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解析穿过地下障碍物的钻机成孔 　　钻机成孔钻进，是钻孔灌注桩的主要工序之一。成桩效率很大程度上取决于成孔施工，尤其是穿过漂石、块石、碎石等地下障碍物时的成孔施工。因此，提高成桩速度，关键是顺利掘进障碍物，有效地切割、撞击破碎障碍物及清除破碎物。 　　1　地下障碍物与成孔速度 　　钻孔桩施工中，由于施工条件及措施不同，成孔速度区别很大。穿过流砂、粘土类地层时，成孔速度可达1～2m/h或以上。在均质岩层中钻进，成孔速度虽然较慢，但相对稳定，一般为3～8cm/h。桩孔穿过地下障碍物时，不仅成孔速度的波动幅度很大，有时几乎无进尺，而且钻机的颤动以及对钻机的损伤或钻具的消耗都较大。?　　常见的地下障碍 物有漂石、块石、大粒径卵石与碎石，以及建筑物或构造物的基础等。漂石呈多边棱状体居多。块石近似长方体，最大尺寸方向的长度一般在30cm以上，有时在50cm以上。碎石，尤其卵石基本上都分布在砂层或砂砾层内，有时夹于粘土层之间，卵石层埋深大多接近均质的岩层。卵、碎石的含量与层厚差别很大：含量多数为30%～60%，有时高于80%；层厚一般为1～3m，有时达15～20m。粒径10cm以上、含量50%以上的卵碎石对钻机成孔影响较大。建筑物及构造物基础有一定的结构形状，一般始于地表面或埋于地表以下5m以内，多为浆砌砖、条石或混凝土结构。1994年在曹娥江江滩上施工桥墩钻孔桩时，成孔遇到了早期引水渠，埋深4～5m，渠两侧由两层浆砌条石构成，一侧穿过φ1.2m桩孔的半圆内，条石为1.5m×0.4m×0.3m，成孔时间竟达正常孔的4倍。?　　穿过上述障碍物，有时成孔时间近于成桩时间。因此，区别不同的障碍物，采取有效措施以提高成孔速度，是保证成桩效率的前提。 　　2　钻机成孔 　　钻机成孔遇到上述障碍物时，不管障碍物属于哪一类，都面临着两个问题：一是如何有效地破碎障碍物；二是如何有效地将孔底破碎的障碍物清除到地面。 　　2.1　钻进破碎障碍物?　　钻机破碎障碍物的能力，取决于钻机转盘的旋转扭矩和钻具的破碎能力。每台钻机的转盘扭矩是既定的，每个施工点配备的钻机能力也是一定的，是从整体考虑选择钻机型号的，不可能为局部遇到某些地下障碍物而选择能力过大的钻机。然而成孔施工工序则是可以调整的。为成孔施工遇到障碍物，钻机跳动严重或明显感到扭矩不足时，可采用分级钻进，一方面化解钻机能力不足，另一方面有利于二级钻进中障碍物的位移及互相撞击。在障碍物埋深接近桩尖的摩擦桩成孔施工时，采用分级钻进更能明显地提高成孔速度。1999年，在山东施工φ1.5m桥墩桩孔中，分0.8m,φ1.5m的两级钻进，成孔速度比一次全断面钻进提高30%以上。?　　钻具破碎石块等障碍物的能力，与钻头结构及钻头体上的合金头或刀具有关。破碎这类障碍物，若像岩层钻进那样选用牙轮钻头，不仅成本较高，还常会出现蹩钻现象或发生掉牙轮事故。实际上，破碎石块障碍物时，并不要求将石块全部粉碎，理想的情况是将其大块破碎成能随泥浆上返至地面的小块。简单的实验表明，锤击或撞击石块产生破碎要比金属切割或碾磨更经济、更容易。因此，在破碎障碍物时，不能单靠破岩刀具的切割，还应利用钻头旋转对石块的撞击以及石块对石块的撞击或碾磨。如对分布在钻孔周边的石块，钻进过程中可出现3种形式：将孔内的部分切割或碾磨破碎掉；随钻头体旋转将孔内部分挤至孔外；将孔外部分移至孔内后再破碎掉。然而，不管属于哪一种形式，不管采用哪一种钻头，由于钻头旋转时仅是某一部位受力，并且有可能受阻很大，因而常出现蹩钻、跳钻甚至无法转动等现象。破碎这类石块更需利用石块间的撞击或碾磨。1998年，在杭州中河路成孔施工中遇到这类石块，钻机跳动严重，多日无进尺，后来采取投石钻进，即向孔内投入一定数量的石块，通过钻头体旋转驱动投入的石块碾磨撞击孔内原有的石块，顺利地穿过了这一障碍层，并且减少了合金消耗。 　　2.2　冲洗工作面?　　有效地冲洗工作面，将破碎的障碍物等钻进破碎物及时从工作面清除至地面，是快速成孔的重要保证。能清除的破碎物越大，清除破碎物越彻底，破碎障碍物越省力，成孔速度越快；关键取决于泥浆的提升循环方式及悬浮力。?　　泥浆的悬浮能力越强，孔内上返泥浆中悬浮的破碎物的下落阻力越大，意味着破碎物能悬浮上返至地面的可能性越大，允许上返的粒径也越大。泥浆的悬浮能力体现在泥浆的粘度和切力上，取决于泥浆中可造浆粘土的性质、含量及可能添加的化学材料。成孔穿过障碍物层时，要视破碎物的含量及粒径等选择泥浆粘度，一般宜在25s以上。要提高泥浆的粘度和切力，可增加粘土的含量，但要控制泥浆密度的上升，必要时可添加钠基膨润土以及高粘度CMC等。?　　冲洗与悬浮工作面上破碎物的泥浆，有两种循环方式，即正循环与反循环。反循环又分气举(压气)反循环与