|
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)反循环与泵吸反循环。不同类型的钻机,配套选用不同的泥浆循环方式。目前,φ2.0m以内包括配有泵吸反循环的工程钻机,由于钻杆、水龙头及泵的限制,实际成孔施工中基本上仅能采用正循环。煤炭行业自产的φ1.5m以上的钻机,基本上配套气举反循环。采用正循环冲洗工作面,仅能将一些细粒破碎物携带至地面,即使粒径为φ1.0cm左右的破碎物,当含量较高时也难以及时排至地面,有的破碎物仅能在孔内某一部位处于上返与下落的平衡状态,较大粒径的破碎物根本不能随泥浆上返,仅在孔底随钻头体旋转;有的在清孔时孔底沉渣仅在5cm以内,而停止清孔后孔底沉渣将会迅速上升至1~2m甚至更多。可见,穿过障碍物层时,采用正循环系统是不理想的。反循环系统中,一般情况下,泵吸反循环能将φ6~7cm的石块顺利地从孔底排至地面;气举反循环在钻杆、水龙头允许时,能排除孔底20cm以内的松动石块。因此,桩孔穿过障碍物层成孔时,最宜采用气举反循环洗孔;对于成孔钻机不具有反循环系统时,可采用导管组配气举反循环配合处理。
3 钻抓成孔
桩孔施工遇到漂石、块石等体积大、含量多且比较坚硬的障碍物时,完全依靠钻机钻进破碎障碍物,能量消耗较大,成本较高。有时,即使配套采用气举反循环洗孔等措施,成孔效率仍不理想。
若直接采用抓斗冲抓成孔,由于障碍物分布不均,交错重叠,抓斗有效掘装率不高。同时抓斗冲抓障碍物时,在孔内很难实现全方位抓掘。有时由于抓掘的冲击作用以及冲抓周边障碍物,常出现塌孔、垮帮以及扩径等现象,最终导致水下混凝土大量超灌。
对于这类障碍物,可采取钻抓成孔,即以冲抓为主、钻为辅的钻抓联合成孔。此时,转盘驱动钻头旋转钻进,不是为了破碎障碍物,主要是利用钻头体的旋转使孔内障碍物发生位移并松动,尤其使孔内邻近孔帮的障碍物向孔心移动,以便抓斗在孔心位置抓掘障碍物,提高抓斗的掘装率,并避免冲抓破坏孔帮或避免抓帮。桩孔施工中,先采用抓斗从孔心位置尽可能地向下抓掘障碍物,然后改用钻机钻进,钻、抓交替作业,直至穿过障碍物层。所用钻头要有足够强度。可以三翼刮刀钻头为母体,减小锥体锥角;三翼筋板厚度大于5cm,宽度大于50cm,底部为梯形齿结构,齿高及齿顶宽均应大于5cm。
|