旋挖钻机的毕业论文

国内封'旋挖钻机结构特点的探讨张启君,张忠海,陈以田,郑华(徐州工程机械股份科技有限公司,江苏徐州221004)摘要:以国内外旋挖钻机现有的底盘机构,钻桅,自行起落架,主副卷扬,动力头,钻杆,发动机系统等结构为背景,分析了国内外旋挖钻机常见的结构特点,为国内企业开发起到一定的借鉴作用.关键词:旋挖钻机;结构;特点;底盘结构中图分类号:文献标识码:B文章编号:1000-033X(2004)10-0037-05Discussion of drilling rig structureZHANG Qi-jun, ZHANG Zhong-hai, CHEN Yi-tian, ZHENG Hua(Xugong Science&Technology Co. Ltd, Xuzhou 221004, China)Abstract: This paper analyzed the structure characteristics of present drilling rig,such as chasis, drill string,lifting frame, windlass, power head, drill rod, engine, words: drilling rig; characterstics; chasis; structure旋挖钻机是一种多功能,高效率的灌注桩成孔设备,被广泛应用于水利工程,高层建筑,城市交通建设,铁路公路桥梁等桩基础工程的施工.旋挖钻机还可配套长短螺旋钻具,普通钻斗,捞砂钻斗,筒式岩石钻头等钻具以适应粘土层,砂砾层,卵石层和中风化泥岩等不同的施工要求.1概述旋挖钻机的结构主要由底盘机构,钻桅,自行起落架,主副卷扬,动力头,钻杆,钻头,转台,发动机系统,驾驶室,覆盖件,配重,液压系统,电气系统等组成,其工作原理也完全相同,都是由全液压动力头产生扭矩,由安装在钻架上的油缸提供钻压力,并通过伸缩式钻杆传递至钻头,钻下的钻渣充入钻头,由主卷扬提拔出孔外.徐工研究院在调查研究的基础上已开发出RD15, RD 18 , RD22旋挖钻机,RD系列产品的旋挖钻机的整机主要由底盘,动力头,钻架,发动机系统,钻杆自动存取装置,钻杆自动润滑装置,虎钳,锚固装置,钻具,液压系统,电气系统及泥浆系统等部件组成.2主要结构特点底盘的结构旋挖钻机的底盘一般为液压驱动,轨距可调,'刚性焊接式车架,履带自行式的结构.底盘主要包括车架及行走装置,行走装置主要包括履带张紧装置,履带总成,驱动轮,导向轮,承重轮,托链轮及行走减速机等组成.目前国内外旋挖钻机的底盘结构大小不一样,履带板宽度为800一1 200 mm.如意大利SOILMEC R622 HD旋挖钻机的底盘采用的是摆动伸缩式底盘,尺寸相对较小,驱动轮节距为216,单边10个支重轮2个托链轮,底盘高度相对较低.底盘伸缩采用的是摆动式,在行走过程中实现底盘的伸缩;行走减速机采用意大利BON-FIGLIOLI公司产品.意大利的CMV公司的旋挖钻机采用节距的驱动轮,支重轮,托链轮及链轨,履带板拟全部采用柏壳优士吉公司的进口件.单边11个支重轮2个托链轮,底盘伸缩仍采用通过油缸伸缩来实现,底架采用框架结构.CMV TH22的车架为箱形主体结构,上部布置有回转支承支座,中心回转体支座,车架的前,后部设置有履带伸缩箱形框架机构,车架主体两边上部固定托链轮,下部固定支重轮,前部设置了导向轮及其张紧装置,后部设置了驱动轮及其传动装置.MAIT公司采用自行设计的多功能底盘,稳定性好,重量轻,可配预留装置实现多功能,并具有上下车水平调整系统可进行倾斜调节.意马公司采用卡特彼勒履带底盘.意大利,德国制造的各类旋挖钻机的履带底盘均可以伸缩.国内的三一SYR220型旋挖钻机选用卡特彼勒3300底盘,C-9电喷发动机,内藏式液压可伸缩履带结构,宽履带提供较低的接地比压,提高施工时整机的翼期践C黔 2oo4Ao 37万方数据黔黝稳定性和适应性,且便于施工和运输.总之,国内外生产的旋挖钻机大多数应用的是专用底盘,轨距可调,能根据施工情况对底盘进行宽度调整,以增加钻机的整体稳定性,驾驶室前窗配有防坠物保护;也有少数厂家应用的是起重机底盘或挖掘机底盘.发动机系统旋挖钻机的发动机系统一般包括发动机,散热器,空滤器,消音器,燃油箱等.一般旋挖钻机设计时发动机选用国外的增压中冷式水冷发动机,选用进口CUMMINS发动机,为了适应不同用户的需求,也可选装国内二汽东风的康明斯发动机.其水散热器,空滤器等附件选用国产配套件,燃油箱自制.变幅机构及钻桅的结构目前国内旋挖钻机的变幅机构一般采用两级变幅油缸,平行四边形连杆机构,上端一级变幅油缸两端具有万向节头便于调整,钻桅截面形式为梯形截面,钻桅下端有液压垂直支腿,上端有两套滑轮机构,上下两端均可折叠,钻桅左右可调整角度为士50,前倾可调整角度为50,后倾可调整角度为150.三一SYR220型旋挖钻机的桅杆采用大箱形截面,为动力头和钻杆提供导向作用,具有良好的刚性和稳定性,抗冲击,耐振动,无需拆卸的可折叠式结构能减少整机长度和高度,便于运输.采用流行的平行四边形结构,通过其上油缸的作用,可使桅杆远离机体或靠近机体.