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影响冲击钻“钻进效率”的几点因素分析
【摘 要】.本文介绍了影响冲击钻钻进效率的几点因素，并结合工程实例对这些因素进行了分析。 .
【关键词】 .冲击钻；钻进效率；施工工艺.
【abstract】.this text introduction influence pound at drill into the efficiency of what time factor, and combine engineering solid the example carried on analysis to these factors..
【key words】.pound at to drill;drill into the efficiency;construction craft
1. 引言. 
目前国内桩基础工程施工领域常见的冲击钻类型有，机械式冲击钻和全液压式冲击钻，按施工工艺的不同又可划分为正循环钻进施工和反循环钻进施工两种工艺。冲击钻以其施工工艺简单，施工速度快，能耗低、成孔质量好，在基础施工领域特别是在钻孔灌注桩施工中占有相当大的市场份额。
.通过对广东顺德高赞大桥和广州珠江黄埔大桥基桩施工过程（采用冲击钻成孔）的跟踪、对比、分析、统计得出影响冲击钻钻进效率的主要因素有以下几个方面：..
2. 施工区域地质地层方面的原因.
（1）.笔者参与了广东顺德高赞大桥和广州珠江黄埔大桥的桩基施工，高赞大桥长1727.8m。引桥下部采用大悬臂薄壁墩配钻孔灌注桩基础；基础为4根（每幅各2根）钻孔灌注桩，桩径分别为150cm和180cm。主桥长580m，主墩基础采用14根250cm钻孔灌注桩基础，辅墩基础采用8根180cm钻孔灌注桩基础。根据钻孔揭露地层情况，桥位地层可分为上部覆盖层及下部基岩。上部覆盖层主要分布有滨海相的软土，粉细砂及河流冲积相的中粗砂，粉细砂，卵石层，厚度20～40米，下部基岩为加里东期有浅变质花岗片麻岩、混合花岗岩。其中21#墩，22#墩为该桥主墩，“表1”对比了gf-300型钻机与ycjf-250型钻机在22#主墩不同地层的钻进工效，“表2”对比了单绳冲击钻与ycjf-250型钻机在21#主墩不同地层的钻进工效。在辅墩和引桥的桩基施工中，针对此种地层冲击反循环钻机也显现出较强的适应性，成孔周期要比其他类型钻机提前3～5天。
（2）.珠江黄埔大桥位于广东省广州市东南部，是交通部规划的“五纵七横”国道主干线绕广州公路东环段，s09标合同段为黄埔大桥的南汊桥。其中北塔为门式结构，基础采用2×162.2 m钻孔灌注桩，桩基础弱风花岩不少于5.0m，中引桥为6×62.5 m连续钢构，基础采用1.8m钻孔灌注桩。广州珠江黄埔大桥s09标的基桩施工全部采用ycjf-250型冲击反循环钻机，这一决策是基于对该工程地质勘察报告和桩基设计要求的分析，该工程地层自上而下依次为第四系冲击层、第四系海陆交互相冲击层，第四系残积层，下古生界混合岩。其中42#主墩桩基设计要求桩径2.2米，入弱风化岩层不小于8米，入微风化混和岩岩层的深度不小于5米，孔深在40～55米之间。在施工过程中单孔的成孔周期控制在8～10天，而对岸41#主墩采用回转钻机成孔，地质情况类似，成孔周期大都在20天以上，有的甚至超过了30天，实践表明选用ycjf-250全液压冲击反循环钻机是正确的决定。由此可见设备选型对施工进度的影响是致关重要的。..
3. 施工工艺方面的原因..
冲击钻的钻进施工分为正循环钻进施工和反循环钻进施工两种施工工艺。目前普遍采用的施工工艺是泵吸反循环施工工艺，泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头冲击破碎下来的钻渣带进钻杆内腔，在经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。.
相对于正循环施工，反循环钻进施工能及时有效的把钻头冲击破碎下来的岩土屑随冲洗液上返到地面，减少了二次破坏，提高了钻进效率同时降低了钻头的磨损。特别对于钻孔桩施工的土层多为松散、颗粒差异又较大的地层，钻进速度的高低主要取决于排渣的速度。在高赞大桥施工过程中，地层情况为，上部覆盖层主要为淤泥，砂层，入微风化花岗岩层不小于两倍的桩径，孔深40～45米，冲击反循环钻机的平均成孔周期为7天，而单绳正循环钻机的成孔周期为20天，成孔效率竟相差如此之多。此外，反循环钻机成孔的泥浆性能优越，大大缩短了终孔后清孔和调节泥浆指标的时间，从而也使得工效大大提高。.
