旋挖鉆機(jī)施工工法通用規(guī)程完整

1、旋挖鉆機(jī)施工工法通用規(guī)程目 錄前言 序言 1 范圍 12 規(guī)范性引用文件 13 背景 14 施工資料準(zhǔn)備 15 研究工程地質(zhì)情況 16 施工機(jī)械與設(shè)備 27 場(chǎng)地布置、樁孔位置的確定 38 泥漿制備 49 鉆頭的類型及應(yīng)用 510 旋挖鉆機(jī)鉆桿結(jié)構(gòu)及正確應(yīng)用 611 旋挖鉆進(jìn)成孔工藝 912 旋挖鉆機(jī)氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔 1013 附則 12旋挖鉆機(jī)施工工法通用規(guī)程1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了旋挖鉆機(jī)的施工工藝規(guī)范。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議

2、的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 1.1-2000 標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分:標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)規(guī)則GB/T 5005-2001 鉆井液材料規(guī)范3 背景旋挖鉆機(jī)作為基礎(chǔ)工程機(jī)械中的新型機(jī)種，經(jīng)過(guò)幾年的推廣應(yīng)用，目前已被大量應(yīng)用于公路及鐵路、橋梁、水利工程、城市建筑工程等樁基工程之中。由于其高效、節(jié)能、低噪聲、低污染、地層適應(yīng)性較廣等優(yōu)點(diǎn)、受到越來(lái)越多的施工單位的青睞。但是由于至今尚未頒布國(guó)家或行業(yè)的旋挖鉆機(jī)施工工藝規(guī)范，對(duì)于新進(jìn)入該施工行業(yè)的業(yè)主，在工程實(shí)踐中往往遭遇很多困擾。北京市三一重機(jī)有限公司作為國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)的龍頭企業(yè)，在開(kāi)發(fā)

3、制造和銷售大量產(chǎn)品的同時(shí)，致力于走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，與國(guó)內(nèi)外地質(zhì)施工專家進(jìn)行旋挖鉆工法及施工工藝的研究和實(shí)踐。本通用規(guī)程就是這些探索的總結(jié)，希望能對(duì)施工界帶來(lái)一些有益的幫助。4 施工資料準(zhǔn)備4.1 開(kāi)工前應(yīng)有相關(guān)部門提供的該工程的地質(zhì)勘察報(bào)告、水文地質(zhì)資料、樁基工程施工圖及圖紙會(huì)審資料。4.2 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構(gòu)筑物、危險(xiǎn)建筑物、精密儀器車間等的調(diào)查資料。4.3 主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢驗(yàn)和配合比試驗(yàn)，對(duì)所需的材料必需作材料的物理性能試驗(yàn)，并委托有資質(zhì)的試驗(yàn)室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗(yàn)。4.4 有效的樁基工程的施工

4、組織設(shè)計(jì)或施工方案，有關(guān)載荷、施工工藝的試驗(yàn)參考資料。5 研究工程地質(zhì)情況5.1 必要性做好全面的施工準(zhǔn)備，施工前對(duì)工程的地質(zhì)、水文情況進(jìn)行研究是必需的。這對(duì)以后施工組織安排和效益預(yù)測(cè)等有相當(dāng)幫助。5.2 對(duì)工程地質(zhì)的可鉆性分析工程地質(zhì)可鉆性分為土壤可鉆性分析及入巖可鉆性分析兩個(gè)方面。5.2.1 土壤可鉆性分析,包括地質(zhì)硬度小于5MPa以下的工程地質(zhì)情況，其分析時(shí)應(yīng)了解的相關(guān)參數(shù)一般為水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)等土性指標(biāo)。此時(shí)土壤的可鉆性主要表現(xiàn)為土壤顆粒脆性斷裂可切削能力，所使用的斗齒必須是具有鋒快楔入能力的線式刃口刀具。5.2.2 入巖可鉆性分析，應(yīng)考慮巖石的成因和種類，巖石顆粒的大小和形狀、巖石的

5、構(gòu)造及裂隙發(fā)育情況，膠結(jié)的性質(zhì)及膠結(jié)形式等等。一般應(yīng)了解巖石的壓入硬度、研磨性、彈塑性三個(gè)方面的指標(biāo)。此時(shí)，巖石的可鉆性主要表現(xiàn)為巖石顆粒的可剪切斷裂破碎能力。5.2.2.1 巖石破碎的典型方式有兩種：脆性剪切碎巖和動(dòng)載沖擊碎巖。5.2.2.2 脆性剪切碎巖廣泛使用于巖石裂隙發(fā)育充分的地質(zhì)情況，其機(jī)理是在巖石顆粒邊界處利用兩向力即加壓力和扭矩或多維應(yīng)力共同作用產(chǎn)生搓碾剪切從而導(dǎo)致巖石破碎的一種準(zhǔn)靜載破巖方式。常用的碎巖工具應(yīng)具有點(diǎn)式或圓球形切削刃面。例如裝有子彈頭的短螺旋鉆頭，嵌巖筒鉆等等都是較常用的有效工具。5.2.2.3 動(dòng)載沖擊碎巖是利用沖擊器的沖擊能來(lái)加速巖石顆粒邊界處裂隙的發(fā)育和增大