通过桅杆角度的调整,可实现桅杆工作幅度或运输状态桅杆高度,桅杆相对地面角度的调节,使其动作机动灵活,施工效率高.意大利,德国制造的各类旋挖钻机可自行移动,自立桅杆,整个工作机构可在履带底盘上做土3600回转.因而现场转移,对孔位灵活方便,辅助时间少;钻架采用"平行四边形连杆机构十三角形"的支撑结构,非常适合城市狭窄场地的施工;钻架上装有垂直度检测仪,可以检测和显示钻架的偏斜度,并可通过钻机的"微动"系统调整钻架的垂直度;国外的SOILMEC公司的旋挖钻机产品品种有R-210,11-312,11-416,11-5161-11),R-620,R-622,R-625,11-725,11-825,11-930,11-940,R-1240等,其中SOILMEC R622 HD钻孔机的钻桅部分与国内的钻机产品相比,主要有以下几点不同.(1)动力头滑轨的形式SOILMEC R622 HD钻孔机的滑轨采用板式滑轨,但目前许多新型的钻机采用的是方形钢管式滑轨,这种新型的滑轨在强度上容易保证.(2)变幅机构与钻桅之间的十字轴结构SOILMECR622 HD钻孔机的十字轴采用的是转盘式结构;钻机的十字轴结构采用的是柱式结构.(3)加压油缸的固定型式SOILMEC R622 HD钻孔机的加压油缸采用的是2个铰点固定的方式,铰点所需的立板通过2--3个铰点固定在钻桅上;国内的钻机是将铰点所需的立板通过螺栓间接地焊在钻桅上.(4)加压油缸的防掉SOILMEC R622 HD钻孔机的加压油缸在加压油缸的末端另有保护装置;国内的钻机则是利用上铰点来防掉的.(5)动力头的下限位块SOILMEC R622 HD钻孔机的下限位块是在限位块与动力头之间加一橡胶块,并在橡胶块的动力头端加一金属挡板;国内钻机的下限位块是金属的,没有缓冲.(6)背轮的结构SOILMEC R622 HD钻孔机背轮上的2个滑轮是共面布置,主,副卷扬机的钢丝绳,在前后方向上错开;国内的钻机背轮上的2个滑轮是同心布置,主,副卷扬机的钢丝绳在左右方向上错开.(7)背轮的位置及收放SOILMEC R622 HD钻孔机背轮在运输状态下,位于发动机与副卷扬机之间,并在用手动棘轮机构使之水平;国内的钻机背轮在运输状态下,位于配重后面,呈竖直状态.(8)由于SOILMEC R622 HD钻孔机采用的是摆动伸缩式底盘,其钻桅没有在钻桅底部的支腿机构.宝峨公司的产品系列为BG12H,BG15H,BG18H,BG24H, BG24H, BG40H, BG24, BG25 , BG36, BG40,BG48等,该公司最新组装生产的BG20旋挖钻孔机,其二级变幅的结构形式较为特别,在转台上升起一横向支柱,变幅油缸安装在上面.这一设计可以加大变幅油缸安装距,增大钻桅的稳定性;但他也使转台的设计变的复杂,且升高了运输时的整车高度.国外车型中也仅有Bauer公司一家使用此结构.另一个特点是主,副卷扬机都安装在钻桅上,节省了回转平台上的安装空间,便于转台的布置.动力头的结构动力头是螺旋钻孔机的关键工作部件,其性能好坏直接影响钻孔机整机性能的发挥.动力头的功能:动力头是钻孔机工作的动力源,他驱动钻杆,钻头回转,并能提供钻孔所需的加压力,提升力,能满足高速甩土和低速钻进2种工况.动力头驱动钻杆,钻头回转时应能根据不同的土壤地质条件自动调整转速与扭矩,以满足不断变化的工况.国内的动力头为液压驱动,齿轮减速,可实现双向钻进和抛土作业,主要包括回转机蒙舞攀拼蓦黔姗聪38籍着熬袭赚戮臻藻粼髯熟鬓蒸鑫龚撇万方数据筑豁瓢镰澎5.有葬声芭亩三亩亩面面亩亩或互亩面菌面面面面或亩构,动力驱动机构及支撑机构.回转机构主要有齿轮与钻杆互锁的套管,两端支撑采用回转支承,密封等组成.动力驱动机构采用双变量马达带动减速机及小马达小减速机同时驱动钻进.抛土作业时,大减速机脱离,小马达小减速机工作,实现高速抛土.另外,支撑机构由滑槽,支座上盖与油缸连接件等组成,均为焊接结构件,应充分考虑其内部润滑,应有润滑油高度显示,加油口,放油口等,易于保养,维修.国内三一集团的动力头采用双变量液压马达驱动小齿轮,由小齿轮啮合大齿轮带动键套与钻杆配套,可根据不同地质条件自动无级改变旋转速度和输出扭矩.高品质双速减速机还可实现高速甩土功能.动力头有独立的润滑,冷却和换速液压系统,确保动力头可靠高效地工作.OILMECR622 HD钻孔机的动力头部分与国内钻机的产品相比,主要有以下几点不大相同:SOILMEC R622 HD钻孔机的动力头由三液压马达驱动,其中有一对马达同轴驱动一齿轮,在反向抛土时,只依靠小马达提供动力.国内的钻机只是由两液压马达提供动力,在反向抛土作业时,两马达均提供动力输出.SOILMEC R622HD钻孔机的动力头反向旋转由一单独机构实现,依靠此机构实现驱动齿轮与回转支承外齿轮的离合.国内的钻机是通过对减速器的更改来实现这一功能的;国内的钻机与SOILMEC R622 HD钻孔机与CMV钻孔机的动力头部分就结构上来讲,大体上是相似的,但SOILMEC R622 HD钻孔机与CMV钻孔机的动力头更为相似.他们均为三液压马达驱动,减速器与液压马达之间有一抛土换向机构.由于采用的三马达正常驱动及一马达反向抛土驱动.CMV公司的钻机采用平行连杆机构加三角形支撑型式,动力头可按土层自动调整扭矩和转速.