钻机故障维修一下午未处理好(钻机坏了怎么修)
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旋挖钻机怎么维修
液压潜孔钻机发动机冒黑烟维修:
1、启动钻机操作作业,发动机冒很大的黑烟,观察钻机发动机在运转过程中机油压力无异常.
2、停车检查钻机发动机机油油位并未降低,说明钻机发动机不烧机油.
3、分析钻机使用的燃油位标准燃油,且涡轮增压器运转也无异常现象,发动机进气系统也无堵塞.
4、现场试着让发动机带动空压机作业,发现空压机排出气体压力降低,且有油液排出,判断可能为空压机油气分离器破损.
5、拆钻机储油箱,检查发现空压机油气分离器确实破损,更换后试机,钻机发动机冒黑烟现象依旧存在.
6、拆钻机发动机空气滤清器,检查发现发动机进气通道中的空气滤清器变脏,分析可能为空压机的高压油逆向流动污染.
7、清洗空气滤清器,装复试机,钻机发动机冒黑烟现象消失,故障排除.
钻孔事故类型及处理方法
煤矿井下近水平定向钻孔事故可分为卡钻事故和钻具断落事故两类。
一、卡钻事故
卡钻事故指钻具在孔内失去活动自由,既不能转动又不能来回起下,这是定向钻进过程中常见的钻孔事故。卡钻事故可能会发生在钻进、起钻、下钻、循环冲孔以及设备检修等过程中,可由多种原因造成,常见卡钻类型主要有孔壁坍塌卡钻、缩径卡钻和沉渣卡钻三种。
(一)孔壁坍塌卡钻
孔壁坍塌卡钻是因孔壁失稳造成的,卡钻原理如图7-1所示。孔壁坍塌卡钻是卡钻事故中情况最为复杂的一种,因为处理这种卡钻事故的工序最复杂,劳动强度最大,耗费时间最多,风险性最高,极易导致钻具、仪器掉入孔内无法捞出的后果,造成财产损失,所以在定向钻进施工中应尽力避免此类事故发生。煤层具有强度低、节理、应力复杂等特性,且孔壁坍塌卡钻预兆不明显、突发性强,这使得煤层定向钻进孔壁坍塌卡钻极为普遍,是一种最为常见的卡钻事故。因此,孔壁坍塌卡钻具有严重性、普遍性和突发性。
图7-1 坍塌卡钻示意图
1.事故原因
造成孔壁坍塌的原因分为地质、物化和工艺三个方面。
(1)地质方面原因
1)地应力影响。这里所指的地应力包括原始地应力和次生地应力。原始地应力是地壳在不断运动中,煤层中形成的不同构造应力(挤压、拉伸、剪切等);次生地应力是在煤矿掘进、开采过程中,由于人为对原始煤层扰动形成的附加应力,这种扰动改变了煤层原始受力边界条件,形成全新的应力分布。当煤层应力超过其自身强度时,便会产生断裂并释放能量;在应力尚未达到煤层本身强度时,这些应力则以潜能的方式存储在煤层中,待机释放。钻孔钻穿煤层后,钻孔孔壁产生自由面,应力重新分配,当孔壁应力超过煤层强度极限时便会发生破裂,导致钻孔孔壁坍塌,引发卡钻事故。
2)地质构造影响。处于近水平状态煤层稳定性较好,但由于构造运动,会发生局部区域断裂、褶皱、滑动、升降等现象,使得本来稳定的煤层变得错综复杂,在地层中产生大量的破碎带和裂隙带,煤层稳定性大大降低。钻遇此类煤层时,极易发生钻孔孔壁坍塌和卡钻事故。
3)煤层自身特性影响。我国大多数地区煤层本身具有节理发育、连续性差的特点,钻进中易发生孔壁坍塌并导致卡钻;煤层顶底板,乃至煤层中常有层理发育的泥页岩层,泥页岩层虽然横向连续性较好,但近水平定向钻进中钻孔以与层理面近似平行的方向延伸,容易发生泥页岩层以片状从孔壁脱落坍塌,导致卡钻。
(2)物化方面原因
定向钻进冲洗介质多以清水为主,钻进地层多为含水量较少的煤层和岩层。大量研究试验表明,当煤层和岩层遭遇水浸入时,由于水化、毛细作用等,会产生应力变化,削弱煤层的结构强度,这是造成钻孔坍塌的另一重要原因。
(3)钻进工艺方面原因
1)冲洗液对孔壁的冲蚀作用。定向钻进中,冲洗液排量较大,通常形成紊流态的高速返水,以满足排渣的需要。但是,随之而来的负面影响不容小觑,高压水射流对孔壁煤层会产生严重冲蚀,尤其是在某一孔段长时间冲孔循环,极易造成孔壁坍塌,引起卡钻事故。