6、巖石脆性從而實(shí)現(xiàn)快速斷裂碎巖的一種方式。相對(duì)其它碎巖方式來(lái)說(shuō)，具有單位體積比能耗小，破巖效率高的優(yōu)勢(shì)。常用的方式有振動(dòng)錘、振動(dòng)鎬、沖擊錘，落錘、牙輪鉆頭、爆破器、射流沖擊器等。例如，氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔工法兼具脆性剪切破巖和動(dòng)載沖擊碎巖的一 些基本特征，詳情見(jiàn)后述章節(jié)。5.3 編制施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)5.3.1 目的編制施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的目的是為了制訂施工時(shí)護(hù)壁穩(wěn)定、提高作業(yè)效率及降低工程成本的最優(yōu)方案，一般應(yīng)從硬件配置和參數(shù)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面來(lái)考慮。5.3.2 硬件配置針對(duì)不同的地質(zhì)情況，應(yīng)該對(duì)鉆桿、鉆具、斗齒、護(hù)筒、泥漿、清孔工具、監(jiān)理檢測(cè)等施工機(jī)械與設(shè)備進(jìn)行選擇和優(yōu)化。一般來(lái)說(shuō)，一臺(tái)鉆機(jī)至少要配置

7、機(jī)鎖鉆桿和摩擦鉆桿各一只且配備若干數(shù)量的鉆具、斗齒、護(hù)筒等等。5.3.3 參數(shù)設(shè)計(jì)針對(duì)不同的地質(zhì)情況和施工設(shè)備，優(yōu)化考慮施工的方式、鉆進(jìn)參數(shù)、質(zhì)量控制措施等等。如是否采用接力鉆削，土壤切削、巖石鉆削時(shí)加壓方式，鉆進(jìn)扭矩，鉆頭轉(zhuǎn)速，進(jìn)尺速度，監(jiān)理檢測(cè)質(zhì)量控制指標(biāo)等等。詳情見(jiàn)后述章節(jié)。6 施工機(jī)械與設(shè)備6.1 特殊要求旋挖鉆機(jī)、起重機(jī) 、電焊機(jī)、泥漿泵、測(cè)量?jī)x器（如全站儀、水準(zhǔn)儀）等機(jī)械設(shè)備須有出廠合格證。6.2 中小型等機(jī)具的要求6.2.1 起重機(jī)：機(jī)體安裝堅(jiān)實(shí)平穩(wěn)，各類離合器、制動(dòng)器、鋼絲繩、防護(hù)罩必須安全、可靠有效；操作手應(yīng)持證上崗。6.2.2手持電動(dòng)工具： 必須單獨(dú)安裝漏電保護(hù)器；防護(hù)罩安

8、全有效；外殼必須有接地或接零；橡皮線不準(zhǔn)破損。6.2.3 電焊機(jī)：有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保護(hù)；一、二次線接線處應(yīng)有齊全的防護(hù)罩；二次線應(yīng)使用線鼻子；配線不許亂搭、亂拉，焊把絕緣良好；焊工持證上崗。6.2.4氣瓶：各類氣瓶有明顯的色標(biāo)和防震圈，不準(zhǔn)在露天曝曬；乙炔氣和氧氣瓶距離應(yīng)大于5m；乙炔氣瓶在使用時(shí)必須裝回火防止器；皮管應(yīng)用夾頭緊固；操作人員必須持證上崗。6.2.5 泥漿泵三臺(tái)：3千瓦一臺(tái)，也可選用潛水泵；7.5千瓦一臺(tái)；12.5千瓦一臺(tái)。水管與泥漿管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需購(gòu)置，管徑根據(jù)每臺(tái)泵出水口配置。7 場(chǎng)地布置、樁孔位置的確定7.1 基本原則根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理布置施工場(chǎng)地，必須落實(shí)

9、四通一平，即路、水、電和通信通；先平整場(chǎng)地、清除雜物、換除軟土、夯打密實(shí)。在進(jìn)行場(chǎng)地整平后，組織有資格的測(cè)量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字保護(hù)樁，做好測(cè)量復(fù)核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時(shí)，使便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場(chǎng)地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時(shí)，將場(chǎng)地平整夯實(shí)，清除雜物；場(chǎng)地位于淺水時(shí)，采用筑島后在頂面安置鉆機(jī)，筑島頂面高出施工水位1.0m左右；鉆機(jī)底盤(pán)不宜直接置于不堅(jiān)實(shí)的填土上，以免產(chǎn)生不均勻沉陷；鉆機(jī)的安置應(yīng)考慮鉆孔施工中孔口出土清運(yùn)的方便。7.2 樁位放樣按“從整體到局部的原則”進(jìn)行樁基的位置放樣，進(jìn)行鉆孔的標(biāo)高放樣時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)放樣

10、的標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。采用全站儀準(zhǔn)確放樣各樁點(diǎn)的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。7.3 鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位時(shí)，要事先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機(jī)工作正常。保證樁位附近平整，把鉆機(jī)開(kāi)到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端正對(duì)樁位標(biāo)注點(diǎn)。鉆機(jī)停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在34.5m之間。在允許的情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減小鉆機(jī)自重和提升下降脈動(dòng)壓力對(duì)孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。7.4 埋設(shè)鋼護(hù)筒7.4.1 基本要求在準(zhǔn)確放樣的前提下埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)符合埋設(shè)護(hù)筒的方法和要求，如果鉆孔是在陸地上進(jìn)行的，則一般采用挖坑法，比較簡(jiǎn)單易行。鋼護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆機(jī)施工的開(kāi)端，鋼護(hù)筒平面位置與垂直度應(yīng)準(zhǔn)確