意马公司采用动力头装有油浴式润滑.迈特公司系列旋挖钻机的动力头配有套管钻进增扭装置,钻机的摩擦钻杆驱动键的宽度和厚度大,可锁式钻杆为短键嵌入式可保证快速加锁和解锁.从国际知名大公司的钻孔机产品我们可以看出带有离合机构的钻孔机是比较普遍的机型.采用恒功率泵与变量液压马达配合,使动力头可根据地质条件自动改变其排量和压力,从而改变了输出扭矩及转速,即使动力头具有土壤自适应特性;采用带三挡或离合器的减速机,用远程液压操纵换档来实现钻孔机的低速钻进和高速抛土;液压换档,操作简单方便,提高了机器的作业效率.采用2个小齿轮同时驱动I个大齿轮且3个齿轮处于同一水平面.有利于倍增大齿轮所能传递的扭矩;齿轮中心连线为锐角三角形,使动力头结构紧凑.大齿轮与空心轴被联接为一体;空心轴内壁上均布有3条牙嵌板,其牙嵌钻进时与钻杆上的外牙嵌嵌合,可有效地传递扭矩和加压力;空心轴反转时,牙嵌即可分离.此结构不仅实现了轴的功能,也加强了轴的强度和刚度.动力头上,下箱体均为焊接结构,外形轮廓为一条包括几条圆弧及几条切线的封闭曲线;此结构不仅具有足够的强度和刚度,而且具有良好的工艺性.转台的结构目前国内旋挖钻机的转台为整体焊接式结构,主纵梁为"工字梁"形截面,主要包括回转支承,转台主体,钻桅后支撑,配重组成,钻桅后支撑位于配重前与转台主体用螺栓固定,便于拆卸,配重采用分体铸造大圆弧结构,运输时可拆卸.国外旋挖钻机转台的结构不太一样,如R622-HD旋挖钻机回转平台整体上采用了高铰点,大截面结构,这也是由转台受力大,应力高的特点决定的.转台主梁为变截面工字梁结构,采用的是等强度设计,这种设计较矩形梁设计具有重量轻,省材等优点.边梁设计与徐工集团RD 18大致相同,采用大圆弧造型设计.转台上布置与国内的具有较大区别,在布置上显得更为紧凑些,主要区别是回转减速机前置,充分利用了前面的空间,主泵和液压油箱均放在转台左边,燃油箱放在发动机前端,吸油阻力较小,发动机水散和液压油散热放在转台右边,主阀等液压元件放在转台右边油散热之前,这样管路布置不会太乱.后面配重也采用大圆弧设计,与边梁和机棚造型相适应.钻杆的结构决定设备地层适应能力的主要因素在于旋挖钻机所使用的钻杆形式,钻头类型以及与之相适应的设备本身的结构,其中采用什么样的凯式伸缩钻杆是最重要的因素.这是因为钻杆要将动力头的全部扭矩一直传递到孔底的钻头上,并且还要将加压液压缸的压力,动力头自重和钻杆自重等钻压稳定地传递到几十米以下的钻头上,因此当钻进较坚硬的地层时,钻杆可能要同时承受大扭矩和大钻压,还要克服很大的弯矩,这样使得钻杆的受力条件变得非常复杂,如果钻杆本身的能力达不到要求,则很容易损坏.凯式钻杆可以分为摩擦钻杆和锁紧钻杆2大类.摩擦钻杆是指钻杆上的键只能传递扭矩而不能传递钻压的钻杆,而锁紧钻杆是指钻杆之间通过加压平台可以锁成一个刚性体对地层加压钻进的钻杆.摩擦钻杆在提钻时不需要解锁,操作简封撰农慕解 39万方数据单,但由于加压能力有限无法钻进较硬地层.锁紧钻杆的地层适应能力强,但需要解决提钻时可能对钻杆造成强烈冲击的问题.锁紧钻杆又可分为简单的加压式钻杆和六键式嵌岩钻杆.简单加压式钻杆可以实现加压,但加压平台较窄,压强较大,容易磨损造成加压失效,因此不能真正适应坚硬地层的施工.而六键式嵌岩钻杆的加压平台宽大,可以稳定地传递大钻压,又因为是六键结构,钻杆本身抗失稳的能力很强,可以有效地克服钻杆的细长杆效应.国内外的六键式嵌岩钻杆和简单锁紧式钻杆都可以实现加压,但是这类钻杆也有不足,就是在提钻时必须先反转解锁,然后再卸土.正常的提钻顺序应该是钻杆由内向外依次上升,但是如果反转解锁不完全,就会造成某相邻两节钻杆尚未解锁就一起缩进外层钻杆,一般称为挂钻.而这两节钻杆继续往上运动时,受到轻微的扰动就会自动解锁,这样外面的钻杆就会悬空,对钻杆和动力头会形成强大的冲击.通常单节钻杆的质量约为2t,假如钻杆从3m甚至8m高度自由落体冲击下来,冲击能量将非常大,如果没有保护装置,很容易造成动力头和钻杆的严重破坏.因此使用六键式或其他锁紧式加压钻杆必须配置动力头减振器.减振器包括弹簧装置和液压减振装置,能有效缓冲并吸收钻杆对动力头的冲击以及钻杆之间的冲击,保证锁紧式钻杆的安全使用.目前国内外旋挖钻机的钻杆采用4节或5节伸缩内锁式钻杆,每节长度大约为13 m,装配后总长不小于48 m,采用高强度合金钢管,钻杆与动力头采用长牙嵌内锁式连接方式.顶端与上滑动板用010系列无齿回转支承相连,下端带有弹簧缓冲,第4节上端用可滑转万向节与主卷钢丝绳相连,下端采用方形截面杆通过销轴与钻头相连,每只钻头应与方形截面杆相配,具有互换性.钻头的结构钻头是决定旋挖钻机能否较好适应复杂地层,提高工效的重要部件,目前国内外旋挖钻机的钻头共分3种常用的结构:短螺旋钻头(0600-02 500 mm),回转斗钻头(0800-02 500 mm)和岩心钻钻头(0800-02500 mm),如R622-HD旋挖钻机的钻头有:短螺旋钻头,单层底旋挖钻头,双层底旋挖钻头共4个沙900,O1 000,0800,01 500)0目前国内外旋扮钻机钻头的3种常用的进土结构如下.(1)短螺旋钻头旋挖钻头主要纵短螺旋钻头为主,他主要靠螺旋叶片之间的间隙来容纳从孔底切削下来的土,砂砾等,这种钻头结构简单,造价低.