(1)擴眼鉆頭的打開方式
1)反循環旋挖鉆機的擴眼方式(圖2-23):
圖2-23反循環擴眼鉆頭開啟方式
打開:在規定的擴底深度,從上至下打開擴底翼板進行擴底。上開口鉆頭形式簡單,加工方便,主要用於穩定土層。
向下打開:在規定的擴底深度,自下而上打開擴底翼板,進行擴底。該下開口鉆頭結構簡單,加工方便,擴孔角小,成孔可靠性好,適用於復雜地層,但切削扭矩大。
下滑式:擴大底的翼板沿傾斜的固定導向架下滑,慢慢切割形成擴大底。滑動鉆頭結構復雜,加工困難,擴底直徑調整範圍小,但不反復切削孔壁,因此成孔可靠。
推出式:擴底鉆頭繞偏心軸旋轉,沿直徑方向推出,形成擴底鉆頭。推出式鉆頭結構非常復雜,主要用於潛水鉆井。
圖2-24鉆鬥擴底模式
2)鉆鬥擴底方式(鉆頭整體不下移,而是原地膨脹擴底,如圖2-24所示):
原位推出式:將12的斜翼板向外推出後擴底的方法。
原位滑動式:將擴底葉片沿固定導桿滑動,傾角為12°的擴底方法。
原位下開水平推出:緩慢打開上部封閉的擴底翼板,水平向外推出下部擴底葉片的擴底方法。
(2)擴底鉆頭的基本結構。
1)YKD系列液壓擴底鉆頭(圖2-25):該系列鉆具包括鉆頭、泵站、控制臺和旋轉接頭,屬於三翼下開型。通過地面液壓控制和檢測裝置,可以精確控制鉆頭翼的開合量,隨時確定擴大的井底直徑,方便準確。適用於任何深度的擴孔。鉆頭裝有副翼,可以調節擴大底段的直徑。刀具磨損後可以更換。適用於各種砂土層和粘土層、粒徑小於100mm的膠結礫石層、ⅳ級以下風化基巖、反循環旋挖鉆進、鉆孔(基礎孔)、擴底(底部)。
圖2-25 YKD系列液壓擴眼鉆頭
圖2-26 KDJ-1500型擴眼鉆頭
圖2-27鉆鬥式擴眼鉆頭
2)KDJ-1500型擴底鉆頭(圖2-26):鉆頭為三翼開式。在軸向力的幫助下,導向軸軸向上下運動,實現喇叭口翼的收斂和伸長,通過軸套和軸的內外方段傳遞扭矩。鉆頭直徑和長度(m): φ 0.9× 2.2(收斂),φ 1.5× 1.3(張開),最大沖程440mm,擴大底段井底中心角160,過渡段長度不大於0.65m..適用於砂質粘土層,正、反循環旋轉鉆進,特別適用於擴底。
3)鉆鬥用擴眼鉆頭(圖2-27):這種擴眼鉆頭與短螺旋大直徑鉆機配套使用,由擴孔刀桿、推土機、支撐架、鉆缸滑塊、分體鬥門和鬥門開關彈簧壓桿機構組成。鉆頭外徑900mm,最大擴孔直徑2600mm,每次取土量0.25~0.30m3,最大鉆孔深度28 m,擴孔鉆頭的特點是:可完成擴孔、取土、棄土等過程,結構簡單可靠,效率高;平孔底可切割成弧形底,承載力可進壹步提高;滑塊行程大,增加了鉆缸的儲土空間,刀桿能可靠地縮回原位,避免了卡鉆和破壞孔壁的現象;采用頂桿壓縮彈簧開關鬥門機構,無需人工輔助即可自行卸土;可根據土壤條件選擇不同的刀齒或刀片,適應性好;鬥門底部裝有壹對清理孔底虛土的刀片,擴孔到位報警器,能有效掌握擴孔大小。
總結