11、，鋼護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳應(yīng)緊密，不透水。埋設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)應(yīng)通過(guò)定位的控制樁放樣，把鉆機(jī)鉆孔的位置標(biāo)于孔底。再把鋼護(hù)筒吊放進(jìn)孔內(nèi)，找出鋼護(hù)筒的圓心位置，用十字線在鋼護(hù)筒頂部或底部，然后移動(dòng)鋼護(hù)筒，使鋼護(hù)筒中心與鉆機(jī)鉆孔中心位置重合。同時(shí)用水平尺或垂球檢查，使鋼護(hù)筒垂直。此后即在鋼護(hù)筒周圍對(duì)稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土，要分層夯實(shí)，達(dá)到最佳密實(shí)度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護(hù)筒底土層不是粘性土，應(yīng)挖深或換土，在孔底回填夯實(shí)300-500mm厚度的粘土后，再安放護(hù)筒，以免護(hù)筒底口處滲漏塌方，夯填時(shí)要防止鋼護(hù)筒偏斜。護(hù)筒上口應(yīng)綁扎木方對(duì)稱吊緊，防止下竄。7.4.2 特殊要求在易縮徑的

12、淤泥質(zhì)粘土和易垮孔的松散雜填土地層和沙層以及嚴(yán)重透水地層必須使用 長(zhǎng)護(hù)筒或全護(hù)筒護(hù)壁，下護(hù)筒的方式有兩種：振動(dòng)錘下護(hù)筒和動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)器下護(hù)筒。7.4.2.1 振動(dòng)錘下護(hù)筒：用汽車吊或履帶吊吊掛電動(dòng)或液壓振動(dòng)錘夾持護(hù)筒，通過(guò)高頻振動(dòng)使護(hù)筒周邊沙土液化，在護(hù)筒重力作用下使護(hù)筒插入土層。該方法的優(yōu)點(diǎn)是下放和起拔護(hù)筒速度快，在成孔時(shí)可用干式成孔法或天然水，降低造漿成本。但在埋設(shè)開(kāi)始時(shí)需注意調(diào)整護(hù)筒的垂直度。7.4.2.2 動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)器下護(hù)筒：利用動(dòng)力頭反正轉(zhuǎn)搓動(dòng)和加壓油缸加壓使護(hù)筒切入土中。操作方便 ，并能確保護(hù)筒埋置夯實(shí)性，縮短挖坑埋置時(shí)間，提高成孔效率。8 泥漿制備8.1 旋挖鉆機(jī)特點(diǎn)8.1.1優(yōu)點(diǎn)

13、與傳統(tǒng)的正反循環(huán)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)具有成孔速度快的特點(diǎn)，其工藝優(yōu)點(diǎn)為：（1）孔壁不易產(chǎn)生泥皮。因?yàn)樵诔煽走^(guò)程中孔壁一直都受鉆斗的刮擦。（2）在孔壁上形成較明顯的螺旋線。這兩點(diǎn)有助于增加樁的摩阻力，提高樁的質(zhì)量。8.1.2 缺點(diǎn)因?yàn)椴灰仔纬赡嗥ぃo(hù)壁性相對(duì)較差，容易縮徑、塌孔。8.2 泥漿護(hù)壁特點(diǎn)在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中,為了防止坍孔,穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴,通常采用澎潤(rùn)土制備成泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來(lái)控制水壓力,以確保孔壁的穩(wěn)定,所以泥漿的比重在起到保持這種壓力差方面具有關(guān)鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過(guò)小,泥漿護(hù)壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重

14、過(guò)大,則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難,使成樁質(zhì)量難以得到保證。要充分發(fā)揮泥漿的作用,其指標(biāo)的選取是非常重要的。就要求在實(shí)際工程的施工中,根據(jù)工程地質(zhì)具體情況,合理地控制不同土層中泥漿的指標(biāo)。 8.2.1穩(wěn)定液的原材料穩(wěn)定液應(yīng)具有良好的物理性能、流變性能和穩(wěn)定性能。主要指標(biāo)為密度、粘度、PH值、含砂量等。其中膨潤(rùn)土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)鉆井液材料規(guī)范GB/T 5005-2001。泥漿用粘土應(yīng)選擇粘粒含量大于50%，塑性指標(biāo)大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3-4倍的粘土為宜。穩(wěn)定液的主要材料見(jiàn)表1。表1 穩(wěn)定液的主要材料表材料名稱成分主要使用目的水H2O穩(wěn)定液的

15、主體膨潤(rùn)土或粘土以蒙特土為主的粘土礦物穩(wěn)定液的主要材料重晶石硫酸鋇增加穩(wěn)定液相對(duì)密度CNC羧甲基纖維素鈉鹽增加粘性、防止孔壁剝落腐殖酸族分解劑硝基腐殖酸鈉鹽控制穩(wěn)定液變質(zhì)及改善已變質(zhì)的穩(wěn)定液木質(zhì)素族分解劑鉻鐵木質(zhì)素磺胺酸鈉鹽（FCL）堿類Na2CO3及NaHCO3滲水防止劑廢紙漿、棉子、鋸末等防止?jié)B水8.2.2穩(wěn)定液的配合比應(yīng)按地基土的性狀、鉆機(jī)和工程條件來(lái)定。一般100L的水需加8kg的膨潤(rùn)土，對(duì)于粘性土層，膨潤(rùn)土可降低到34kg。由于情況各異，穩(wěn)定液的性能指標(biāo)和配合比，必須根據(jù)地層特性、造孔方法、泥漿用途而有所變化（表2）。表2 穩(wěn)定液的主要性能指標(biāo)項(xiàng) 目指 標(biāo)膨潤(rùn)土的最低濃度8%泥漿的最