2)钻具对孔壁的撞击。定向钻进冲孔时,经常会伴有钻具的转动,转动的钻具会将钻孔孔壁下缘沉积的煤屑搅起,以便水流将其携出孔外,从而提高冲孔效率和改善冲孔效果。然而,钻具在转动搅动煤屑的同时对孔壁产生撞击,这种撞击容易使钻孔孔壁煤层产生破坏脱落,从而导致孔壁坍塌,引起卡钻事故。
2.事故预防
(1)合理的钻孔布置设计
设计钻孔时,在可满足煤层瓦斯抽采需要的前提下,钻孔布置应尽可能避开断层、陷落柱、褶皱、高地压等异常区域。
(2)探明并避开危险层位
地层资料不全的情况下,定向钻进过程中,应主动探测危险层位,通过钻进参数、孔口返水掌握其特点,并采用定向钻进开分支技术避开危险层位,原理如图7-2所示。
图7-2 探明并避开危险层位
(3)采用带反向切削齿的窄翼片定向钻头
钻具严重卡死的位置一般位于钻头体肩部,相同卡钻的情况下,连接宽翼片钻头的钻具回拖阻力要高于窄翼片钻头。所以,在存在卡钻隐患的地层中,应尽量选用窄翼片定向钻头。同时,为了提高钻头自行解卡的成功率,可在窄翼片钻头体肩部焊镶反向切削齿。两种定向钻头如图7-3所示。
图7-3 两种定向钻头
(4)及时发现并处理孔内异常
钻进过程中应注意给进、起拔、回转压力等工艺参数以及孔口返水的变化情况,任何一项指标发生突变应立即停止给进,及时分析原因并采取处理措施,防止卡钻事故发生。
(5)针对地层选择合理的钻进工艺参数
定向钻进过程中,根据现场施工经验选择合适的泥浆泵排量和冲孔钻机转速,一般情况下泥浆泵排量控制在150~250L/min之间,冲孔钻机转速在40~80r/min之间,以保证良好冲孔效果的同时维持钻孔孔壁稳定。
3.事故处理
(1)强力回转、起下钻法
强力回转、起下钻法是处理坍塌卡钻事故的首选方法。在采用该方法处理事故前,应先将定向钻机扭矩调整在3000N·m挡,保证钻机即使在最大扭矩情况下也不会将钻具安全接手(连接孔底马达和下无磁钻杆的铍铜接手)扭断。处理事故时,快速起下手柄和回转手柄同时配合使用,如图7-4所示,可采用正转转速快速变化和快速起下钻迅速反复转换结合的方法(注意:严禁钻具反转),将连续快速变化的扭矩和轴向力传递到孔内钻具卡钻处,在这种频繁变化的扭矩及轴向力作用下,钻具在孔内的变形也在不断地快速变化,这种变化可使卡钻处钻具对坍塌碎屑产生挤压和碾压作用,将煤屑压碎,使钻具松动;同时,钻具变形的快速变化,在钻具卡钻处产生震击效果,有利于使卡钻处坍塌碎块产生松动,从而达到解卡的目的。处理事故时,应时刻注意钻机系统压力的变化,结合操作可判断解卡是否成功。比如:处理过程中,在采用回转、快速起下或两者结合的情况下,油泵压力较起初相同操作有所降低,说明卡钻处钻具开始松动。
图7-4 回转操作手柄和快速起下钻操作手柄
在坍塌卡钻后孔口返水可能有两种现象:一种是返水变小、泥浆泵压升高;另一种是返水停止、泥浆泵安全阀门憋开。孔口返水是一个好现象,在强力回转、起下钻法处理坍塌卡钻时,钻孔循环水流可对坍塌区域的煤碎块产生冲蚀,加速钻具解卡。在孔内水流循环因卡钻中断的情况下进行解卡处理时,应定时开泵,观察孔口返水;若循环通道重新连通,应连续开泵循环,以加速解卡。
(2)套铣打捞
在强力回转、起下钻法处理无效的情况下,可考虑采用套铣打捞法。该方法使用专用套铣打捞钻具(φ102mm打捞钻杆配套φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆配套φ133mm打捞钻头、打捞送水器)以及12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头和夹持器,采用回转钻进工艺套取孔内定向钻具,打通卡钻部位阻塞,再分别将打捞钻具和定向钻具依次提出,完成打捞,套铣打捞原理如图7-5所示。12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头和夹持器、套铣打捞钻具将分别在本章第二、三节详细介绍。