1.鉆探技術是根據巖土工程的要求,選擇相應的鉆探設備、鉆探方法和技術,向地下鉆出不同直徑、深度和角度的孔。鉆探技術作為巖土工程施工中的壹種重要技術手段,得到了廣泛的應用。
2.根據鉆孔(工程孔)的規律,工程孔的施工方法可以按不同的方式進行分類,如孔內是否有循環介質、孔底巖土的破碎方式、從屬動力的位置、直接破碎巖土的工具等。根據現代基礎施工對鉆孔的特殊要求,工程成孔的特點不同於其他鉆孔工藝。對於單個鉆孔,主要特點是:直徑大,深度淺,所鉆地層多為軟土。對於壹個建築工程,主要特點是:工程孔數量多,孔間距小。對於工程成孔施工方法,主要特點是:方法多,鉆機功能多樣。就施工條件而言,主要特點是:施工受到諸多條件的制約,如環保、地上地下作業空間等。
3.不循環旋轉鉆井是指破碎的鉆屑不是靠沖洗介質的循環水力清除,而是靠提升鉆機和鉆具機械系統。兩種最有代表性的方法是螺旋鉆孔和鏟鬥鉆孔。螺旋鉆分為長螺旋鉆和短螺旋鉆。由於清除碎巖屑的方式不同,這兩種方法的特點、適用條件和工藝參數也不同。在工藝參數方面,需要註意的是,轉速在長螺旋鉆進中具有雙重作用,既影響鉆頭的鉆進效率,又影響輸送巖屑的效率。鉆鬥鉆進適用於粘性土中的幹式鉆進。鉆鬥集粉碎巖土和儲存鉆屑的功能於壹體。常用的鉆頭有錐底式、沖擊式、鎖緊式、底開式、半封閉式和擴底式。旋挖鉆機壹般用於大直徑、短螺桿、鏟鬥的鉆孔。鉆機采用多用途模塊化設計。由於鉆孔和排渣是交替進行的,所以采用了能快速提升鏟鬥的特殊結構的伸縮鉆桿。
4.正循環旋轉鉆井技術成熟,無地層限制。由於正循環的向上流速較低,所以最適合於800 mm以內的孔徑..在鉆井工藝中,應根據地層硬度選擇合適的鉆頭;在工藝參數中,應根據地層條件和鉆頭類型確定合適的WOB、轉速和沖洗液量。
5.在大直徑條件下,反循環回轉鉆進由於上升速度高,排渣效果好,鉆進效率高。這種方法對鉆孔直徑沒有限制。目前常用的反循環旋轉鉆井類型有泵吸反循環、壓縮空氣反循環和射流反循環。泵吸射流反循環鉆井技術在50m以內井段效率高;氣舉反循環鉆井技術不能用於淺孔或效率很低。隨著孔深的增加,鉆進效率逐漸提高,當孔深超過200m·m時,鉆進效率保持穩定,鉆頭類型和工藝參數(WOB、轉速)的選擇與正循環相似,但應註意反循環回轉鉆進的特點。
6.鋼絲繩沖擊鉆進是最古老的鉆進方法,特別適用於卵礫石層、孤石層、硬土層和含孤石的巖層,因此在國內外仍廣泛使用。沖孔抓鉆可用於腐殖土、淤泥、堅實粘土、砂土、流沙、差異較大的松軟巖層。
7.擴底樁孔施工法是壹種特殊的樁孔施工方法,其目的是提高樁的承載力。擴底樁孔主要依靠擴底鉆頭擴大樁孔底部,旋轉式擴底鉆頭的擴底方法主要有上開口法、下開口法、下滑法和推出法。鉆鬥擴底有原位頂出、原位下滑、原位下開、水平頂出等方法。
復習思考題
1.螺旋鉆進的工作過程和適用條件。
2.鉆鬥鉆進的工作過程及適用條件。
3.正循環旋轉鉆井的工作過程、適用條件及鉆頭選擇原則。
4.反循環旋轉鉆井的工作過程、實現方法及適用條件。
5.沖擊鉆孔的工作過程和適用條件。
6.沖擊鉆井的工作過程和適用條件。