地层较好时,使用他也可达到好的效果,如果地下砂砾石较多或含水较多时,在提钻时很容易掉块,钻进效率低,甚至于不能成孔.(2)单层底旋挖钻头在地下水位较高,或含砂砾较多的地层,目前多数旋挖钻机均采用钻头钻进,用静压泥浆护壁,这种钻孔工艺已明显优于短螺旋钻头钻孔.最早的旋挖钻头是单层底,在底下方有对称的2扇仅可向头内方向打开的合页门.当钻头钻进时,孔底切削下来的土,砂经合页门压入头内;在提钻时,在头内土砂的重力作用下,两扇门向下关闭,以阻止砂土漏回孔内.由于这种重力作用不是十分可靠,时常发生合页门关闭不严,造成砂土漏回孔内,降低了钻进效率,还会影响孔底清洁度.(3)双层底旋挖钻头自20世纪90年代以来,国外的一些钻机制造公司,在原单层底钻头的基础上,开发出双层底的旋挖钻头.其特点是2层底可以相对回转一个角度,以实现头底进土口的打开与关闭.即在顺时针旋转切削时,底部的进土口为开放状态,当钻完一个回次后,将钻头逆时针旋转一个角度,致使进土口强行关闭,从而使切削物完整地保存在头内.实践表明,在复杂地层中,双层底钻头的钻进效率及孔底清洁度明显优于单层底钻头.卷扬的结构国内外旋挖钻机的卷扬有主副卷扬2种,卷扬的结构采用卷扬减速机,具有卷扬,下放,制动功能,卷筒自行设计,主卷扬应具有自由下放功能,且实现快,慢双速控制.主,副卷扬应配有压绳器.液压电器系统意大利,德国制造的各类旋挖钻机的机,电,液一体化高度集中,结构紧凑,操纵灵活方便,自动化程度高.他采用伸缩式钻杆,节省了人力和加接钻杆的时间,施工中只需一人即可操纵整台钻机,工人劳动强度低.钻架上装有垂直度检测仪,可以检测和显示钻架的偏斜度,并可通过钻机的"微动"系统调整钻架的垂直度.驾驶室控制面板上装有孔深和钻架垂直度显示仪以及反映发动机,液压系统工作状态的仪表,显示屏及报警装置,有的还装有全电脑操作系统,使操作手能实时掌握钻进深度,钻架垂直度,保证钻孔准确到达设计深度和良好的垂直度.旋挖钻机的电液比例伺服控制系统国内外旋挖钻机采用电液比例伺服控制系统,PLC,CAN总线控制等,提高了定位钻孔精度,具有钻40髯黔及 Cd 万方数据筑黯机镰与旅篡橇戮化兹或奋亩亩亩亩亩亩泣亩石盆兹亩亩孔深度的自动化检测,荧光屏显示功能等,当钻桅发生倾斜时,钻机会自动报警,并进行自动调整.采用能显示多种信息的多功能液晶显示器,能进行起钻桅控制,自动垂直调平,回转倒土控制,发动机的监控,钻孔深度测量及显示,车身工作状态动画显示及虚拟仪表显示,故障检测与报警等信息的显示.安全保护国内外钻机的设计充分考虑操作人员的安全,并采取了一些措施,例如:驾驶室前窗配有FOPS(防坠物保护);卷扬的高度限位;驾驶室内操作台安全控制;发动机,液压等参数显示,报警等.3国外旋挖钻机主要特点意大利,德国等制造的各类旋挖钻机虽然能力大小有别,结构上略有差异,但总体性能和质量都比较先进,可靠,具有以下特点.(1)机,电,液一体化高度集中,结构紧凑,操纵灵活方便,自动化程度高,采用伸缩式钻杆,节省了人力和加接钻杆的时间.(2)可自行移动,自立桅杆,整个工作机构可在履带底盘上做13600回转.因而现场转移,对孔位灵活方便,辅助时间少.(3)与施工能力相同的常规钻机相比,回转扭矩大,并可根据地层情况自动调整.(4)钻架采用"平行四边形连杆机构+三角形"的支撑结构,非常适合城市狭窄场地的施工.(5)履带底盘可以伸缩.(6)钻架上装有垂直度检测仪,可以检测和显示钻架的偏斜度,并可通过钻机的"微动"系统调整钻架的垂直度.(7)驾驶室控制面板上装有孔深和钻架垂直度显示仪,以及反映发动机,液压系统工作状态的仪表,显示屏及报警装置,有的还装有全电脑操作系统,使操作手能实时掌握钻进深度,钻架垂直度,保证钻孔准确到达设计深度和良好的垂直度;实时掌握各系统工作情况,便于及时采取维修措施,保证钻机正常运转.(8)可实现多工艺钻进,能适应不同地层,不同桩基础处理方法施工的需要.一般类型的旋挖钻机除能进行旋挖钻进外,通过更换工作装置,还可实现跟管钻进和长螺旋钻进.参考文献:[1]韩金亭.大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势【J].西部探矿工程,2002,12(3).[2]王平,赵永生,赵政.旋挖钻机选型及其在成孔施工中存在问题的探讨〔J].探矿工程,2001, 45(4).[3」侯再民.旋挖钻机卡钻原因及其对策〔J].探矿工程,2001,45(l).[41 JTJ 034-2000.公路路面基层施工技术规范[S].[51 GY 筋混凝土预制桩打桩工艺标准〔S].[61 GY 208-1996.设备基础施工工艺标准【S工[71 GY 204-1996.泥浆护壁回转钻孔灌注桩施工工艺标准【S].收稿日期:2004-05-13(上接第36页)3)墩头必须墩圆,以免滑丝;4)千斤顶的张拉杆必须拧进锚杯10扣丝以上;5)钢丝束接长时,连接杆必须拧进锚杯至10扣丝以上;6)如未张拉的钢丝要进行接长时,应套上一个比锚杯还大的钢套管,以便张拉时自由伸长;7)张拉时要随着张拉力的增加紧固螺帽,以防锚杯丝扣变形,不易锚固;8)锚下混凝土要振捣密实,以免大吨位张拉时造成混凝土崩裂.4压浆与封锚压浆是为了加强钢筋束与混凝土的整体作用,增大钢束与混凝土之间的粘结力,把力传递给混凝土,防止钢丝锈蚀.因此,压浆必须及时进行,以免长时间绷紧的钢丝束产生疲劳荷载,造成预应力损失.压浆前应选配好适宜的水灰比,水灰比太小,浆太稠给压浆造成困难;太大,浆太稀易离析沉淀,一般情况水灰比以较适宜.封锚是为了保护锚头不受空气的腐蚀,保证其预应力的永久性,因此封锚一定要封得密实.参考文献:[1]许尚江.滨州黄河大桥引桥横隔梁维修加固方案[J].筑路机械与施工机械化,2003 , 20(6).收稿日期:2004-05-24获麟磊豁粼2004Ao 41万方数据的资料下的好乱，见谅