图7-5 套铣打捞原理示意图
套铣打捞具有一定的风险性,因为在套铣打捞过程中,打捞钻具也存在着塌孔卡钻的危险,因此,在套铣打捞钻进过程中应时刻关注钻进参数及孔口返水变化,一旦发现异常应及时采取处理措施,防止事故进一步恶化。
(3)采掘打捞
强力回转、起下钻法处理无效,套铣打捞存在较大风险的情况下,如果卡钻位置处于待采掘区域,则可考虑在后期的煤层开采或巷道掘进时打捞卡钻钻具,这种打捞方法需要准确记录和精确计算卡钻钻具的空间位置,以保证在后期的开采或掘进作业中,揭露并提出卡钻钻具。
(4)强力拧断安全接手
在以上三种方法均无法有效实现打捞的情况下,可考虑强力拧断安全接手来处理卡钻事故,以使事故损失降至最低。安全接手是连接孔底马达和下无磁钻杆的铍铜接手,其连接关系如图7-6所示。该接手抗扭能力为3000~4000N·m。采用该方法的前提是卡钻位置位于安全接手至钻头之间。
图7-6 定向钻具安全接手连接示意图
(5)倒扣并采用反丝(左螺旋)公锥、母锥打捞
在以上四种方法均打捞无效的情况下,可采用钻机反转倒扣,使钻具从孔内某处解扣,将解扣处至孔口段钻具提出,再根据孔内落鱼情况选用反丝公锥或反丝母锥配套反丝钻杆套取卡钻钻具并反转使其解扣,再将其提出,在权衡时间和经济之后进行反复多次打捞。打捞公锥、母锥将在本章第三节详细介绍。
(二)缩径卡钻
缩径卡钻就是由于孔径缩小造成卡钻,是指钻头通过的孔段岩层发生膨胀,使得孔径发生缩小,其直径小于钻头直径,钻头无法顺利回拖通过,造成卡钻事故,缩径卡钻原理如图7-7所示。缩径卡钻事故也是煤矿井下定向钻进中常见的孔内事故,因其发展缓慢、征兆较明显,预防、处理均较坍塌卡钻容易一些。
1.事故原因
煤矿井下定向钻进过程中,缩径卡钻事故多数是由水敏性泥页岩遇水膨胀、变形导致钻孔缩径造成的。而在煤层的顶板和底板乃至煤层内部,均普遍存在着此类泥页岩层。
图7-7 缩径卡钻原理示意图
还有一种情况就是有些煤层顶、底板中存在含水的软泥岩,这种泥岩表现出很强的塑性,当钻穿这种岩层后,这种软泥岩在地压的作用下向孔内挤压,导致钻孔孔径缩小而卡钻。
2.事故预防
(1)查明并避开缩径泥岩所在层位
通过查阅地质资料和定向钻进主动探测的方法探明缩径泥岩所在层位,通过钻进参数及孔口返水掌握其特点,采用开分支孔的方法避开缩径泥岩层。
(2)加强循环冲孔和划眼
钻进至水敏性泥页岩时,由于泥岩水化速度较慢,因此在钻进中一般不会立即出现缩径卡钻情况,但是在后期的钻进、冲孔、划眼、起下钻时会出现阻卡现象。大量实践表明:钻进水敏性泥页岩时孔口返水和其他非水敏性类型泥页岩无明显区别,因此在不得不穿越泥岩层的情况下,加强泥岩孔段冲孔和划眼,必要时采用扩孔手段来预防卡钻事故发生。
(3)及时发现并处理孔内异常
钻进含水的软泥岩层时,由于其塑性强,在地压的作用下被挤入孔内,此时返水变得黏稠,并携有软泥块;钻进速度加快,泥浆泵压升高;钻机回转及起下钻阻力明显增大。这种情况下应立即停止给进,开泵循环,并大幅度活动钻具,将钻具提离危险孔段。
3.事故处理
(1)强力活动钻具
在遇卡初期,可尝试采用类似坍塌卡钻“强力回转、起下钻法”大幅度活动钻具,争取解卡。在起钻过程中遇卡,应大力下压;在钻进中遇卡,应多提或强扭,下压是没有意义的。这种时候,捕捉时机非常重要,要在钻具安全的前提下,敢于用大力,有可能迅速解决问题。如果活动数次(一般不超过10次)未能解卡,应采取其他措施。
(2)注入润滑剂
若采用上述措施仍无法解卡,可用泥浆泵向孔内注入油类和清洗剂或润滑剂,再配合活动钻具,尝试解卡。