16、小粘度（500/500ml）25s失水率的限度（0.3N/mm2）每30min20mlPH值最高限度11.08.2.3穩(wěn)定液粘度的選取鉆斗鉆成孔法為了防止孔壁坍塌，所用穩(wěn)定液的必要粘度參考值如表3。表3 鉆斗鉆成孔法穩(wěn)定液的必要粘度參考值土質(zhì)必要粘度（s）（500/500cc）土質(zhì)必要粘度（s）（500/500cc）砂質(zhì)淤泥20-23砂（N20）23-25砂（N10)45混雜粘土的砂礫25-35砂（10N20)25-45砂礫459 鉆頭的類型及應(yīng)用9.1 鉆頭的類型旋挖鉆頭實(shí)際上就是一個(gè)盛土的筒式容器，只是在斗的下側(cè)焊接切削土壤的刀片或刃口。隨著旋挖鉆進(jìn)工藝的推廣應(yīng)用，在遇到沙層、硬巖基層、卵

17、礫石層等各種復(fù)雜地層時(shí)，不采取特別的措施，旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用也受到了一定限制。因此，在施工中應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況，選用合適的鉆頭和施工工法，這樣即可以提高施工效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，而且在環(huán)保、能源消耗、孔內(nèi)事故等等方面能收到異想不到的效果。鉆頭的類型很多，常用的分為兩大類：(1)回轉(zhuǎn)鉆頭:a單底土斗b雙底撈砂斗(2)嵌巖鉆頭:a短螺旋鉆頭b嵌巖筒鉆c牙輪鉆頭 9.2 鉆頭的應(yīng)用9.2.1一般要求鉆具應(yīng)有一定的剛度，在鉆進(jìn)中或其他操作時(shí)，不產(chǎn)生移動(dòng)和搖晃，鉆具的安裝應(yīng)符合生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)。施工前，了解施工地質(zhì)情況選用合理的鉆具。在一般地層情況下可選用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭。在巖層施工時(shí)可配用短螺旋鉆頭、回轉(zhuǎn)斗

18、，嵌巖鉆頭等各種規(guī)格的鉆頭。回轉(zhuǎn)鉆頭，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實(shí)以上的砂土、風(fēng)化巖層。嵌巖螺旋鉆頭，適用于碎石土、中等硬度的巖石及風(fēng)化巖層。巖心回轉(zhuǎn)斗，適用于風(fēng)化巖層及有裂紋的巖石。鉆頭規(guī)格由用戶據(jù)實(shí)際工程的情況選購(gòu)選配。9.2.2鉆斗的斗齒前角選取旋挖鉆機(jī)工作時(shí)的壓力、扭矩傳遞為：壓力：動(dòng)力頭油缸動(dòng)力頭鉆桿鉆頭切削刃；扭矩：動(dòng)力頭馬達(dá)動(dòng)力頭轉(zhuǎn)盤(pán)鉆桿鉆頭切削巖土。從整個(gè)旋挖鉆機(jī)工作過(guò)程來(lái)看，鉆機(jī)的動(dòng)力能多少轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕に璧膲毫团ぞ氐妮敵鲂蕟?wèn)題，對(duì)每臺(tái)鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，出廠時(shí)就已經(jīng)確定下來(lái)，而鉆機(jī)工作過(guò)程中的壓力和扭矩的輸出效率則取決與鉆桿和鉆頭，鉆斗的關(guān)鍵參數(shù)是斗齒刃前角。對(duì)

19、于相同的地層使用同一鉆進(jìn)扭矩，不同的斗齒刃前角度，鉆進(jìn)效率不同。因此，只有選擇合適的刃前角，才能提高進(jìn)尺效率。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)：對(duì)于硬度較小的第四地層、強(qiáng)風(fēng)化層和少冰凍土層，比鉆較松軟的地層時(shí)斗齒刃前角應(yīng)稍大些，選取4565為宜；鉆比較硬的地層時(shí)斗齒刃前角應(yīng)稍小些，選取2545為宜。10 旋挖鉆機(jī)鉆桿結(jié)構(gòu)及正確應(yīng)用10.1 地質(zhì)硬度分類選用鉆桿時(shí)，首先要考慮的因素是地質(zhì)情況（地層硬度），一般進(jìn)行松軟地層鉆進(jìn)時(shí)，依靠鉆桿和鉆具的自重即可滿足進(jìn)尺加壓力的要求，此時(shí)選用摩擦式鉆桿即可。對(duì)于入巖鉆進(jìn)則應(yīng)考慮具有強(qiáng)行加壓功能的機(jī)鎖式鉆桿。地層硬度由軟到硬排列如下：1.淤泥層；2.泥土、（泥）砂層；3.卵（

