钻孔灌注桩钻进施工参数

钻孔灌注桩钻进施工参数探究李万全摘要现在钻孔灌注桩钻孔施工速度较慢的状况，已然成为钻孔灌注桩施工的瓶颈问题，本文对影响钻进的各参数及其共同作用进行了分析，针对在不同的地层条件下，各参数宜采用的较为合理值。核心词钻孔灌注桩钻进速度钻进工艺参数成孔速度随着社会建设的大踏步发展，交通及建筑行业也随之迅猛发展，钻孔灌注桩以其适应性广、承载力大、抗震性能好及环境污染少等特点，越来越被高层建筑所采用。现在，在钻孔桩钻孔、钢筋笼制作及安装、灌注混凝土等重要工序中，钻孔施工的机械化程度最高，占时也最长，是影响施工工期的重要环节之一。据统计，在Φ1.0m下列桩施工中，钻孔时间约占成桩总时间的45%～65%，Φ1.2m桩约占55%～75%，Φ1.5m桩占70%以上。因此，加强钻孔施工管理，提高成孔速度，是缩短成桩时间的核心。影响钻进的参数及其选择A.泥浆参数在钻孔过程中，泥浆的重要功效是护壁、冲洗、携带钻屑等。泥浆质量的优劣，对成孔的规整性和成孔速度都含有重要影响。因各项参数不是独立的，而是交互作用的，因此，施工中必须视地层条件和钻进方式综合考虑，合理选择泥浆参数。(1)密度。泥浆护壁一种重要机理就是运用浆液压力平衡地下水压力，因此，孔内泥浆必须保持一定的密度。与此同时密度过大，会造成泥浆泵或泥浆管堵塞和减少清孔效果，造成成孔速度减少，另外还会增加灌注混凝土的困难。密度的控制应视地层和循环方式而定。在反循环钻进中，普通宜选择1.02～1.05g/cm3，松散易坍塌地层以1.06～1.10g/cm3为宜；在正循环钻进中，普通宜选择1.10～1.15g/cm3，松散地层以1.15～1.20g/cm3为宜。(2)粘度。它与泥浆内部构造及固含量有关。粘度过小，不能有效携带岩屑，且易漏失；粘度过大，会增加钻井阻力和流动阻力，增大钻头旋转时动力消耗，减少对工作面的冲刷效果，在粘土层钻进中还易造成泥包钻头现象而影响钻孔速度。实践证明，在清水中钻进转速比在泥浆中可提高10%～30%。反循环钻进中，泥浆粘度普通可取16～18s，松散地层取18～22s；正循环钻进中，普通可取18～22s，松散地层可取24～28s。B.钻具⑴钻头在钻孔施工中,为提高工效，钻头要含有良好的切削性和较强的适应性，并且规定光洁度好、导向性好、强度大及寿命长，因此要合理选择钻头类型和构造参数。若综合考虑钻头的适应性，应使钻头更适合于钻进占孔深绝对比例较大的地层或采用选用两种钻头钻进。现施工中采用镶嵌硬质合金的三翼或四翼刮刀钻头，能有效地避免泥包钻头并获得了较快的钻进速度。实践证明，钻头夹角越小，钻进粘土层和粉土层时速度越快。为提高钻进速度，应根据地层条件选用刀具及在刀具上镶嵌的合金。钻进粘土层及粉土层时，可根据地层比例选用长齿刮刀，并镶嵌较锋利的合金。另外，吸取口或冲洗口的布置直接影响到排渣能力和钻进速度。在反循环洗井中，吸取口布置在一侧时效果较好,能够避免堵塞；正循环洗井中，冲洗口布置在中央时排渣能力最强，并可有效地避免泥包钻头。⑵钻杆钻杆必须有足够的强度，它对施工影响最大的就是拆装占用的时间长。现在，钻杆接头普通采用3种形式：1种是丝扣连接，合用于直径较小的钻杆，特点是装拆速度快；另2种分别为法兰盘、螺栓连接和插装式连接，重要合用于直径较大的钻杆。采使用方法兰盘、螺栓连接时，构造简朴、加工容易且密封可靠，但费时、劳动强度大，在钻进时拆卸钻杆时间有时可占成孔时间的50%，且需用高强螺栓；采用插装式连接时，传递力大，最大优点是拆装方便，普通比法兰盘连接的拆装工效可提高3～5倍，但是若连接的内外口接触面强度不够，则易磨损以致造成连接失效，且密封不好。C.钻进工艺参数钻进工艺参数直接关系到破碎效果、钻进速度及成孔质量。⑴钻压在第四系地层钻进时，由于地层的压入强度很小，规定钻压较小，受泥浆泵排量所决定的排渣能力等对其影响很大，与排渣能力呈正比。普通状况下,钻压的选择既要满足破土的规定,又要满足确保钻孔垂直度而采用减压钻进的规定。合金钻头可按式(1)考虑,即P=pm(1)式中:P（P≤gφω）为钻压,kN；p为单粒合金破土碎岩所需钻压，土层p=0.6～0.8kN/颗，软基岩p=0.8～1.2kN/颗，中硬基岩p=0.9～1.6kN/颗；m为钻头上合金颗粒数；g为减压系数，普通取g≤0.6，钻孔灌注桩可取较大值；φ为浮力系数，φ=1-γ′/γ；γ′为泥浆密度；γ为钻头件密度；ω为钻具组装重量，kN。⑵转速钻机转速的高低，直接关系到成孔效率，钻进粘土时尤为突出。如在钻进粘土层时，将转速提高2倍，钻进速度提高了3～4倍。GPS-10型钻机较适应在粘土层中快速钻进正是运用它的高转速。但在钻机回转轴功率一定时，转速过高则会减小回转扭矩，反而对钻头切削地层不利，同时钻具快速旋转产生的水流冲刷还易造成塌孔事故。因此，应视地层条件控制转速。可按式(2)考虑,即n=60v/πD(2)式中：n为转速，r/min；v为钻头边沿线速度，m/s；D为钻头直径，m。⑶泥浆流量为提高排渣能力和孔底冲孔效果，尽量选择较高的冲洗量(泥浆泵流量)，但流量过大，压力损失也大，在深孔中常因压力损失过大而减少排渣能力和工效；孔径较小时，流量过大，所产生的冲刷作用往往不利于孔壁稳定。采用正、反循环冲洗时，冲洗量可按式(3)考虑，即Q≤πD2vz/4a(3)式中：Q为流量，Q=πd2va/4×3600，m3/h；vz为最高钻进速度，m/h；D为钻孔直径，m；a为冲洗泥浆的允许含渣率；d为钻杆内径，m；va为循环液上返速度，浅孔钻进时，va≤3.0m/s，深孔时，va≤2.0m/s，同时循环液的下降速度不适宜不不大于0.18m/s。⑷各钻进参数的配合对于不同的钻进条件，每个钻