(3)拧断安全接手
当卡钻位置位于安全接手以下并采用大力活动钻具和注入润滑剂两种措施均无效的情况下,可采用强力回转扭断安全接手,将安全接手以上钻具提出钻孔。
(4)倒扣配合反丝公锥、母锥打捞
在以上三种方法均不能解卡时,可考虑采用类似坍塌卡钻的处理方法,采用倒扣配合反丝公锥或母锥打捞剩余钻具。
(三)沉渣卡钻
沉渣卡钻指钻屑在钻孔内沉积,发生埋钻导致的卡钻。沉渣卡钻相对坍塌卡钻和缩径卡钻严重程度较低,也更容易处理。
1.事故原因
(1)地层因素
煤矿井下定向钻进地层多为煤层。在节理发育的煤层中钻进,煤屑颗粒较大,不易被返水携出钻孔,容易在孔内堆积,造成沉渣卡钻。
(2)工艺因素
造成沉渣卡钻的工艺因素主要包括:给进速度、泥浆泵排量选择、冲孔作业等。定向钻进速度过快会产生大量的大颗粒煤屑,这些大颗粒碎屑容易产生堆积导致卡钻;较大泥浆泵排量可提高钻孔返水速度,提高返水携渣能力,有利于避免沉渣卡钻事故的发生;定向钻进中,定期冲孔可有效减少孔壁下侧沉渣量,防止沉渣事故发生。
(3)钻孔结构
在上仰孔段,由于水流方向和钻屑重力分量———下滑力方向相同,有利于返水将钻屑携出钻孔;在下斜孔段,水流方向和下滑力方向相反,水流需要克服钻屑的下滑力才能将钻屑携出,这大大降低了返水携渣的能力;水平孔段返水携渣能力介于上仰孔段和下斜孔段之间。
(4)突发事件
主要指钻进中遇到突发事件,如停电、钻机故障无法运行等,泥浆泵无法向孔内供水,钻具也无法提出孔外,孔内钻屑堆积导致沉渣卡钻。
2.事故预防
(1)做好施工准备工作
施工前,仔细检查设备,排除存在的故障隐患;定期对设备进行保养,保证设备正常运转。
(2)设计合理的钻孔结构
钻孔设计阶段,选择合理的钻场位置,尽可能将钻孔设计为上仰钻孔或水平钻孔,尽可能避免下斜钻孔;尤其是大角度(≤-20°)下斜钻孔结构的出现;钻进施工阶段,应在满足生产需要的前提下保证钻孔轨迹平滑,避免出现钻孔轨迹大幅度起伏变化。
(3)选择合理钻进工艺参数
钻进施工中,应根据现场实际情况,选择合理的给进速度和泥浆泵量,保证在不产生大量大颗粒钻屑的情况下实现高效钻进。
(4)定期冲孔
正常定向钻进中应定期进行冲孔,一般每钻进30m冲孔一次,冲孔时间控制在20~40min,冲孔时根据实际情况选择泵量在150~250L/min之间,同时可配合钻机带动钻具回转,转速控制在40~80r/min之间。
3.事故处理
由于沉渣卡钻事故属于比较轻微的卡钻事故,一般可直接通过强力回转和起下钻就可使钻具解卡。在事故处理过程中,向孔内注水循环可能会出现两种情况:一种情况是泥浆泵压力升高,钻机回转、起下钻压力较不开泵循环时不变或有所降低,另一种情况是泥浆泵压力升高,钻机回转、起下钻压力较不开泵时有明显上升。第一种情况的原因是:沉渣卡钻处钻屑沉积较松散,可以建立水流循环,水流可对钻屑产生冲蚀,如图7-8(a)所示,这样有利于钻具解卡;第二种情况原因是:沉渣卡钻处钻屑沉积较密实,在钻杆和孔壁环空中形成了一段钻屑“活塞”,水流循环无法建立,在高压水的挤压下这个“活塞”产生变形,紧紧抱住中间的钻具,从而导致钻机回转、起下钻压力升高,如图7-8(b)所示,这样不利于钻具解卡。可见,在处理沉渣卡钻时,一味地开泵循环未必有用,应根据现场的具体情况采取相应的处理措施。
图7-8 沉渣卡钻的两种不同孔内情况
如果发生严重的沉渣卡钻事故,则可考虑采用套铣打捞钻具配套12000N·m全液压坑道钻机用动力头和夹持器进行套铣打捞。
二、钻具断落事故
钻具断落是煤矿井下定向钻进过程中经常遇到的钻孔事故。有的情况比较简单,处理起来比较容易,往往会一次成功。然而大多数钻具断落事故均伴随着卡钻事故的发生,如果处理不慎,会酿成新的事故。
1.事故原因
(1)疲劳破坏
