挖掘钻机的应用及特性

　　摘要：挖掘钻机成孔速度快、质量好、环保、施工现场干净、行走方便、对地层适应能力强等特点,文中重点介绍旋挖钻机的使用方法,性能特点，以及在机械工程中的应用。
　　关键词：性能特点，工作参数，钻杆，钻孔，钻机扭矩
　　挖掘钻机的概述：
　　旋挖钻机是一种适合建筑基础工程成孔作业的桩工机械。旋挖钻机具有噪声低、振动小、扭矩大、多功能、成孔速度快、机动灵活、施工效率高、多种速度调节、电子自动监控等特点,克服了以往电动式钻孔机的不足,并将逐步取代电动式钻机。
　　旋挖钻机的性能特点
　　旋挖钻机通过底部带有活门的桶式钻头的回转破碎岩土,直接将其装入钻头,由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断取土、卸土,直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层,可采用干式或清水钻进工艺。
　　它的主要特点是:
　　(1)成孔速度快。
　　我国的公路、铁路、桥梁和大型的建筑物的基础桩施工大多采用传统的循环钻机或冲击钻机,生产效率比较低。但采用旋挖钻机可因为钻头直接从孔内提取岩土,使成孔速度快。孔底沉渣少,清孔更容易,故工程质量获得充分的保证。
　　(2)干净环保。
　　旋挖钻机是用钻头旋挖取土,钻杆将钻头提出孔内然后卸土。旋挖钻机的泥浆用量很少且用来保护钻机壁,而不用于排渣,且泥浆经过沉淀和除砂可多次反复使用。因而,旋挖钻机施工现场整洁,对环境造成的污染小,降低了施工成本。
　　(3)移动方便、机动性强。
　　旋挖钻机底盘采用履带式挖掘机底盘,可自行行走,准确定位钻孔。此外,钻机的安装、拆卸无需辅助设施来完成,占用空间小,能靠墙操作，旋挖钻机能独立作业,机动性强,可以适应复杂地形,
　　(4)适应地层能力强。
　　旋挖钻机配备不同的钻头,包括(1)短螺旋钻头。(2)单层底旋挖钻斗。(3)双层底旋挖钻斗。
　　旋挖钻头主要以短螺旋钻头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。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斗钻进,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。双层底旋挖钻斗可以相对回转一个角度,以实现斗底进土口的打开与关闭在复杂地层中,双层底钻斗的钻进效率及孔底清洁度明显优于单层底钻斗。即可用于对付沙层、土层、卵砾石、岩层等不同地质,不受地域限制。
　　(5)使用方便、维修简单。
　　旋挖钻机结构简单,故障率极低，旋挖钻机的主要部件均为较为普遍的原产地部件厂家提供(如泵、发动机、马达、减速机等)
　　(6)孔口回填土对钻孔桩的影响少。
　　旋挖钻机一般配备2m左右的孔口护筒(如孔口回填土较厚可加长),而且钻机本身可埋设护筒,这样可尽量避免孔口回填土对钻孔桩的影响。
　　(7)孔口掉泥、产生的沉渣少。
　　旋挖钻机采用水下导管灌注混凝土。这是一种灌桩工艺,可避免孔口掉泥、灌注过程中产生的沉渣带来的影响。
　　钻机的工作系数：
　　旋挖钻机根据其主要工作参数:扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量可以分为三种类型:
　　(1)小型旋挖钻机。
　　小型旋挖钻机的应用:各种楼座的护坡桩、楼的部分承重结构桩、城市改造市政项目的各种小于1m的桩、适用于其他用途的桩。
　　小型旋挖钻机的技术参数:扭矩100kN•m、发动机功率170kW、钻孔深度40m左右、钻机整机质量40t左右。
　　(2)中型旋挖钻机。
　　中型旋挖钻机的应用:各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩、大型建筑、港口码头承重结构桩、城市内高架桥桥桩、其他适用桩。
　　中型旋挖钻机的技术参数:扭矩180kN•m、发动机功率200kW、钻孔深度60m左右、钻机整机质量65t左右。
　　(3)大型旋挖钻机。
　　大型旋挖钻机的应用:各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩、其他大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型旋挖钻机的技术参数:扭矩240kN•m、发动机功率300kW、钻孔直径1??2.5m、钻孔深度80m、钻机整机质量100t以上。
　　施工步骤：
　　旋挖钻机就位→埋设护筒→钻头轻着地后旋转开钻!当钻头内装满土砂料时提升出孔外→旋挖钻机旋回,将其内的土砂料倾倒在土方车或地上→关上钻头活门,旋挖钻机旋回到原位,锁上钻机旋转体→放下钻头→钻孔完成,清孔并测定深度→放入钢筋笼和导管→进行混凝土灌注→拔出护筒并清理桩头沉淤回填,成桩。.2挖掘钻机的参数
　　旋挖钻机器需要考虑的参数有以下几个:
　　1钻机扭矩选择钻机扭矩要依据工程需要,确保钻机能够可靠地工作在钻机的高效区
　　2动力、液压、电器系统
　　动力系统要求工作可靠,无故障工作时间长。液压系统和电气系统则考虑其可靠性,液压和电子元件应性能可靠,服务好、国内备件好解决。
　　3钻杆
　　钻杆可以分为摩擦钻杆和锁紧钻杆两大类。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。目前从钻杆形式上,可分为牙楔式、半牙楔式、摩阻式3种。选择钻杆形式应该按照牙楔式、半牙楔式、磨阻式的顺序。
　　4钻桅调整结构
　　钻机的钻桅调整结构目前有三角形和平行四边形两类。从钻机现场安装、拆卸以及施工中穿越空中障碍等情况看,平行四边形的钻桅调整结构,具有更大的实用优势。
　　5辅助功能
　　(1)钻桅垂直度自动检测控制功能。
　　旋挖钻机在工作时,钻桅要经常随着上车回转移动,因油缸泄漏,钻桅受冲击等原因,在工作过程中易造成钻桅的倾斜,影响成孔质量,因此为了保证钻桅在工作过程中的垂直度,满足旋挖钻机工作时钻桅垂直度要求,需考虑旋挖钻机的钻桅垂直度自动检测控制功能。

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