20、漂）石層；4.強(qiáng)風(fēng)化巖層；5.中風(fēng)化巖層；6.弱風(fēng)化巖層；7.微風(fēng)化巖層；8.基巖層。10.2 鉆桿的類型根據(jù)鉆孔時(shí)采用的鉆進(jìn)加壓方式不同，鉆桿分為三種類型：摩擦加壓式鉆桿（簡(jiǎn)稱：摩擦桿）、機(jī)鎖加壓式鉆桿（簡(jiǎn)稱：機(jī)鎖桿，又稱：凱式鉆桿）和組合加壓式鉆桿（簡(jiǎn)稱：組合桿）。摩擦式鉆桿（見(jiàn)圖1）一般用于較軟地層的鉆孔施工，可鉆進(jìn)淤泥層、泥土、（泥）砂層、卵（漂）石層。摩擦式鉆桿一般制成5節(jié)，14節(jié)桿每節(jié)鋼管長(zhǎng)13米。鉆孔深度可達(dá)60米左右。1、扁頭 2、一桿擋環(huán) 3、第一節(jié)鉆桿 4、第二節(jié)鉆桿 5、第三節(jié)鉆桿 6、第四節(jié)鉆桿7、第五節(jié)鉆桿 8、減振器總成 9、一桿外鍵 10、一桿內(nèi)鍵 11、彈簧座（

21、托盤(pán)） 12、鉆桿彈簧 13、方頭 14、銷軸 圖1 摩擦式鉆桿機(jī)鎖式鉆桿（見(jiàn)圖2和圖3）不但可用于軟地層，也可用于較硬地層施工。機(jī)鎖式鉆桿可鉆進(jìn)淤泥層、泥土、（泥）砂層、卵（漂）石層和強(qiáng)風(fēng)化巖層。機(jī)鎖式鉆桿一般制成4節(jié)，13節(jié)桿每節(jié)鋼管長(zhǎng)13米。鉆孔深度可達(dá)50米左右。1、扁頭 2、一桿擋環(huán) 3、第一節(jié)鉆桿 4、第二節(jié)鉆桿 5、第三節(jié)鉆桿 6、第四節(jié)鉆桿7、減振器總成 8、一桿外鍵 9、一桿內(nèi)鍵 10、彈簧座（托盤(pán)） 11、鉆桿彈簧12、方頭 13、銷軸 圖2 固定點(diǎn)分段加壓式機(jī)鎖式鉆桿1、扁頭 2、一桿擋環(huán) 3、第一節(jié)鉆桿 4、第二節(jié)鉆桿 5、第三節(jié)鉆桿 6、第四節(jié)鉆桿7、減振器總成 8、

22、一桿外鍵 9、一桿內(nèi)鍵 10、彈簧座（托盤(pán)） 11、鉆桿彈簧12、方頭 13、銷軸 圖3 多點(diǎn)連續(xù)加壓式機(jī)鎖式鉆桿組合式鉆桿（見(jiàn)圖4）是近年來(lái)出現(xiàn)的一種機(jī)鎖桿（如1、2、3節(jié)桿）和摩擦桿（如4、5節(jié)桿）組合在一起的鉆桿。該鉆桿在孔深030米范圍可鉆較硬地層，在孔深3060米范圍可用于軟地層鉆孔施工。該鉆桿特別適用于上硬下軟較深樁孔的鉆孔施工。1、扁頭 2、一桿擋環(huán) 3、減振器總成 4、第一節(jié)鉆桿（機(jī)鎖） 5、一桿外鍵 6、第二節(jié)鉆桿（機(jī)鎖） 7、二桿外鍵 8、第三節(jié)鉆桿（機(jī)鎖） 9、三桿外鍵 10、第四節(jié)鉆桿（摩擦） 11、四桿外鍵 12、五桿外鍵13、第五節(jié)鉆桿（摩擦） 14、彈簧座（托盤(pán)）

23、15、鉆桿彈簧 16、方頭 17、銷軸 圖4 組合式鉆桿10.3 鉆桿的提升和伸放鉆桿在完全縮進(jìn)狀態(tài)被安裝到旋挖鉆機(jī)上，整根鉆桿的重量通過(guò)最內(nèi)一節(jié)桿的扁頭和提引器相連接作用在主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩上。最內(nèi)一節(jié)桿通過(guò)焊接（或安裝）在其上的圓盤(pán)和彈簧、彈簧座（托盤(pán)）將其它各節(jié)桿托起（彈簧座的外徑與一桿鋼管外徑相同）。鉆桿下放（伸出）：鋼絲繩下放，鉆桿由于自重整體下降，1桿在動(dòng)力頭內(nèi)鍵套內(nèi)滑動(dòng)下降。當(dāng)1桿上的減振環(huán)碰到動(dòng)力頭上平面時(shí)，1桿被動(dòng)力頭托住，停止下降；鋼絲繩繼續(xù)下放，其余各節(jié)桿在重力作用下一起繼續(xù)下降。當(dāng)?shù)?節(jié)桿的擋環(huán)碰到1桿下管內(nèi)鍵上端面時(shí)，2桿被1桿擋住，停止下降；鋼絲繩繼續(xù)下放，其余各節(jié)桿在重