疲劳破坏是金属材料破坏的最基本的形式之一。钻杆在长期的工作中承受拉伸、压缩、弯曲、剪切等复杂应力,而且在某些情况下还承受频繁的交变应力,这种应力达到一定强度和交变次数时,钻杆则会发生疲劳破坏。
(2)机械破坏
钻具发生机械破坏包括多个方面的原因,主要有:
1)钻具生产制造中形成的缺陷导致钻具机械性能先天不足,进而导致钻具过早损坏。
2)钻具在长期使用中的腐蚀和磨损,钻具某些部位管壁变薄,强度降低,在外力作用下容易从钻具的这些薄弱部位被拉断或扭断。
3)处理钻孔事故时,不恰当地用强力活动钻具,当应力超过钻具强度极限时,就会把钻具拉断。
4)上扣不紧,使螺纹连接处钻具失去螺纹台肩的支撑,在公母螺纹连接处产生频繁的交变应力,加速螺纹磨损和疲劳破坏。
5)长期使用钻杆而不对连接螺纹定期检查,以致螺纹磨损造成钻具脱落。
(3)事故破坏
1)在卡钻事故处理中,为了采用反丝钻具打捞卡钻钻具,不得不将一部分钻具倒装下入孔内。
2)在卡钻事故处理中,为了减少经济损失,人为将卡钻钻具从安全接手处强力拧断,将孔底马达、定向钻头留在孔内。
3)由于操作者的失误造成钻具反转卸扣,将钻具掉入钻孔。
2.事故预防
要有效防止钻具断落事故,除了必须正确使用钻具外,还应按照本手册有关钻具维护方法,做好钻具日常的维护和管理工作。钻具维护详见第五章。
3.事故处理
(1)公锥打捞
打捞公锥按螺纹旋向可分为右螺纹公锥和左螺纹公锥(反丝公锥)。右螺纹公锥常应用于打捞非卡钻情况下的掉钻事故,左螺纹公锥主要应用于卡钻时钻具倒扣打捞的情况。两种不同类型的打捞公锥的打捞原理是相同的,都是采用公锥高硬度的锥面丝扣在落鱼鱼顶通孔中造扣,将掉钻钻具和打捞钻具连接,可实现拉力、压力和扭矩的传递,最终通过提钻或倒扣将事故钻具打捞出来。
在煤矿井下定向钻进中,常规通缆式钻杆、上无磁钻杆均安装有通缆结构,探管外管内安装有随钻测量探管,所以打捞公锥不适用于此类钻具的打捞。
(2)母锥打捞
对于公锥不适于打捞常规通缆式钻杆、上无磁钻杆以及探管外管,可以用打捞母锥解决,打捞原理是采用母锥通孔中高强度锥面丝扣在被其套住的落鱼鱼顶造扣,将掉钻钻具与母锥连接起来,并可传递拉力、压力和扭矩,再通过提钻或倒扣的方法打捞事故钻具。
(3)开分支孔避开断落钻具
在多次打捞无效或经卡钻多次倒扣打捞后继续打捞的经济和时间效益不合理的情况下,可更换钻具选择合适的位置开分支,避开掉钻钻具,方法如图7-9所示。
图7-9 开分支孔避开断落钻具示意图
钻机液压系统的故障如何排除
液压钻机动力头故障分析及维修技巧(一)扭矩不足故障现象旋挖钻机在钻孔施工时动力头扭矩不足,动力头正转、反转转速都不够,动力头马达和减速机运转时有异响。动力头扭矩不足,可以从液压和机械两方面考虑:故障分析: 1、液压系统液压油压力不足; 2、动力头马达故障、减速机故障或齿轮箱故障等。故障原因: 1、先导压力不足或者溢流阀调定压力过低; 2、动力头马达损坏或者液压油泄漏量大; 3、动力头减速机零部件受损; 4、动力头齿轮箱机械装置损坏。排故方法: 1、检测液压系统主系统压力正常,说明液压系统没有问题,考虑机械损坏; 2、在检查液压系统的过程中,发现动力头运转时减速机和马达存在小范围的周期性异响。拆卸动力头马达,检查马达及输出轴,正常; 3、拆下减速机,拆卸减速机。注意:拆卸时,应当保持拆卸环境的清洁,注意拆卸顺序,以便安装。仔细检查减速机内部,结果发现齿轮损伤。拆卸减速机时应注意零部件排列顺序,所有螺栓垫片和零部件都要清洗一遍,同时在安装时要保持减速机内部淸洁; 4、更换损坏的齿轮,重新安装减速机和马达,恢复钻机动力头,钻机恢复正常工作。排故体会:动力头减速机机械损坏会引起动力头输出扭矩不足,而且能听见异响,一定要注意及时发现问题,避免损坏范围扩大。(二)正转异响故障现象:旋挖钻机在空载时转动动力头,正转时减速机噪声大,反转时减速机正常。