旋挖鉆機入巖能力簡述

1、精選文檔旋挖鉆機入巖力量簡述1、 旋挖鉆機施工概述旋挖鉆機是一種用于建筑基礎(chǔ)工程成孔作業(yè)的樁工機械，具有施工速度快、成孔質(zhì)量好、環(huán)境污染小、操作機敏便利、平安性能高及適用性強等優(yōu)勢，已成為鉆孔灌注樁施工的主要成孔設(shè)備，旋挖鉆機是一種高度集成的樁基施工機械，源于國外礦山機械，接受一體化設(shè)計、履帶式360°回轉(zhuǎn)底盤及桅桿式鉆桿，一般為全液壓系統(tǒng)。特殊的桶型鉆頭直接取土出渣，不需接長鉆桿，鉆孔時孔口注漿以保持孔內(nèi)泥漿高度即可，因而能大大縮短成孔時間。由于帶有自動垂直度把握和自動回位把握，成孔垂直度和孔位等能得到保證。桶鉆取土上提過程中對孔壁擾動較小，桶鉆周邊設(shè)有溢漿孔，溢出泥漿可起到護壁作

2、用。對于具有大扭矩動力頭和自動內(nèi)鎖式伸縮鉆桿的旋挖鉆機,可適應(yīng)我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件，包括淤泥層、粘性土、泥土、粉質(zhì)土、（泥）砂層、卵礫石、卵（漂）石層、強風(fēng)化巖層、永久凍土、風(fēng)化基巖等地層。目前旋挖鉆機最大施工孔徑已達4.0m，深度在達到90m。2、 巖石特性及巖石裂開理論2.1 巖石特性巖石是巖塊與巖體的總稱，是一種各向異性、非均質(zhì)、不連續(xù)的物質(zhì)。大多數(shù)巖石在常溫常壓下是脆性材料，但是隨著壓力與溫度的增加，巖石的強度會由脆性向韌性轉(zhuǎn)化。巖石的強度是指巖體在外部載荷作用下，整體抵制變形的力量。巖石的強度一般用單軸抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度來表示，其中抗剪強度和抗壓強度是確定巖石工程穩(wěn)

3、定性的主要因素。巖石在無圍壓的狀況下，受縱向壓力消滅壓縮破壞時，單位面積上所承受的載荷稱為單軸抗壓強度。而抗剪強度是指巖石在外力作用下達到破壞時的極限剪應(yīng)力。庫倫-納維準則通過大量的試驗證明，巖石在受壓時會表現(xiàn)出最大的抵制破壞的力量，而巖石的抗剪強度極限僅為抗壓強度極限的10%左右。下表列出了常見巖石不同強度的對比關(guān)系。巖石性質(zhì)不同受載方式下的巖石強度相對值抗壓強度（MPa）抗拉（MPa）抗剪（MPa）花崗巖10.020.040.09砂 巖10.020.050.100.12石灰?guī)r10.040.100.15另外，巖石的強度受加載速度的影響也比較明顯，主要表現(xiàn)在隨著加載速度的增加，巖石的強度會有大

4、幅提高。但目前一般認為：在鉆具沖擊巖石的速度不大于5m/s時，巖石的力學(xué)性能不會發(fā)生本質(zhì)性的轉(zhuǎn)變。2.2 巖石的裂開目前施工中巖石裂開的主要方法有三種型式：沖擊破巖、磨削破巖、剪切入巖。沖擊破巖：依據(jù)理論分析，只有當(dāng)作用在巖石上的壓力超過了巖石單軸抗壓強度極限的30%50%時，巖石才會順當(dāng)實現(xiàn)裂開。所以在壓力沒有達到巖石的裂開強度極限以前，可通過鉆具與巖石的多次沖擊，使巖石產(chǎn)生裂紋，降低其強度，當(dāng)巖石強度降低到肯定程度就能實現(xiàn)巖石裂開。目前常用的設(shè)備為沖擊錘。磨削破巖：在較小的壓力載荷下，依靠旋轉(zhuǎn)的鉆具與巖石接觸所產(chǎn)生的摩擦力的作用，來引起巖石破損（該方法實際上為一種研磨作用）。此種方法巖石的