24、力作用下一起繼續(xù)下降。當(dāng)?shù)?節(jié)桿的擋環(huán)碰到2桿下管內(nèi)鍵上端面時(shí)，3桿被2桿擋住，停止下降。如此繼續(xù)，直到各節(jié)桿全部伸出，將安裝在最里邊一節(jié)桿方頭上的鉆具下放到孔底。由此可見(jiàn)，各節(jié)鉆桿的伸出（下放）是由外向里進(jìn)行的。鉆桿提升（縮進(jìn)）：（以5節(jié)桿為例）每次鉆進(jìn)結(jié)束后，鋼絲繩提升，5桿帶著鉆具一起向上提升，同時(shí)5桿向4桿內(nèi)縮進(jìn)。當(dāng)5桿完全進(jìn)入4桿內(nèi)時(shí)，安裝在5桿上的彈簧座（托盤(pán)）將4桿托起，帶著4桿一起上升，同時(shí)4桿、5桿一起向3桿內(nèi)縮進(jìn)。如此繼續(xù)，直到5、4、3、2各節(jié)桿全部縮進(jìn)1桿內(nèi)，并且1桿也被彈簧座托起在動(dòng)力頭內(nèi)鍵套內(nèi)滑動(dòng)上升，直至鉆桿和鉆具全部提出地面。由此可見(jiàn)，各節(jié)鉆桿的提升（縮進(jìn)）是由

25、內(nèi)向外進(jìn)行的。10.4鉆桿扭矩傳遞和加壓原理鉆機(jī)在鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆桿要將動(dòng)力頭的兩個(gè)作用力傳遞給鉆具，一個(gè)是圓周方向的旋挖扭矩M（圓周力F）；另一個(gè)是軸向的加壓力N。把這兩個(gè)作用力從第1節(jié)鉆桿傳遞給第2節(jié)鉆桿；第2節(jié)鉆桿傳遞給第3節(jié)鉆桿最末一節(jié)鉆桿傳遞給鉆具。這兩個(gè)作用力的傳遞是靠外面一節(jié)桿下部的內(nèi)鍵和其里面一節(jié)桿的外鍵相互作用完成的。摩擦桿和機(jī)鎖桿加壓力傳遞的作用原理不同:摩擦桿各節(jié)桿上的外鍵是焊在鋼管上圓周120均布的3條（或6條）通長(zhǎng)鋼條，無(wú)臺(tái)階（無(wú)加壓點(diǎn)）。機(jī)鎖桿各節(jié)桿上的外鍵是焊在各節(jié)桿鋼管上圓周120均布的3條（或6條）帶有加壓端面（有臺(tái)階）或齒面的鋼條。下面均以第1、2節(jié)鉆桿為例論

26、述各節(jié)鉆桿傳遞旋挖扭矩和加壓力的原理。假設(shè)：（1）鉆桿、鉆具承受孔底土石料的負(fù)載反扭矩為：Mf=22tm；（2）1、2桿扭矩傳遞作用半徑為：R=195=0.195m；（3）鋼-鋼摩擦系數(shù)為：k=0.11（在有泥漿潤(rùn)滑條件時(shí)）；則：F圓周力=M/R=22/0.195=112.82(t)，F(xiàn)正壓力= F圓周力=112.82(t)；f摩擦力=kF正壓力=0.11112.82=12.41(t)；N= f摩擦力=12.41(t)以上是以SR220C旋挖鉆機(jī)為例，并且假定負(fù)載反扭矩與其最大輸出扭矩相等，即Mf=M=22tm計(jì)算的加壓力。實(shí)際上負(fù)載反扭矩比機(jī)器的最大輸出扭矩要小得多，因?yàn)檩^松軟的泥砂地層不會(huì)

27、對(duì)鉆具形成多大的負(fù)載反扭矩；較硬實(shí)的風(fēng)化巖層鉆具截齒在上邊打滑，不易進(jìn)尺，也不能形成多大的負(fù)載反扭矩。負(fù)載反扭矩小F圓周力小F正壓力小f摩擦力小N加壓力小，所以摩擦式鉆桿傳遞的加壓力很小。摩擦式鉆桿的進(jìn)尺加壓力主要來(lái)自于最末一節(jié)鉆桿和鉆具的自身重量（440-513m摩擦桿的第5節(jié)桿重量為：1.8t左右，一個(gè)1.5m的撈砂鉆斗的重量為：2t左右，加起來(lái)共3.8t左右）。加壓油缸提供給動(dòng)力頭的加壓力雖然很大（20t），但經(jīng)過(guò)動(dòng)力頭內(nèi)鍵套鍵齒側(cè)與1桿外鍵側(cè)的摩擦傳遞和各桿內(nèi)外鍵側(cè)的摩擦傳遞提供給鉆具的進(jìn)尺加壓力卻很小，所以使用摩擦桿不能在較硬地層施工作業(yè)。注：在使用機(jī)鎖鉆桿時(shí)，要警惕鉆桿每節(jié)的鎖點(diǎn)是

28、否解開(kāi)，建議在每次每斗上提前將根據(jù)鉆進(jìn)深度逆向旋轉(zhuǎn)。也可按每節(jié)鉆桿一圈逆旋，如第三節(jié)已抽出就三圈，即可有效的保證每節(jié)的鎖點(diǎn)解開(kāi)。 11 旋挖鉆進(jìn)成孔工藝11.1 鉆進(jìn)成孔及注意事項(xiàng)鉆進(jìn)成孔: 旋挖成孔首先是動(dòng)力頭轉(zhuǎn)動(dòng)底門鑲嵌斗齒的桶式鉆斗切削巖土，并將原狀巖土裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。對(duì)粘結(jié)性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無(wú)需泥漿護(hù)壁。而對(duì)于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，向孔內(nèi)投入護(hù)壁泥漿或穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁。成孔前必須檢查鉆頭保徑裝置,鉆頭直徑、鉆頭磨損情況,施工