故障分析:动力头减速机存在异响一般有:减速机内缺少齿轮润滑油导致齿轮千磨擦出现噪声;减速机齿轮磨损严重导致异响;减速机内轴承损坏造成异响;减速机齿轮啮合面或轴承内有大颗粒硬质物体而造成的噪声。故障原因: 1、齿轮油油位过低; 2、齿轮磨损严重; 3、减速机内轴承损坏; 4、减速机内有大颗粒硬质物体。排故方法: 1、检查发现减速机内齿轮油油位正常;进一步拆开减速机检查。部件故障描述及分析: ①动力头右减速机一级减速行星轮中心轮的齿轮磨损情况(齿轮的正转受力面磨损严重); ②一级行星轮屮间的挡圈磨损情况(,挡圈有裂纹); ③行星轮磨损情况; ④左右减速机一级行星轮中心轮的下端面对比(左边为动力头右减速机) ⑤左减速机一级行星轮屮间挡圈的情况,挡圈有裂纹; ⑥石减速机的一级减速行星轮的三个齿轮都有上、下活动间隙(大约5mm)。注:右减速机一级减速行星轮及中间齿轮磨损严重,左减速机只有中间齿轮正转受力面有碾磨现象,磨损比较严重,已有掉齿现象; 2、根据上述具体情况可以判断故障是由于右减速机一级减速行星齿轮损坏所引起; 3、需要更换右减速机一级减速齿轮、左减速机一级减速中间齿轮。最后更换了减速机总成及输入轴后,经测试,旋挖钻机恢复正常工作。排故体会:在巡检时要加强检杳减速机内齿轮油是否变质或缺少,如有必要,须告知客户及时添加、更换齿轮油,加强对旋挖钻机的保养。
钻孔灌注桩施工中容易出现的问题及处理方法
1.钻孔过程中容易出现的问题及处理方法
1.1护筒冒水
护筒的主要作用是防止孔壁坍塌,为钻孔成功奠定基础。除此之外,它还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向等作用。一旦护筒冒水,极易引发塌孔,也会造成护筒倾斜、位移及周围地面下沉,后续工作将无法进行。所以必须究其原因,找到处理方法。
第一,要选择坚固耐用的护筒。
第二,护筒的埋设要深浅得宜,四周土要分层夯实,土质量一般选择含水量适当的粘土。
第三,钻头起落时,容易碰撞护筒,造成漏水。因此钻孔时钻头必须对好中线及垂直度,并压好护筒。
第四,钻孔中遇有透水性强或地下水流动的地层,也容易导致护筒冒水。遇此情况,可增加护筒沉埋深度,采取加大泥浆比重,倒入粘土慢速转动,用冲击法钻孔时,还可填入片石、碎卵石土,反复冲击增强护壁。
总之,为防止护筒冒水,我们必须做到事前准备充足,事中及时发现问题及时处理,事后总结经验,将事故发生率减小到最低,降低工程成本。
1.2塌孔、埋钻
钻孔是一道关键工序, 塌孔、埋钻是最容易出现的事故。一般在钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷的迹象。为处理好孔壁坍塌、埋钻的问题,要做到以下几点:
第一, 做好泥浆制备工作。
第二,土质松散、护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高以及钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长都会会引起孔壁坍陷。因此,在松散易坍的土层中,要适当埋深护筒,用粘土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位。
第三,当遇到小溶洞或裂缝时,可能发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象。这时,可采用在泥浆中加适量水泥,增大泥浆比重及其护壁效果。
1.3缩颈
缩颈,即孔小于设计孔径,是钻孔灌注桩最常见的质量问题,解决缩颈问题要针对其产生的原因,找到正确的处理方法。
