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反循环钻机
核心提示:  
    中文名称:反循环钻机
  英文名称:reverse circulation drill
  定义:采用泥石泵从孔底将携带岩渣的泥浆吸出的钻孔机械。
  应用学科:水利科技(一级学科);水利工程施工(二级学科);施工机械(水利)(三级学科)
  以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
  该机液压步履桩架主要由顶部滑轮组、立柱、斜撑、底盘、行走机构、回转机构、卷扬机构、操纵室、液压系统、电气系统及拖行机械组成. 
  2-1立柱为圆管构型式,法兰连接方式。立柱两侧配有圆形滑道作为动力头、钻杆上下运动的导向和抗扭。立柱下部与上盘铰接,中后部与斜撑铰接,立柱顶部有滑轮组,用来完成对动力头、钢筋笼和注浆导管等的起降。动力头可沿滑道上下滑动托运时拆卸。 
  2-2行走机构为液压步履式。前进时四个支腿液压缸支地,下盘离地通过液压系统驱动行走油缸实现钻机履靴前行,然后收起支腿,通过液压缸收缩拉动底盘前行,经过如此反复操作实现钻机前行。 
  2-3回转机构由中速液压马达通过一级行星减速器带动,在四个支腿液压缸的配合下,可使桩机实现回转。由于液压马达具有功率稳定、运转平稳、转动惯性小和启动效率高等特点,因而桩机具有回转平稳、无冲击、无振动、整机的稳定性良好及使用寿命长的优点。
  3、拖行装置
  支腿液压缸支地,支起底盘可以方便快捷地安装和拆卸拖行装置。臂架通过液压油缸收起放到即可 总高2.5米 达到装车运输高度
  4.动力头采用三环减速机构,此种减速机构已是相当成熟的产品。大中心孔的减速机,成载过载能力高、结构紧凑、噪音小、寿命长,是目前国内钻机最理想的动力装置。它有两个风冷电机、减速器、弯头、排气装置、提升架和滑快组成。工作时两个电机通过
  联轴器带动减速器的高速旋转,将动力低速轴,低速轴通过法兰带动钻杆、钻头作旋转运动。 
  1、设备的主要技术参数及性能 
  反循环钻机冲击频率40次/min,主副卷扬提升能力为30kN,电动机功率45kW,不含反循环6BS泵。冲击钻头重量4t,钻头为整体铸造,耐冲击、冲击量大、钻进效率高,适应于反循环冲击直径为800~1500mm桩。CJF—20型冲击反循环钻机。主副卷扬机提升能力50kN,最大钻机直径为2.0m钻孔深度为80m,卷扬冲程1.5~3.0m,冲击频率46次/min,主要机功率75kW,反循环泵组为3PNL和6BS泵可配液压步履纵横移位,其钻头除冲击尖头为耐磨材料外,其余为50mm以上钢板焊制而成,也可配备多种规格钻头,此系列冲击反循环钻机,适用于卵砾石、胶结卵砾石和嵌岩等复杂的基础工程施工,广泛应用于桥梁钻孔灌注桩,地下连续墙基础工程。
  2、施工工艺
  冲击反循环破碎入岩工艺的破碎机理是利用冲击钻头对岩石进行较高频率的冲击,使岩石产生破碎,然后利用反循环排渣方式及时将破碎岩屑第一时间排出孔外。冲击钻头由两根钢绳平衡连接,无论起、下钻都非常方便,大大缩短了辅助时间。 
  因此,冲击反循环钻头是冲击钻进的主要工具,其结构的合理与否直接影响到钻进效率和质量。在冲击钻进过程中,关键是冲击和吸渣量是否匹配,也是确保孔壁稳定正常钻进最基本最重要条件。在钻进过程中吸渣工作应根据钻进地层和情况而定,不应过量汲渣以免造成孔壁失稳坍孔。发生埋钻事故。另外,在冲击过程中,必须经常检查钢丝绳的磨损情况以及转向装置的灵活性和连接的牢固性,以防磨断或因转向不灵而扭断钢丝绳,发生掉钻事故。
  根据地质情况,钻头出量研磨材料提钻时要应经常检查,一般地层每小班至少提钻一次检查,复杂地层提钻头次数要增加,往往钻头底量和外出量在砂卵石和基岩中磨损严重,所以应及时进行修补,这样就增加了修补钻头的铺助时间,降低了纯钻进冲击时间,又减少了修补钻头的辅助时间,再则在提升钻头时,要小心谨慎,尤其是在快到护筒底部将钻头慢慢提起,防止碰撞孔口护筒以免造成护筒底部坍孔或护筒错位或变形事故。
  3、冲击反循环钻机与回转钻机在施工过程中的优缺点 
  根据已施工的工程,不同的地层、不同的区域但钻进口径相同来对比,发现冲击反循环与回转正循环各有各的优点,一般在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工时,通过小班报钻孔记录报表,取各程平均数据分析,回转钻机要比冲击反循环钻机施工快1.2倍,且因冲击反循环钻机自重大搬迁困难、时间长等因素,在土层中施工不如回转正循环钻机快,但在卵砾石层、基岩施工中,冲击反循环钻进明显比回转钻机要快3倍,一般5cm以下砾石要快2倍以上,5~10cm砾石要快3倍以上,而且冲击反循环钻进5级以下的岩石,钻进速度比回转钻进要快5~6倍,从上述情况分析来看,冲击反循环在施工复杂地层即卵石层,嵌岩钻孔桩成孔速度上优点明显,尤其在一些丘陵山区地带较为适用,优越性更加显着。如:福建福宁高速霞浦段就是一个典型的例子,整个桩成孔时间比回转钻机快3倍以上。 
  对桩孔成型方面,冲击反循环施工孔径一般在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工时为防止坍孔,仍然采用正循环冲击钻进,但易缩径,但桩的垂直度比较好。在卵、砾石层施工中都采用冲击反循环钻进,由于冲击力较大,容易坍孔,充盈系数偏大,根据我公司已施工的几个工程数据表明,在回转钻机进段的平均充盈系数为1.15;而冲击反循环钻进段的充盈系数则为1.25,在土层中的充盈系数冲击和回转基本接近在1.1。
  在成本消耗方面:在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工,冲击反循环的成本消耗要比回转钻机消耗大,主要冲击钻机动力功率大、耗电量高。再则钢丝绳消耗大,因冲击耗绳、自身重量大,搬迁运输成本大等,但在卵、砾石层、漂石、块石、基岩施工中,冲击钻进效率高,而回转钻机研磨材料消耗大,钻进速度慢,成孔周期长,成本比冲击钻进大5倍以上,如遇大漂石、大块石、硬度较高的花岗岩回转钻机是无法钻进,只用冲击反循环钻机来完成。 
  在环境影响方面,冲击反循环钻进振动对周围环境影响比回回转钻进要大,特别是冲击下部坚硬基础岩面时,冲击振动对周围产生声音较大,影响人们休息。
  4、体会

  总之,在施工基础时,设备的选型非常重要,对不同的地层采用不同的施工工艺方法,从我们多年来的施工经验和设备使用情况来看,在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工,采用回转钻进,其成本低,成孔质量好,桩机自重轻,搬迁方便等优点较为适应;而在卵砾石、漂石、块石、基岩等复杂地层及旧基处理方面施工,使用冲击反循环钻进较为适应,因可加快施工周期,提高钻进效益,确保工程质量。因此我们在施工钻孔桩时,要根据现场条件、工期要求、地制质情况及成本分析等,用科学的方法来选择设备和工艺手段,用最佳的施工工艺,在保证质量、工期、安全的情况下产出最佳的效益。


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