.普通钻头埋钻较浅时也可用下钩的方式,使用焊接的刚性杆件,直接下钻勾住被埋钻斗的横梁,提出钻头.图5扩孔孔冲击钻头示意图图6卡板打捞断杆示意图110建筑札械图7钻杆打捞断杆示意图(6)有些炸后深度不能达到要求或钻头顶断于孔内,可用冲击钻砸烂破损钻头,进行冲击钻进终孔.(7)有些地区水位较深,且钻杆埋深较浅,可用人工开挖的方法处理埋钻.人工挖孔的尺寸应大于孔径20cm左右,最后可用洛阳铲将钻头周圈掏空,使钻头顺利挖出.3埋钻事故的预防埋钻事故,可从”人,机,料,法”等方面控制和预防.3.1人的因素(1)根据地层控制泥浆质量(黏度,比重),及时搅拌膨润土,预防塌孔;(2)根据地层情况调整表尺,注意仪表控制单钻深度,预防埋钻;(3)回填地层应注意护筒周围,发生裂隙及时撤出钻机;(4)随时观察钢丝绳情况,避免断绳埋钻;钻杆方头焊接处,断裂之前先有裂痕,可以通过检查及早发现排除;每斗倒渣时需观察钻杆销情况.3.2施工机具(1)使用带水通道的旋挖钻头;(2)适当增加钻齿超出钻头壁的尺寸,以增大钻头与孔壁的间隙,避免孔底产生负压;(3)短螺旋应使用中空厚壁管,保持中间通道.3_3材料选用通常埋钻事故与泥浆有着重要联系,因此预防埋钻必须从治理泥浆入手.选用优质膨润土造浆,保证泥浆质量.在河,湖相沉积地层中,要适当提高泥浆的比重,增加黏度,注意除砂.3.4施工方法(1)水位高的地区,孔口围堰要提高水头高度;孔口围堰可用土围堰,也可用大护筒围堰.围堰高度,直径可根据钻头出水后水位下降量计算.(2)水位较深时钻进松散砂卵地层,可边钻边加入粘土或红粘土反转,以形成厚泥层护壁,可避免因突然迅速漏浆而造成塌孔.(下转第114页)疼热uf焱io嚣黪求也不同.搭接焊缝的激光熔焊和角焊缝的激光钎焊一般采用普通的焊接机器人;对接焊缝的激光钎焊采用铰接臂式焊接机器人,通常设有焊缝自动跟踪矫正系统.3.5惰性气体保护焊的应用挖掘机司机室采用适度”流线型”的结构,司机室前观察窗倾角增大,顶盖四边呈圆弧形,使用钢板件厚度要求在2mm左右,焊接时要求电流小而平稳,否则会出现焊穿或焊不透的缺陷.我公司的焊接方法是小变形mag焊接,采用自行研制的加拿大式t.i.m.e.焊接系统.这种系统当焊接电流在230260a时,可在适当的范围内控制薄板焊接角变形和纵向变形.在焊接电流和电压一定的情况下,焊接速度增大,焊接热输入小,焊接变形小;在焊接电流和焊接速度不变的情况下,焊接间隙对角变形和挠曲的影响也很大,但间隙和变形量之间存在着一定的匹配关系,可以调整为平衡状态.经过理论分析研究和大量的试验证明,对焊接前后的司机室样板进行对比测量,纵向挠曲变形和角变形的经验数据为4mm,焊接t艺参数:焊接电流为220260a,焊接电压为2830v,焊接速度为0.81.2m/min,送丝速度为3234m/min,保护气体选用氩气和二氧化碳的混合气(氩气为80%,二氧化碳为20%),这种混合气在薄板焊接时效果最好.同时,焊接时综合采用分段焊接等方法,使每个焊缝冷却充分,可有效防止焊接变形.4结束语在我公司小型挖掘机的实际生产中,考虑各种影响因素分析焊接结构的变形,通过本文介绍的几种控制焊接变形方法,应用在小型挖掘机结构件的焊接中,有效地预防和控制了挖掘机结构件的焊接变形,不但减少了火焰矫正焊接变形的工作量,降低了生产成本,提高了工作效率,而且保证了结构件的焊接质量,提高了挖掘机整机装配的精准度以及产品使用的可靠性,延长了产品的使用寿命,取得可观的社会效益和经济效益.参考文献1中同机械工程学会焊接学会编.焊接手册.手工焊接与切割m.第3版.北京:机械工业版社,2001,12.2范存超等.小型挖掘机结构件焊接变形的控制【j.工程机械,2008,39(2).3田锡唐.焊接结构【m.北京:机械工业版社,1981.4薛小怀等.薄板小变形mag焊接t艺【j.现代金属加工,2005,(05).(上接第110页)(3)在钻进强风化,中风化地层时,一次钻进时间不应超过5min,否则应提钻让泥浆进入斗齿部位,以避免不进尺干磨而造成烧钻抱钻.钻进振动大的地质应降低转数和加压力,避免过大的惯性力和转矩损伤钻杆.(4)渣土回填过深的地层或地表为沙层的地层,可利用长护筒护壁至原状土部位,或使用人工挖孔至原状土部位.在埋设护筒时,可利用钻杆方头将护筒周边压实.(5)避免设备使用时处于极限状态或采用特殊的钻进参数,经验证明,在设备极限状态下其备用能力已不足以应对孔内的意外事故.即使不得已而为之,也应当采用减少回次进尺(为正常情况的114建筑札械70%80%),降低钻压,增加回转次数