无循环旋挖钻机操作规程的优化

我公司自1994年引进意大利R412型无循环旋挖钻机并投入施工后，取得了巨大的经济和社会效益。在长期的施工实践中，笔者发现使用好钻机对提高工效非常关键，其中优化钻机操作规程显得更为突出。
　　1、钻机介绍
　　R412型钻机系全液压控制、履带行走、伸缩式钻杆(凯式钻杆)、采用静态泥浆护壁、钻斗直接取土的新型钻机。最大扭矩120kN*m，最大给进力100kN。在操作室内可实现全部动作的控制，并有多个钻进参数表，如：柴油机转速表，柴油机机油压力表，液压油温度表，钻杆提升(下放)压力表，回转压力表等。钻杆转速1挡13r/min，2挡 32r/min。操作直观明了。
　　2、操作规程不当容易诱发的问题
　　钻机投入使用后，效果很好。但武汉市城区地基的复杂多变给施工带来诸多不便，主要表现在以下几点：
　　(1)地表杂填土(主要为建筑垃圾、废弃的砼、砖块)不均匀，常规方法钻进容易导致桩位偏差过大。
　　(2)地表下埋有淤泥质粘土，层厚较大，粘性高，常规方法钻进导致钻斗卸土非常困难。每钻进一回次仅需2～3min，而人工掏取钻斗内钻渣要1h多。
　　(3)地层中含有较厚的砂层，常规方法钻进经常造成垮孔，超方严重，给清孔及灌注工作带来困难。
　　3、操作规程的优化
　　3.1 控制桩位偏差，满足规范要求
　　汉阳长江广场钻孔桩工地，场地原为汉阳兵工厂，自地表向下3～4m范围内堆积了一层厚厚的铁礁石，质地坚硬。人工埋设护筒费时费力，不能满足施工进度要求，须用螺旋钻斗直接开孔。但由于铁礁石质地坚硬且胶结性好，钻进时引起钻机的巨大摆动，桩位偏差达30～50cm，大大超过规范要求。经过多次实践分析，进行如下改进：首先放弃原螺旋钻斗，改用筒式钻斗直接钻进，并在筒式钻斗筒底沿周向等距离焊接锥形钻齿，变桩心钻进为桩边圆周环切，受力均匀；然后在操作时先将钻杆转速开到1挡，并实行间断性加压钻进，轻压慢转，控制回次进尺，不断检查桩位偏差并及时调整。待进入铁礁石层约1m后，钻斗在孔内已形成导向，此时将转速开到2挡，恢复正常转速进行钻进。实践表明，不仅桩位偏差全部满足规范要求，而且工效提高了近4倍。
　　3.2 控制回次进尺，提高工效
　　无循环旋挖钻机采用钻斗直接取土的工艺，在大口径桩孔的施工中优势最为明显，而在小口径桩孔的施工中就显得捉襟见肘。如武昌徐东路桥梁管理中心大楼钻孔灌孔桩桩径为600mm，且自地表向下约10m范围内为粘性很强的淤泥质粘土，回次钻进后卸土非常困难，工效极低。经分析，钻斗卸土的充分条件是钻斗内土体自重大于土体与钻斗筒体的附着力。由此，我们摸索出回次间断性连续钻进方法，即每进尺10cm，空转2～3转，回次进尺控制在30～40cm，提钻卸土。此时进入钻斗内的粘土在钻斗内形成一个不连续的整体，加之有泥浆的隔离，粘土与钻斗筒壁的附着力大大减小，钻斗开盖后卸土非常容易。实践证明，从开孔至通过该粘土层仅需30min，工效提高了近6倍。
　　3.3 控制提钻速度，保证成孔质量
　　R412型钻机采用单滑轮单钢丝绳提升(提升力约为120kN)，回次提钻时间很短，工效较高。但对于砂层或其它稳定性较差的地层，由于提钻速度快，使得钻斗在瞬间形成活塞，造成下部的短暂真空，抽吸垮孔，不但影响了成孔的质量，而且加大了砼的灌注量。为改善这一状况，我们在钻斗底部径向对称地焊接一定厚度的铁块，加大钻斗上下直径差，以减少斗体对孔壁的接触与扰动，变面接触为点接触；在操作上，每个回次进尺完成初始提钻时，降低提钻速度，将抽吸作用降至最低，提升约5m后改为正常提升速度。在汉口台北路中桥大厦钻孔桩工地，优化钻进规程后，成孔平均充盈系数由原来的1.3降至1.1，大大降低了成本。
　　总之，钻机的操作较为简单，但操作规程掌握的好坏直接关系到工作效率与工程成本。尤其针对不同地层采用的操作规程需不断总结研究，合理的操作规程必将起到事半功倍的作用。