旋挖操作 旋挖钻机在泥岩地层施工工法

旋挖操作 旋挖钻机在泥岩地层施工工法

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泥岩是泥质岩类的一种，是由粒度小于0.005 mm的陆源碎屑和岩土矿物组成的岩石，属软岩类。泥岩的成分很复杂，主要是高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石和混层黏土矿物等。常见或主要的泥岩都呈较稳定的层状，常与砂岩、粉砂岩共生或互层。对具有代表性的膨胀性泥岩进行单轴抗压强度试验的结果表明，大部分泥岩的单轴抗压强度值一般处在0.17～9.36 MPa之间，其中大多数在0.2～5.0 MPa之间，并且随着含水量的减小，泥岩的单轴抗压强度值增大。


对旋挖钻机而言，所有的泥岩都可以钻进。但是由于泥岩的特殊的物理力学性质，在旋挖钻机作业时中若要充分提高钻进效率，则往往需要解决钻进过程中出现的钻具打滑、吸钻、糊钻等不良工况。而解决这些不良工况的关键在于选用和改制适用的钻具，并根据不同的情况切换到合适的操作方式。

案例分析

2010年11月，北方基础工程公司在广东惠州市东江新城房建工程的钻孔作业中所遇到的作业对象就是泥岩地层。其现场采用三一SY250R型入岩钻机施工，桩径为1.2 m，桩深23 m，要求穿越强风化泥岩入到中风化泥岩。  

工法指导前的作业效率为日均成孔6～8根，并且钻齿的磨损现象严重，钻具进尺困难。用户希望能够进一步提高钻进的速度，并降低钻齿损耗。

问题分析

经现场观察发现该工地主要存在两方面原因，一是钻具的布齿角度不合理，角度偏小致使钻齿的齿体和岩层的接触面积过大，导致在钻进中不利于齿尖吃入作业的岩面，并会造成钻齿的齿体被严重磨损；二是该机的机手虽然为熟练操作员，但其一直操作普通型旋挖钻机，对于入岩钻机的操作尚属首次，缺乏入岩钻进经验，对入岩钻机的操作方式和作业地质的特点不甚了解。泥岩（软岩）加压模式曲线(上):在旋挖钻机正转加压钻进时，加压力视情况需要“时大时小”地交替加压。

泥岩地层干成孔作业时的典型钻渣（下）：在钻具适用、操作得当的情况下，泥岩地层干成孔作业时的钻渣呈现出碎片疏离状，表明钻具的进尺效果较好。

解决措施

在问题分析的基础上，针对性地对在用钻具的钻齿进行了布置优化，将齿角由45°改大为53°；现场对机手进行了操作指导，并从入岩理论上让操作手理解并掌握不同地层的加压方式和钻具旋转速度的特点。

入岩旋挖钻机采用的是动静耦合加压模式。对于泥岩而言，其强度较低，动载效应对硬度等力学指标的影响比硬岩要显著得多，故不宜采用冲击方式，而应采用压入回转、高速切削的操作方式来破碎钻进。由泥岩（软岩）加压模式曲线可以看出，在旋挖钻机正转加压钻进时，加压力视情况需要“时大时小”地交替加压。

解决效果

经工法指导后，在相同地层、相同桩径、相同桩深的条件下，由日均成孔6～8根桩提高到每天可成孔10～12.5根桩，钻齿损耗和油耗也大为降低。

工法小结

针对泥岩地层，只要采取的工法得当，顺利且高效地完成旋挖钻进是可以达到的。而提高钻进效率的措施一般从三个方面着手：调整钻机的操作方式，更换适用的钻具，优化钻齿的布置。在钻具适用、操作得当的情况下，泥岩地层干成孔作业时的钻渣会呈现出碎片疏离状，表明此时钻具的进尺效果较好。