4. 钻头结构形式方面的原因.
钻头形式分为单绳冲击钻头，和双绳冲击钻头，单绳冲击钻头常见的有三翼、四翼、五翼等几种，结构形式大体相同，钢丝绳通过旋转销与钻头连接，提拉钻头到一定高度下放，靠钻头的冲击动能破碎岩土体，在提拉过程中，钢丝绳受力产生一个旋转力使钻头转动一定的角度，从而保证了成孔的圆整度。不过单绳冲击钻头中间没有芯管，通过正循环进行排渣，破碎的钻渣得不到及时的上返造成重复破碎，这也是单绳冲击钻头施工工效偏低的一个重要原因。双绳冲击钻头钻头的破碎岩土层的机理和单绳相同，双绳冲击钻头的结构形式（见上图中照片）包含两方面内容，其一，钻头翼板、护圈及内圈的布置形式，钎块的布置形式；其二，钻头各组成部分的联接方式。钻头的结构布置对钻头的进尺效率，耐用性有很大影响，双绳冲击钻头顶部呈伞顶状布置，翼板呈放射状均匀排列，这一布置形式有利于钻进过程中钻头保持直立，有利于形成较多的破碎面，降低岩层的强度。钻头中间是芯管，钻杆能够通过芯管进到钻头顶部，这样钻渣就可以通过泵吸通过钻杆上返到地面，避免了重复破碎，提高了工效。实践表明双绳冲击钻头是经济适用型的钻头。钻头各部分的连接方式也影响到钻头的使用寿命，特别是在强度较高的岩层中钻进的时候，钻头的各部分的连接处是最容易发生破坏的地方，经过长期的实践，我们在钻头加工制作方面总结出了一些经验性的东西（比如利用钻头结构本身对钻头组成各部分进行限位），在施工中运用很有效。.
5. 钻机操作人员操作水平的原因.
钻机操作人员的经验，操作水平也是影响施工效率的重要因素，钻机操作人员应该对钻机的性能充分了解，对施工区域的地层情况也应该做到心中有数，这样在施工中才能根据不同的情况对钻进参数进行调整，以保证获得较高的钻进效率。
钻机操作人员的操作水平还包括对事故的预防和处理。冲击钻比较常见的孔内事故有：卡钻，掉钻等。实践表明，这些事故是可以事先预防的。比如预防卡钻，我们在实践中就总结出了一些切实可行的办法：（1）在进入岩层前即对磨损的钻头进行修复，一方面保证钻孔直径，另一方面尽量避免进入岩层后对钻头外圈进行大规模的修复，如果入岩后再对钻头进行修补，一方面要注意修补的量，一般外圈都采用点焊的方式，另一方面要注意修补的范围，一般是先对1/3至1/2外圈进行修补，钻进一段时间后在对剩余部分进行修补。（2）在钻头修复完重新进行钻进时，要先采用小冲程的工艺参数钻进，防止卡钻。（3）在易卡钻地层可以通过回填块石的方法来预防卡钻，块石直径一般在5cm～10 cm，回填厚度一般控制在20～50cm。（4）在钻头加工的工程中对钻头护圈的圆整度进行控制，实践表明，有相当一部分卡钻是由于钻头护圈的圆度得不到保证引起的。此外在钻机冲程的控制方面，根据不同地层也应作出相应调整。根据实际情况这些方法可以综合使用，经验丰富的操作人员可以最大限度的预防卡钻。
正因为地层的复杂性，导致了钻机在钻进过程中，工艺参数要不断调整，因为有些数据无法量化，就需要经验来指导施工。
综上所述，影响冲击钻钻机效率的因素多，且有些因素不宜量化，造成了分析的困难。上述四点，是笔者实践中的一些见解，希望对冲击钻的施工有指导意义。
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参考文献.
［1］ .《公路桥涵施工技术规范》jtj041-2000 
［2］ 《铁路桥涵施工规范》tb10203-2002
［3］ 《建筑桩基技术规范》jgj94-2008.
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