5、裂開速度比較慢，巖石裂開顆粒較細，鉆具磨損嚴峻。目前市場上常用的設(shè)備為正（反）循環(huán)鉆。剪切破巖：依據(jù)庫倫-納維準則巖石的抗剪強度極限僅為抗壓強度極限的10%左右，所以用剪切的方法裂開巖石最為有效。以回轉(zhuǎn)鉆進為主要方法的施工設(shè)備，假如在鉆進的同時，在鉆具上實現(xiàn)壓力加載，使鉆具截齒切入巖石（旋挖鉆機進行硬巖施工時，以配套截齒鉆進為主），那么在回轉(zhuǎn)扭矩的作用下就能實現(xiàn)巖石的剪切裂開。依據(jù)巖石剪切裂開的條件，旋挖鉆機具備巖石剪切裂開的基本條件。旋挖鉆機的鉆具在加壓載荷的作用下，依靠動力頭的驅(qū)動，就能實現(xiàn)鉆具的剪切破巖。加壓系統(tǒng)的加壓力經(jīng)過鉆桿的傳遞，使鉆具截齒切入巖土，利用鉆具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩使巖石產(chǎn)生

6、剪切裂開，巖石的裂開顆粒比較大，破巖效率高。3、 旋挖鉆機的入巖原理3.1 旋挖鉆機破巖的原理是：依靠大加壓力將鉆具截齒壓入巖石，在強大的動力頭輸出扭矩的作用下，使巖石產(chǎn)生剪切裂開。旋挖鉆機在施工過程中，通過動力頭的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動鉆桿，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，在加壓載荷與旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下，鉆具與巖石的接觸面之間就會產(chǎn)生剪切力，實現(xiàn)剪切破巖。鉆桿上一般會有三至四個鎖點，通過機鎖點可把每節(jié)鉆桿鎖住，完全把加壓力傳遞給鉆具，加壓載荷的傳遞效率較高，能在鉆具與巖體之間產(chǎn)生較大的剪切力，實現(xiàn)硬巖的鉆進。3.2 鉆具截齒的合理布置從巖石剪切裂開的原理可知，旋挖鉆機在進行剪切破巖時，鉆具截齒的既要受到鉆具旋轉(zhuǎn)時的運行阻力，

7、又要受到加壓載荷的壓入阻力，如下圖7所示。在相同加壓載荷的作用下，假如減小截齒的切入角度，使截齒由線接觸或面接觸改為點接觸，就能大幅降低鉆具與巖體的接觸面積，提高截齒切入巖石力量。經(jīng)過對大量試驗數(shù)據(jù)的分析，斗齒的切入角度應(yīng)稍大些，以45°60°為宜；鉆入比較硬的地層（花崗巖層）時斗齒的切入角度應(yīng)稍小些，以25°45°為宜。 圖7 截齒布置型式4、 結(jié)束語旋挖鉆機在依據(jù)土層鉆進至淤泥層、粘性土、泥土、粉質(zhì)土、（泥）砂層時接受一般鉆具抓斗進行旋挖作業(yè)，當(dāng)遇至卵（漂）石層、強風(fēng)化巖層、永久凍土、風(fēng)化基巖等地層時換為金剛石截齒鉆具進行切割鉆進。當(dāng)鉆進至設(shè)計孔深后，金剛石截齒鉆具取下調(diào)換成可閉合式抓斗進行碎石抓取，直至達到設(shè)計沉渣厚度后即可成孔報驗完成鉆孔任務(wù)。樁基礎(chǔ)是目前各類工程中常用的重要基礎(chǔ)形式之一，其中鉆孔灌注樁由于施工工藝成熟、平安性高、地層適應(yīng)性強等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于高層建筑、大中型橋梁工程施工中。但由于傳統(tǒng)的鉆孔機械主要為回轉(zhuǎn)循環(huán)類鉆機和沖抓類鉆機，受鉆機自身結(jié)構(gòu)特點及施工工藝特點，鉆進速度較慢，并且在施工過程中循環(huán)