29、過(guò)程對(duì)鉆頭磨損超標(biāo)的及時(shí)更換。成孔中,按試施工確定的參數(shù)進(jìn)行施工,設(shè)專職記錄員記錄成孔過(guò)程的各種參數(shù),如鉆進(jìn)深度、地質(zhì)特征、機(jī)械設(shè)備損壞、障礙物等情況。記錄必須認(rèn)真、及時(shí)、準(zhǔn)確、清晰。旋挖鉆機(jī)配備電子控制系統(tǒng)顯示并調(diào)整鉆進(jìn)時(shí)的垂直度,通過(guò)電子控制和人工觀察兩個(gè)方面來(lái)保證鉆桿的垂直度,從而保證了成孔的垂直度。鉆孔過(guò)程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度:由硬地層鉆到軟地層時(shí),可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度;當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí),要減速慢進(jìn);在易縮徑的地層中,應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù),防止縮徑;對(duì)硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn),以提高鉆進(jìn)效率;砂層則采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿比重和粘度。 11.2 地質(zhì)層情況第四紀(jì)地層：地表覆蓋土

30、、淤泥、粘土、淤泥質(zhì)亞粘土、砂土、砂層等較軟的地層統(tǒng)稱為第四紀(jì)地層。這類地層一般比較松軟，可選用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆斗鉆進(jìn)。像地表土、淤泥質(zhì)亞粘土、粘土層在干性狀態(tài)下膠結(jié)性都比較好，在干孔鉆進(jìn)下可用單底板土層鉆斗鉆進(jìn)，也可以用雙底板撈砂鉆斗和土層螺旋鉆頭鉆進(jìn)；若在濕孔鉆進(jìn)條件下，因土遇水的膠結(jié)性能變差，一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)以便于撈取鉆渣。淤泥層一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。砂土層和砂層的膠結(jié)性能都比較差，不管干孔鉆進(jìn)還是濕孔鉆進(jìn)均用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。對(duì)于含水豐富的流砂、流泥等易坍塌地層，采用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。卵礫石、風(fēng)化基巖等硬地層：砂卵石、卵礫石、泥灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r、泥巖、頁(yè)巖等硬巖層，因地

31、層密度較大，摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭無(wú)法完成成孔。此類巖層應(yīng)選用機(jī)鎖桿和短螺旋鉆頭。根據(jù)鉆進(jìn)地層不同，短螺旋鉆頭分為嵌巖短螺旋鉆頭和土層短螺旋鉆頭兩類。按其頭部結(jié)構(gòu)形式分，短螺旋鉆頭又可分為錐頭短螺旋鉆頭和平頭短螺旋鉆頭。一般情況，嵌巖短螺旋鉆頭多為錐頭形式，土層短螺旋鉆頭多為平頭形式。錐頭短螺旋鉆頭根據(jù)錐頭結(jié)構(gòu)形式的不同和鉆頭導(dǎo)程的多少又可分為單錐單螺旋鉆頭、雙錐單螺旋鉆頭以及雙錐雙螺旋鉆頭3種。嵌巖短螺旋鉆頭所用切削刃為頭部鑲焊有鎢鈷硬質(zhì)合金的截齒，主要用于鉆進(jìn)風(fēng)化基巖、膠結(jié)性較好的卵礫石地層及永凍土層。土層短螺旋鉆頭所用切削刃為耐磨合金鋼斗齒或斗齒加截齒，主要用于鉆進(jìn)地下水位以上土層、砂土層和

32、粒徑不大的礫石層。一般的泥巖也可用土層短螺旋鉆頭，如：全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化。對(duì)于硬度較大的基巖地層、大的漂石層以及硬質(zhì)永凍土層，直接用短螺旋鉆頭或旋挖鉆斗鉆進(jìn)都比較困難，需要嵌巖筒鉆配合短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。嵌巖筒鉆分為取芯巖石筒鉆和不取芯巖石筒鉆兩種。取芯巖石筒鉆除了筒體下端焊有子彈頭截齒外，筒體內(nèi)壁上裝有承托巖芯的合頁(yè)片。不取芯嵌巖筒鉆則沒(méi)有承托巖芯的合頁(yè)片。嵌巖筒鉆的主要作用在于對(duì)孔內(nèi)巖芯的圓周進(jìn)行松動(dòng)掏空，為以后下入嵌巖短螺旋鉆頭破碎巖芯創(chuàng)造破碎自由面。對(duì)于層理發(fā)育且各向異性的硬巖地層，用嵌巖筒鉆配合嵌巖短螺旋鉆頭和雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)，能有效地預(yù)防孔斜及提高工作效率. 砂卵石、卵礫

33、石層比一般的第四紀(jì)地層硬度大，鉆進(jìn)難度較大。這類地層中若沒(méi)有粒徑太大的孤石、漂石，一般可選用機(jī)鎖鉆桿和雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。但這類地層的研磨性比較強(qiáng)，所以鉆斗斗齒的消耗會(huì)比較大。當(dāng)碰到有大孤石（漂石），則下入嵌巖短螺旋鉆頭鉆進(jìn)，一般能把大孤石攪碎或?qū)⒄麄€(gè)孤石（漂石）帶出孔口。鉆進(jìn)卵礫石地層，嵌巖短螺旋鉆頭的錐頭結(jié)構(gòu)形式和錐度大小的選擇主要取決于卵礫石粒徑的大小和地層硬度，粒徑大則選用單錐頭形式(單錐頭形式的錐頭葉片空間比雙錐頭形式的大，但是帶渣能力前者比后者差)，這樣才能使大粒徑卵礫石被旋入螺旋葉片內(nèi)；粒徑小則選用雙錐頭形式易于帶起鉆渣。地層硬度大則選用小錐角形式的鉆頭；硬度小則選用大錐角形式鉆

