淺談旋挖鉆機(jī)泥巖地層的鉆進(jìn)

淺談旋挖鉆機(jī)泥巖地層的鉆進(jìn)泥巖是一種由泥巴和黏土固化而成的沉積巖，不顯層理、呈塊狀，主要由細(xì)顆粒的沉積物組成，其內(nèi)聚力大、抗壓強(qiáng)度低，—10Mpa之間，屬于極軟巖和軟巖的范疇，具有很強(qiáng)的吸水性和膠結(jié)性〔見圖1、圖2、圖3、圖4〕。圖1泥巖Ⅰ圖2泥巖Ⅱ圖3清理泥巖Ⅰ圖4清理泥巖Ⅱ一．打滑現(xiàn)象分析泥巖鉆進(jìn)打滑有兩種形式，即托底打滑和硬泥巖打滑。1．托底打滑鉆進(jìn)時(shí)，如果單斗進(jìn)尺過深，鉆斗斗底會被泥土徹底糊住，斗齒失去切削作用無法繼續(xù)鉆進(jìn)。由于斗底已無任何阻力，提鉆前反轉(zhuǎn)鉆斗關(guān)閉斗門時(shí)，斗底會與鉆斗一起反轉(zhuǎn)而無法關(guān)閉，在提鉆過程中，斗內(nèi)渣土?xí)舫觥６蜗裸@后，齒尖直接插入渣土內(nèi)，鉆斗底板面直接壓在渣土上，隨著鉆斗旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，把掉下的渣土上下不平及縫隙完全壓實(shí)，當(dāng)渣土不能再壓縮時(shí)，底板面被渣土托住，斗齒便在之前劃出的溝槽內(nèi)反復(fù)地旋轉(zhuǎn)，形成托底打滑現(xiàn)象。2．硬泥巖打滑硬度較大的泥巖在泥漿的潤滑作用下，摩擦系數(shù)降低，鉆桿提供的加壓力缺乏，斗齒不能切削鉆進(jìn)原生巖層，在斗齒和原生巖層的接觸面上形成一個(gè)光滑面，出現(xiàn)硬泥巖打滑現(xiàn)象。二．打滑的處理1．托底打滑的處理如果孔內(nèi)虛土是軟泥，可以快速反復(fù)操作加動力頭正轉(zhuǎn)加壓和反轉(zhuǎn)加壓，瞬間對鉆斗有巨大的沖擊力，使斗齒和虛土之間產(chǎn)生摩擦力，這時(shí)加壓力也在瞬間傳遞到虛土上，把虛土切削擠壓進(jìn)入鉆斗。如果的孔內(nèi)虛土較多，又是硬膠泥，可以換一個(gè)直徑略小的短螺旋鉆頭解決打滑。小直徑螺旋鉆頭與孔壁之間有一些間隙，掉下的泥土在鉆桿鉆頭重量和加壓力的作用下被擠壓到旁邊，鉆頭接觸到實(shí)土便能正常鉆進(jìn)。提鉆后，被擠壓到旁邊的虛土掉入小直徑的孔內(nèi)，沒有掉入小孔內(nèi)的渣土被二次下鉆后的大直徑鉆斗擠壓到小孔內(nèi)，從而大直徑鉆斗可以正常鉆進(jìn)。2．硬泥巖打滑的處理硬泥巖極限承載力在500kpa以上時(shí)，需要巨大的加壓力才能切削破碎，應(yīng)選用機(jī)鎖鉆桿配短螺旋鉆頭和雙底入巖鉆斗進(jìn)行鉆進(jìn)三．克服泥巖打滑通過了解泥巖強(qiáng)度、樁徑和樁深等因素，來選配鉆桿，一般選用機(jī)鎖桿，有時(shí)受樁深的限制，不得不用摩擦桿，優(yōu)化鉆具齒具，再結(jié)合操作方式，根本可以滿足多數(shù)泥巖鉆進(jìn)，從根本上克服泥巖打滑。1．鉆具的選擇泥巖地層宜采用雙底撈砂斗鉆進(jìn)，備用短螺旋鉆頭進(jìn)行配合，要通過以下幾點(diǎn)優(yōu)化雙底撈砂斗。先導(dǎo)尖盡量鋒利，長寬要適中，以線性和點(diǎn)性接觸方式程度來接觸巖面。通過調(diào)整齒具的數(shù)量、位置、角度、型號來減少接觸面積，盡量防止切削軌跡重合。旋挖鉆進(jìn)時(shí)一般選擇有刃口的扁齒進(jìn)行切削，優(yōu)先選擇V19、25T,鉆齒交錯(cuò)布置，角度45度左右，角度小了不利切削，角度過大容易掰齒斷齒。如果泥巖承載力和巖層風(fēng)化程度同時(shí)較高，有時(shí)也選用截齒進(jìn)行鉆進(jìn)。在鉆筒下方兩側(cè)各開啟一個(gè)半扇形邊槽擴(kuò)大進(jìn)渣口，邊刀位置要適中〔見圖5、圖6〕。圖5優(yōu)化后的雙底撈砂斗Ⅰ圖6優(yōu)化后的雙底撈砂斗Ⅱ2．鉆桿的選擇鉆進(jìn)泥巖時(shí)可使用兩種鉆桿，摩阻式和機(jī)鎖式鉆桿。摩阻鉆桿比機(jī)鎖鉆桿可鉆進(jìn)更深的樁，一般用于較軟地層的施工，具有易操作、加壓行程獨(dú)立性高，抗耐磨性好，提升性好等優(yōu)點(diǎn)，可提升鉆進(jìn)速度，國內(nèi)多數(shù)鉆機(jī)配備摩阻鉆桿。如果泥巖極限承載力在500kpa以內(nèi)，樁徑為1m，可以通過優(yōu)化和技改鉆具，結(jié)合操作是完全可以鉆進(jìn)，為了到達(dá)初始壓力，鉆桿、鉆具可增重機(jī)鎖鉆桿相比摩阻鉆桿，不能鉆進(jìn)較深的樁，機(jī)鎖鉆桿不但可以用于軟地層，也可以用于較硬地層施工，各臺階間距與加壓油缸行程有關(guān)，加壓力由機(jī)械直接傳遞，能為鉆進(jìn)較硬地層提供較大的加壓力，但不易操作，需機(jī)鎖解鎖，上提下放速度慢，影響鉆進(jìn)速度。3.操作方法使用摩阻鉆桿時(shí)應(yīng)持續(xù)加壓，切入地層負(fù)載上升后，持續(xù)鉆進(jìn)，通過負(fù)載的大小調(diào)整加壓的幅度。使用機(jī)鎖鉆桿時(shí)也需要控制加壓方式，當(dāng)鉆機(jī)前方履帶快被加壓支起時(shí)，說明加壓過急或不進(jìn)尺，此時(shí)不可繼續(xù)加壓，應(yīng)確定原因，比方是否地層太硬而加壓過急造成，是否鉆具存在缺陷，鉆斗是否鉆滿，斗底是否被糊住造成托底。如果地層變化不大，每斗鉆進(jìn)的時(shí)間和深度