（五）护壁泥浆的拌制1、护壁泥浆要用优质泥浆，保持桩孔不坍、不缩，尤其对较厚的填土及淤泥质土要采用优质泥浆。2、在钻进时，由于旋挖钻机为静态泥浆无循环钻进，且成孔速度快，护壁泥皮薄，据地质勘查资料知本场区存在较厚的软塑性粘土层和粉砂地层，易造成缩孔和塌孔的事故，因而钻进时对泥浆性能要求较高。为了满足施工要求，在制作泥浆时，应注意以下几点：(1)膨润土必须充分水化搅拌，保证浆体均匀一致。造浆后应静置24小时之后方可使用，保证膨润土的充分水化，泥浆各项指标符合要求。(2)泥浆絮凝或沉淀过多时，泥浆必须用空压机送风反复搅动，符合要求后才可送入孔内使用，否则势必会造成孔内沉渣过多或其它孔内事故。(3)为了保证安全连续正常施工确保成孔速度、成孔质量及灌注成桩质量，开孔前泥浆总量应达到设计方量的倍左右方可开钻，质检员、技术员要随时观察泥浆性能的变化，及时检测泥浆的性能，不符合设计要求的泥浆禁止送入孔内，钻进时及时足量补充孔内泥浆，防止孔内泥浆落差太大，即泥浆液面深度低于护筒进浆口30cm以下，而造成孔壁坍塌。尤其不允许浆面落到护筒底以下。在雨天施工时，应注意泥浆性能的变化，及时根据实际情况调整泥浆原料的配比。钻机因故停钻时（如机械故障、修理钻具等），要及时向孔内补充泥浆，保持泥浆高度，以保证孔内安全。二次清孔时沉淀池泥浆容量要大，保证清孔时孔内大量泥沙的有效沉淀，使二次清孔达到设计要求，禁止孔内泥浆低于护筒溢浆口。比重 粘度（S） 含砂量（%）～ 16～22 ≤4(4)施工中做好现场泥浆配置、排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，保持泥浆比重在～之间。随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，确保钻进需要。泥浆指标如表： (5)对于固相含量过高，比重、粘度超过规定值，不宜稀释处理的废浆应及时排运出场外处理。(6)当地下水位较高时，为保证钻孔过程不坍孔、缩孔，必须保证孔内水头，且要将泥浆比重调大。在钻进过程中，要及时补浆，确保钻进过程中的水头高度。(7)在泥浆池边设好防护安全栏。(8)为了保护环境，钻孔泥浆经沉淀处理合格后将钻渣运往指定地点。（六）钻孔1、准备好以上工作后，请监理工程师现场检查，钻机开始钻进施工。2、由施工经验丰富的同志担任机班长，负责成孔钻进设备的操作,并对机长进行钻进注意事项交底，强调机长对地质状况进行掌握，要求将地质剖面图和柱状图悬挂在操作室，掌握每根桩的地质情况，根据实测深度并对照地层埋深，判断钻进进度，在地层变化处附近，捞取钻渣样品与地质资料核实，以精确控制换层时的钻进参数，确保成孔质量。3、开钻时应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。但是对于加夹层（粉砂层）钻进时，需要调整泥浆比重到左右，并且采取慢速钻进的方法进行施工。4、旋挖机钻进过程中，钻杆要保持垂直状态，严格控制垂直度在规范允许范围之内。5、钻机钻进过程中应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80％。6、要安排专人定时检查孔内泥浆水头高度，发现不足并及时足量补充。钻孔内泥浆水头高度应不低于护筒排浆孔下30cm，并高于地下水位2米。7、合理控制起钻和下钻时速度，避免激动压力和抽吸力对孔壁的影响。 8、在提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故因故停钻，必须将钻头提出孔外。对于地质状况发生大的变化，旋挖钻机不能钻进时，及时更换小钻头试钻，如果还是不能继续钻进，需要换旋转钻机或冲击钻时，立即派人24小时内调用钻机进场，确保孔壁不坍塌，或发生其他以外情况。9、做好钻孔施工记录，记录必须与实际工序同步，真实、齐全、整洁。孔深、钻速、换层特别是持力层应记录清楚。（七）成孔检测及清孔1、钻孔达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后方可清孔，准备下钢筋笼。孔深采用测绳进行测量，测绳必须经常进行校正、修订，以保证测量准确。孔径采取下探孔器的方法进行检查，探孔器直径为钢筋笼直径+，探孔器的长度为设计直径的4～6倍。成孔深度和孔径不小于设计值，泥浆比重、含砂率及粘度由试验人员在现场进行测定，泥浆比重为～以内，含砂率小于4%，粘度为16～22s，以上均符合要求后，并经监理工程师验收合格后，才允许钻机移位，并准备清孔、下钢筋笼。