34、頭。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化基巖，如：泥灰?guī)r、砂巖、灰?guī)r、泥巖、頁(yè)巖等硬巖層，采用嵌巖短螺旋鉆頭鉆進(jìn)，配合用嵌巖筒鉆（主要作用在于對(duì)地層進(jìn)行松動(dòng)，取芯是次要功能，所以一般采用不取芯巖石筒鉆）以及用雙底板撈砂鉆斗清渣。旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)地層選用鉆斗的同時(shí)，還要注意在鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺的控制。在使用旋挖斗時(shí)依據(jù)斗體的容量，一般在斗體三分之二為合適。進(jìn)尺深度根據(jù)樁直徑而定，也要根據(jù)地層的密度控制進(jìn)尺深度。進(jìn)尺過(guò)多，導(dǎo)致卸土困難，還會(huì)導(dǎo)致埋鉆卡鉆的事故發(fā)生。過(guò)少會(huì)延誤施工進(jìn)度與設(shè)備、能源的消耗，成本提高，降低了效益。12 旋挖鉆機(jī)氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔12.1 鉆具特點(diǎn)反循環(huán)鉆具適合于堅(jiān)硬地質(zhì)和巖層。刀具一般為：牙輪

35、滾刀和楔齒滾刀。有全截面反循環(huán)鉆具和環(huán)面反循環(huán)鉆具。12.2 工藝原理旋挖鉆機(jī)氣舉反循環(huán)又稱氣壓反循環(huán)。其基本原理是壓縮機(jī)通過(guò)旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭下面的隨動(dòng)氣龍頭及配套送氣管路將壓縮空氣送至孔底牙輪或滾刀鉆頭的氣水混合室，并使空氣與鉆頭吸渣管內(nèi)的水合物，從而形成比重小于吸渣管外泥水混合物的氣水混合物。在不同比重形成的壓力的作用，吸渣管內(nèi)的氣水流挾帶巖屑排離孔底沉淀在鉆頭上部集渣筒內(nèi)或直接排到孔外沉淀池內(nèi)。沉淀析出的水以自流的方式向鉆頭與孔壁的環(huán)狀間隙直至孔底，形成往復(fù)循環(huán)。 12.3 工藝特點(diǎn) 適應(yīng)旋挖鉆機(jī)加壓能力大特點(diǎn)，鉆進(jìn)效率較其他鉆進(jìn)方式高。 旋挖鉆機(jī)采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝，孔底大塊巖石渣都能

36、排離孔底，無(wú)巖石二次破碎現(xiàn)象，鉆進(jìn)效率高。 鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭切削具冷卻效果好，提高鉆頭使用壽命。 工藝、操作比較復(fù)雜，需要人員較多，并且要求技術(shù)比較熟練。12.4 旋挖鉆機(jī)全斷面破巖成孔的工藝設(shè)備12.4.1 設(shè)備條件旋挖鉆機(jī)氣舉反循環(huán)巖石鉆進(jìn)設(shè)備主要由空氣壓縮機(jī)氣壓在0.7,氣量在5立方以上為宜,隨動(dòng)氣龍頭送風(fēng)及排渣管路系統(tǒng).孔底全斷面鉆進(jìn)牙輪滾刀鉆頭。12.4.2 孔壁條件旋挖鉆機(jī)氣舉反循環(huán)由于是孔底局部循環(huán),細(xì)小巖粉不能沉淀在儲(chǔ)藏筒內(nèi),往往在孔底形成粥樣粉漿,巖粉漿循環(huán)擾動(dòng)使得孔壁難以形成泥皮護(hù)壁,所以本工藝要求在地質(zhì)比較穩(wěn)定的條件下使用.在孔壁不穩(wěn)定,如有松散層,流沙層的情況下,要求下鋼護(hù)筒或尼龍護(hù)筒到基巖面上,以防塌孔形成孔下事故。12.5 設(shè)備的安裝12.5.1氣龍頭的安裝氣龍頭到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)立即焊接吊耳與鉆機(jī)動(dòng)力頭運(yùn)動(dòng)件相連，同時(shí)焊接反扭桿，使氣龍頭中間外圈側(cè)耳與鉆機(jī)桿或動(dòng)力頭機(jī)座相連，傳遞氣龍頭旋轉(zhuǎn)時(shí)的反扭矩。氣龍頭進(jìn)氣口也應(yīng)用快速接頭和膠管與空氣壓縮機(jī)相連。12.5.2進(jìn)氣膠管的連接將膠管的快速接頭分別焊接于氣龍頭出氣口閥門下接頭和鉆頭氣管接頭上，中間用合適長(zhǎng)度的膠管相連，形成進(jìn)氣通道。12.6 鉆進(jìn)工藝參數(shù)12.6.1 加壓力旋挖鉆機(jī)工作效率取決動(dòng)力頭扭矩與加壓，對(duì)于滾刀鉆頭，原則上加壓力越大工作效率越高，但要考慮鉆機(jī)的加壓能力及鉆桿的承受能力。12