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循环钻机原理及优缺点

时间:2024-03-29 14:20:15 类别:农林机械 浏览:21699次

  正反循环钻机是什么

  回转钻机是由动力装置带动钻机回转装置转动,从而带动有钻头的钻杆转动,由钻头切削土壤。回转钻机用于泥浆护壁成孔的灌注桩,成孔方式为旋转成孔。根据泥浆循环方式不同,分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土,同时利用泥浆泵向钻杆输送泥浆(或清水)冲洗孔底,携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升,从孔口流向沉淀池,净化后再供使用,反复运行,由此形成正循环排渣系统;随着钻渣的不断排出,钻孔不断地向下延伸,直至达到预定的孔深。由于这种排渣方式与地质勘探钻孔的排渣方式相同,故称之为正循环,以区别于后来出现的反循环排渣方式。反循环回转钻机成孔是由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土,利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆,挟带钻渣从钻杆内腔吸出孔外的成孔方法。我自己的理解:正循环就是从钻孔内压水,把水压到钻杆底部,底部有水压把孔周围的泥浆提升上去,到孔洞口流出去,怎么流出去呢,做过施工的人就知道了,在孔洞口有一个护筒,护筒边开个口,再挖个流水槽到泥浆池就可以了,这样不会污染到地面到处都是。


  近年来,正反循环回旋钻在钻孔灌注桩成孔中被广泛应用,本文结合中铁十二局连盐铁路工程指挥部通榆河特大桥现场正反循环钻机施工,详细介绍正反循环回旋钻机成孔的原理及各自的优缺点、适用范围、成孔钻进、清孔等方面的差别。钻孔灌注桩基础日益成为软弱地基上工业建筑、高层楼宇、桥梁码头及重型仓储等工程经常采用的一种深基础形式,其成孔的方法很多,正、反循环回旋钻成孔法由于施工噪音小,对土层扰动小,振动力小,成孔速度快,因此在钻孔灌注桩施工中得到了广泛的应用,同时受到施工单位的高度重视。

  钻孔灌注桩采用正反循环钻机成孔的发展历史与背景

  我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代,首先在桥梁和港口建设中采用,钻孔灌注桩的成孔技术也在工程实践中不断地得到发展,1968年,江苏、湖南进行了旋转钻φ60-150钻孔灌注桩的试验,辽宁、黑龙江也先后研制了泵吸式逆循环钻机进行φ60-150钻孔灌注桩的试验,这些探索是钻孔灌注桩的初期发展阶段,1983年原铁道部大桥局武汉桥机厂研制的BDM-4型气举反循环钻机投入使用,首先在郑州黄河公路大桥完成直径220cm,孔深70m的摩擦桩施工,使钻孔灌注桩的可施工桩径突破200cm大关,是国产回旋钻机向大口径发展的重要里程碑,1986年广东省九江大桥2*160独塔斜拉桥工程中又使用BDM-4型反循环钻机完成φ200-300嵌岩桩的施工,标志着我国应用循环钻机施工钻孔灌注桩的工艺日趋成熟。


  正反循环钻机成孔的原理

  回转钻机是由动力装置带动钻机回转装置转动,再由其带动带有钻头的钻杆移动,由钻头切削土壤。根据泥浆循环方式的不同,分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。正循环:用高压将泥浆通过钻机的空心钻杆从钻杆底部射出,底部的钻头在回旋时,将土层搅松成钻渣,被泥浆浮悬,随着泥浆上升而溢出流到孔外的泥浆溜槽,经沉淀池净化,泥浆再循环使用,孔壁靠水头和泥浆保护,采用本法由于钻渣得靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外,故对泥浆的质量要求较高。反循环:同正循环相反,泥浆由孔外流(注)入孔内,用真空泵或其他方式(如空气吸泥机等),将钻渣从钻杆中吸出,由于钻杆内径较孔径小得多,故钻杆内泥浆上升速度较正循环快很多,就是清水也可把钻渣带上钻杆顶端流向泥浆沉淀池,净化后泥浆可循环使用,本法的泥浆只起到辅助护壁作用,其质量要求较低,但如土层为易塌土层,则仍需用高质量泥浆。反循环工艺的泥浆上流的速度较高,能携带较大的土渣。


  正反循环回旋钻的优缺点

  正循环回旋钻:钻进与排渣同时连续进行,故正循环回旋钻的成孔速度较快,钻孔深度较大,最大深度可达100米,缺点是需设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等,施工场地占地面积较大,需要大量地水和原料,机具设备复杂,机械故障较多,最大的缺点是由于泥浆较稠,故孔壁的泥浆厚度常达5~7cm,大大降低了桩周摩擦力,因而正循环回旋钻机发展趋势比较缓慢。反循环回旋钻:排除钻渣连续性好,速度较正循环快,功效较高,目前此类钻机最大嵌岩桩钻孔孔径可达250cm,普通土层钻孔直径可达300cm,深度可达80~120cm,钻进岩层的岩石强度可达180MPa左右,这类钻机排渣无需泥浆,在孔壁十分稳定的地层中甚至可以用清水,在孔壁不稳定的地层中,出于固壁的特殊需要,必须调制优质泥浆,但其造浆原材料的用量远远低于正循环,反循环回旋钻机的最大优点是孔壁保护膜较薄,不会太多影响桩的摩擦力,其缺点是扩孔率大于正循环回旋钻机,并且钻机结构较正循环钻机更为复杂,造价偏高,特别是钻孔直径达到300cm和孔深达到100m以上实造价会更高,尽管如此,目前反循环回旋钻在桥梁钻孔灌注桩成孔中仍处于主导地位。



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