2、清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm，合格后在孔底提出泥浆式样进行性能指标试验，试验结果必须符合相关技术标准要求。钻孔桩成桩检测标准序号 项 目 允 许 偏 差1 孔 径 不小于设计孔径2 孔 深 不小于设计孔深3 孔位中心偏差 不大于50mm4 倾 斜 度 不大于1%5 灌注混凝土前孔底沉渣厚度 不大于设计要求（八）钢筋笼制作、安装1、钢筋笼所用钢筋规格、材质及各项性能指标均应符合设计及规范要求，有出厂证明或检验报告单。原材料进场堆放在钢筋底部衬垫枕木上，确保钢筋堆放离地面高30cm，保证底部排水畅通。钢筋放置过程中，需采用彩条布遮盖防雨防尘。现场施焊的焊缝应按规范要求并抽检试验。 2、设专用胎架和施工平台，按照设计图纸将钢筋笼按要求分段制作，加强箍筋间距按≤2m设置。3、钢筋加工严格按照设计图纸和相关技术规范的要求执行，主筋在制作前必须整直，整直后钢筋弯曲度应不大于长度的1%，并不得有局部弯折。主筋一般应尽量用整根钢筋，分段后的钢筋笼主筋接头应互相错开，接头长度内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度内的受力钢筋，其接头截面积占总截面积百分率小于50%（接头长度为35d）。4、成型钢筋笼吊放、运输、安装，应采取预防变形措施，不得产生运输变形。为防止钢筋笼在吊装、运输、安装过程中变形，对钢筋笼加强筋处进行交叉加固，加固方式采取在钢筋笼内加十字撑的方式，并焊接牢固，当钢筋笼安装就位后将其拆除。钢筋笼分节起吊连接时，采用25t或35t汽车吊机大小钩配合起吊，并将吊点处采用扁担加固并起吊，以防止钢筋笼变形。5、按顺序逐节垂直下放钢筋笼，上下节钢筋笼各主筋应对准校正，节段间在孔口采用帮条焊接方式对称施焊，焊接长度满足规范要求。下钢筋笼时间要尽量缩短，并每隔2米在同一截面上按90度对称安置4个钢筋保护筋。6、桩基检测声测管采用Ф51mm热轧无缝钢管，壁厚3mm。安装声测管钢筋笼的要求将声测管伸入桩底部并用薄钢板堵焊，每隔2m用5号铁丝将声测管绑扎在主筋上及在加强钢筋上焊钢筋环固定，将声测管分节焊接，焊缝牢固、饱满，确保声测管不漏水、不泌水。将声测管内灌满水后，将上部用薄钢板堵焊，以防止钻孔泥浆或混凝土砂浆进入声测管而影响桩基检测。声测管焊接时，必须采用小焊条，防止将声测管焊破漏水。7、钢筋笼起吊时，吊点应拴牢并布置合理，使笼子吊起后处于自然铅垂状态，并无明显变形，下吊钢筋笼骨架过程中，不要碰撞孔壁，要采取措施让其沿孔中心垂直插入。在钢筋笼外侧焊设计图纸上的定位钢筋，以保证保护层的厚度。吊放钢筋骨架入桩孔时，均匀下落，保证钢筋笼居中。钢筋笼下到标高后，要检查钢筋笼顶部的中心偏差，使之＜5cm，待全部入孔经确认符合要求后，将钢筋笼进行固定，避免下沉和灌注混凝土时上浮。8、钢筋骨架制安精度要求见下表：钻孔桩钢筋骨架制作安装标准序号 项 目 允 许 偏 差1 钢筋骨架在承台内埋置长度 ±100mm2 钢筋骨架直径 ±20mm3 钢筋间距 ±(d为钢筋直径)4 加劲筋间距 ±20mm5 箍筋间距或螺距 ±20mm6 钢筋骨架垂直线 1%（九）下导管、二次清孔1、下导管混凝土灌注导管采用快速卡口垂直提升导管。导管使用前进行试拼、水密承压和接头抗拉试验、长度测量、标码等工作，进行水密试验的试压压力不应小于6kg/cm2。导管内壁应光滑平顺，连接紧直，使用一段时间后，应检查其水密性。导管下孔时，必须加密封圈并抹黄油，保证密封，孔内导管必须丈量准确，满足孔深要求，下端出口处应距孔底20－40cm。吊装时，导管位于井孔中央，避免挂碰钢筋笼，并在灌注前进行升降试验。坚持实行导管使用的检查鉴证制度。提升导管时要掌握每次的提升高度，保证埋入深度2～6m，以免混凝土“洗澡”。卸下的导管要及时冲刷干净，绝不允许在连接处和丝扣处有水泥砂浆残留，并按一定编号放置。2、二次清孔导管就位后，立即进行第二次清孔，清孔采取气举反循环进行清孔，清孔后沉渣必须小于100mm才允许灌注混凝土。清孔时要适当转动和升降导管，以利于孔底边部钻渣清出，并注意空压机的送气量，以满足清出沉渣的要求。取泥浆样测试合格，并经监理共同检测孔底沉渣达标后应立即灌注混凝土，若等待时间过厂则在灌注混凝土前重新测定孔底沉淤厚度。（十）混凝土水下灌注1、桩身混凝土采用商品混凝土、砼搅拌车直接送入仓的方法施工。采用导管法进行水下灌注。2、灌注混凝土前应将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗等准备好。3、水下混凝土灌注必须保证良好的和易性，坍落度18cm～20cm，混凝土到达现场后，现场试验室值班技术员在现在再做坍落度试验。4、采用罐车运输混凝土至现场，直接倒入导管内进行灌注，混凝土接近桩顶时，改用吊斗倾倒以提高漏斗高度。