第一,缩颈的主要原因是由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况,应采用优质泥浆,降低失水量。
第二,当软土层受地下水影响和周边车辆振动时,也容易发生缩颈。这时,可在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁,降低失水量。
第三,因钻锤磨损原因造成的缩颈,应及时焊补钻锤,或在其外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。
1.4成孔偏斜
成孔偏斜是指成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。其造成原因和处理方法主要有:
第一, 施工现场地面软弱或软硬不均匀,在支架上钻孔时,支架的承载力不足,发生不均匀沉降,导致钻杆不垂直,造成成孔偏斜。为避免事故发生,场地必须夯实平整,轨道及枕木宜均匀着地,支架的承载力应满足要求,在发生不均匀沉降时,必须随时调整。
第二,未做好钻机安装工作,是造成成孔偏斜的隐患。因此要求安装地基稳固。钻机就位时,应使转盘,底座水平,使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上,并在钻进过程中防止位移,在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机。
第三,遇到土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。钻速要加慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。
1.5桩底沉渣量过多
对摩擦桩来说,由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的磨擦力或依附力,逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中,如果在设计中端部反力不大,端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大;而对于承载桩来说,如果沉渣量过大,势必造成桩受荷时发生大量沉降,同样使桩的承载力失效,因此钻孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工作。其造成原因和处理方法有以下几点:
第一,检查不够认真,清孔不干净或未进行二次清孔,是造成桩底沉渣量过多的首要原因。
清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1.10-1.20,测得孔底沉渣厚度小于50mm,即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部而成为永久性沉渣,从而影响桩基工程的质量。因此,必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。
第二,泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起,从而造成桩底沉渣量过多。这就要求在成孔后,钻头提高孔底250px-500px,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。
第三,钢筋笼吊放过程中,未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底,造成桩底沉渣。因此,在钢筋笼吊放时,要使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。