5、灌注时要求首批混凝土方量应能满足导管首次埋置深度≥1m和填充导管底部的需要，具体首批混凝土计算见下式：所需混凝土数量可参考公式： V≥ (H1+H2) + h1式中：V－首斗混凝土方量（m3）； D－桩孔直径（m）； H1－桩孔底至导管底端间距，一般为；H2－初次导管埋深m，取； d－导管内径m； H－灌注混凝土时孔深度m； h1－桩孔内混凝土达到埋置深度H2时导管内部混凝土柱平衡导管外；根据公式HWr1=h1r2计算，其中r1为泥浆的比重，取；r2为混凝土的比重，取，h1按最大孔深度H计算，即考虑最不利情况。 桩径最大孔深度H布置及V的计算序号 直径（m） 最大孔深的墩位 最大孔深（m） h1(m) 导管直径(m) 首斗砼方量V(m3)1 Z154 Z171 Z140 、混凝土通过砼搅拌车运送到作业地点后，用汽车起重机配合灌注。为了保证混凝土灌注顺利进行，施工中作好下列工作：（1）灌注水下混凝土前，探测孔底沉淀物厚度，如不能满足要求，则要利用导管按反循环法进行再次清孔。（2）砍球前准备足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度大于1m以上。（3）砍球前，导管距孔底的高度适当，一般取20～40cm。（4）灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。（5）导管埋置深度适当，保证埋置深度不大于6m ，且不小于2m。导管提升缓慢，不挂钢筋笼。（6）混凝土灌注到达钢筋笼底部以下约1m时，适当放慢灌注速度，减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。当混凝土上升到钢筋笼底部以上4m左右时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，可恢复正常灌注速度。（7）灌注作业连续进行，不得中途停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。（8）发现问题，及时分析原因，果断采取措施，避免发生断桩事故。（9）混凝土灌注至桩顶以后，超出设计桩顶30～50cm，然后及时将已离析的混合物及水泥浆等清除干净。（10）每桩按照规范要求取试件2～4组，当桩身混凝土达到其设计强度的70%后，检测桩身混凝土的质量。（11）钻孔桩质量控制标准见下表：钻孔灌注桩实测项目项 次 检 查 项 目 规定值或允许偏差值1 混凝土强度（Mpa） 在合格标准内2 桩 位(mm) 群 桩 100 排 架 桩 503 倾 斜 度 1%4 沉淀厚度(mm) 摩 擦 桩 符合设计要求及施工规范 支 承 桩 5 钢筋骨架标高(mm) ±50（十一）桩头处理及检测待桩基混凝土的强度达到设计强度时,处理桩头混凝土至设计标高,对每根桩都进行小应变检测或超声波检测。（十二）钻孔灌注桩施工的注意事项1、钻孔前熟悉图纸，弄清地质情况，根据地质情况确定钻孔的方案方法，对于地质结构为砂层的地层，施工时一定要调整泥浆比重，尽量保证在左右，以使泥浆护壁可以起到保护孔壁的作用。2、钻孔前检查确认孔位地下是否有管线，光缆或其他物体。3、桩轴线的控制：钻机就位施钻时，将钻机底盘调成水平状态，开第一钻时，小心使锥尖对准设计中心，盖上封口板，卡上推钳，试转数圈，用全站仪监控钻杆垂直度，满足要求后，正式开钻，钻进过程中，随时有全站仪监控，保证倾斜度＜1/100。4、碰到岩层无法钻进时，需要更换为回旋钻机或冲孔钻机进行施工。在开孔前就配备回旋钻机或冲孔钻机以备急用，以缩短钻孔的停放时间，避免坍孔或缩孔情况发生。5、旋挖钻机在钻进过程中，需要加长钻杆或依据地层更换钻头，在此间歇时间内，需要特别注意孔内情况，以防孔内坍孔。6、在钻孔时，钻机必须配置两套钻头以备更换，在钻进至粉砂层或砂层时，需要特别注意泥浆比重、孔内外水头差等，确保钻进安全、有效的进行。7、在桩基施工时，第一根桩基和第二根计划开钻的桩基要错开，需要跳开相邻桩位的桩基，待对角方向的桩基完毕后才开始施工相邻位置的桩基。8、在终孔和清孔后，应对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、垂直度、泥浆比重、孔底沉淀厚度等进行检验，要求满足设计规定。9、在桩基灌注过程中，必须配备一台砂石泵，如由于灌注过程中发生堵管、气阻或导管提离混凝土面，立即用砂石泵抽出已灌注混凝土，重新清孔后再进行灌注。10、对混凝土的强度、级配、坍落度及混凝土的流动性进行检查。混凝土拌合物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象，混凝土保证有足够的初凝时间。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180～200mm。混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料；首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。11、必须对每根桩做好相应的施工记录，并按规定留取混凝土试验件，做出试压结果。将上述资料整理好，提交有关部门检查、验收。12、在所有的钻孔灌注桩完成以后，必须对施工场地进行清理，所有的钻渣和泥浆必须清理干净。（十三）钻孔及水下混凝土灌注过程中异常事故及处理办法1、坍孔原因分析：①护筒埋置过浅，周围封填不密漏水；②操作不当，如提升钻头或掏渣筒倾倒，或放钢筋骨架时碰撞孔壁；泥浆稠度小，起不到护壁作用；③泥浆水位高度不够，对孔壁压力小；向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；④在松软砂层中钻进，进尺太快。预防及处理措施：坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填土，夯实，重新钻孔；轻度坍孔，可加大泥浆相对密度和提高水位；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进；汛期水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋管架应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁；在松软砂层钻进时，应控制进尺速度，并用较好泥浆护壁。2、钻孔偏斜原因分析：①桩架不稳、钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动；②土层软硬不匀，致使钻头受力不均；③钻孔中遇有较大孤石、探头石；④扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；⑤钻杆弯曲，接头不正。预防及处理措施：检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；偏斜过大时，填入土石（砂或砾石）重新钻进，控制钻速；如有探头石，宜用用冲孔机低速将石打碎，倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。3、卡钻原因分析：①孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理；②钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住；③入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。预防及处理措施：对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上、下提动钻头，并配以将钻杆左右拔移、旋转；卡钻后不宜强提，只宜轻提，经提不动时，可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出；施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；钻头尺寸应统一，下钻应控制钻进速度，不要过快。4、扩孔及缩孔原因分析：①扩孔是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致；②缩孔原因是钻锥磨损过甚，焊补不及时或因地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施：注意采取防止坍孔和防止钻锥摆过大的措施；注意及时焊补钻锥，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。5、沉碴厚度超标原因分析：清孔泥浆含砂率大、胶体率太小、比重过大。预防及处理措施：控制清孔后泥浆比重小于，保证泥浆的粘度、含沙量、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔，直到满足设计要求。6、水下混凝土灌注时导管进水原因分析：首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。预防及处理措施：将导管和钢筋笼提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗清除，重新灌注。7、导管卡管原因分析：①初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小、流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接缝处漏水、大雨中运混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞；②机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。预防及处理措施：准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的性能。拔管、吸渣重灌。8、钢筋笼上浮原因分析：导管埋深控制不好。固定钢筋笼的撑杆刚度不够。预防及处理措施：控制导管底口的位置及埋深，在混凝土接近钢筋笼底口时，加大导管埋深，并减缓灌注过程；加强撑杆，增加钢管支撑。

水下灌注桩施工工程中的若干问题（清孔、泥浆护壁、防止钢筋笼上浮、坍孔、断桩）的研究我来帮你吧Q我