旋挖钻机泥岩钻进 -化学泥浆
通常泥岩强度介于400~1000kpa极限承载力)或8~30mpa单轴抗压强度)之间,属于及软岩或软岩范畴,旋挖钻机钻进如此强度的地质是没有问题的但却会出现打滑!塞齿!糊底等不进尺现象,大大影响了施工效率,此外泥岩在国分布广泛。如:四川,重庆,南京等各大省城,因此必需破解泥岩钻进,掌握泥岩钻进方法,才干提升施工效率,预防施工隐患。泥岩成因是由细粒土经临时堆积压缩而成。>
目录
一,地质特征
二,泥岩特性
三,机型配置
四,成孔工艺
五,操作控制
六,注意事项
七,钻具优化
泥岩地质特征
泥岩:
弱固结的粘土经过中等水平的后生作用(如挤压作用,脱水作用,重结晶作用及胶结作用等)即可形成强固结的泥岩。泥岩是已固结成岩的但层理不明显,或呈块状,局部失去了可塑性,遇水不立即膨胀的堆积型岩石。
泥岩特性
1遇水软化:
泥岩矿物成分由细粒土组成,因此具有遇水软化特性。
2 颗粒细腻:
泥质岩粒度<0.0039mm即4μm
3 层理构造:
泥岩性堆积岩,由临时压缩而成,层理构造但并不明显。
小结:
泥岩的不可塑性,其结晶颗粒细腻,层构造造成外表光洁;泥浆润滑及软化作用下,容易出现打滑,塞齿,糊底现象。
机型配置
泥岩强度:
根据泥岩强度进行机型配置,如极限承载<500kpa\单轴抗压强度6~10mpa以内泥岩(以1m桩径,泥浆静压工艺为例)可选用220主机,摩阻钻杆(如标配机锁也可以)扁扁齿开体钻斗(注:扁齿开何钻斗因斗齿长度及间距,以及无导向齿等因素可有效减缓泥岩塞齿,糊底现象,开体钻斗锥形底可改变切削顺序,可提升钻进能力)
地质强度:
当泥岩强度极限承载力超越>500kpa\单轴抗压强度>10mpa<12mpa以1m桩径,泥浆静压工艺为例)摩阻钻杆已不能满足钻进需求,需配置机锁钻杆,扁齿开体钻斗(注:机锁钻杆需反转解锁,开体钻斗在孔壁限位作用下可以反转)此外也可选用C31截齿单底钻斗。
不泥岩强度极限承载能力达到600kpa或以上\单轴抗压哟度15mpa或更高(以1m桩径,泥浆静压工艺为例)由于开体钻斗的结构,扁齿切削能力以及自身强度等因素,已不能满足施工需求,因此此时需配置双底截齿入岩钻具。注:可选用μ40或30\50截齿17~19mm合金;当强度苦寒到极限承载能力700kpa或以上,单轴抗压强度>18mpa或更高值,需选用截齿入冉筒钻取芯,截齿合金尺寸19~22mm
干作业成孔工艺
泥岩地质无地下水时,可采用干作业成孔工艺,此时泥岩没有泥浆润滑及软化,消除了打滑,塞齿,糊底等现象,利于泥岩破碎,降低了钻进负载,可提升钻进能力。
操作控制
1 摩阻钻杆 开体钻斗:
起初发动机油门5~6档,动力头低转速8~12rpm浮动常开,加压方式:长行程连续加压,直到负载上升(斗齿切入泥岩后)改变为跟进点加压方式(如加压过多,可采用点回压方式泄压)此时发动机没门档位升至8~10档,动力头转速最大流量输出。注:此操控方式初期为最大限度切入泥岩,为摩阻钻杆提供反作用力,切入后跟进点加压防止泥浆进入钻齿与被切削的地质而加摩擦系数,回压可保护边齿)
2 机锁钻杆开体钻斗:
发动机油门8~10档位,动力头高转速20rpm以上,浮动常开,寻找锁点,机锁后,初期长行程加压,负载上升后跟进点加压,加压过急可点回压(泄压维护边齿及部件)
3 机锁钻杆双底截齿斗:
发动机高速转速,动力头高转速,浮动常开,机锁后初期长行程加压直至负载上升,负载将要降低点加压跟进,控制好单斗进尺深度,为钻杆解锁提供阻力并关闭底门防止掉渣。
注意事项
1 开体锥度:
锥形底板主要是钻齿排列,即改变切削顺序,但如果锥度过大,切削顺序是改变了但切削连续性却降低了因经锥形角度并不是越大越好。
2 截齿开体:
截齿主要在于点接触减少破碎面积,增加压强,合金而磨及齿体较短强度高,但安装在开体钻斗上,由于开体钻斗自身结构原因,造成自身强度较低,因此对钻具本身是一种考验,此外开体钻具为单底设计,进渣口较大,溶渣密封方面较差,很有可能造成漏渣;而由于结构因素造成开体钻斗没有中心导向齿,因此中心最高的两个钻齿容易损伤。因此还不如直接选用截齿双底钻斗,强度高,溶渣密封,一样可以改变切削顺序。
钻具优化
强度较高的泥岩可采用机锁钻杆+双底截齿钻斗钻进,如果在复合地层存有地下水或采用泥浆静压工艺施工时,泥岩在泥浆润滑,软化作用下,由于截齿长度较短,截齿之间间距较小,以及截齿导向齿高度落差等等 因素,会造成塞齿,托底现象发生,钻进阻力提升,钻进效率降低,因此选用截齿钻进泥岩想要完全消除塞齿是不可能的只能缓解并应从多方面进行优化。
1 导向齿优化:想要优化导向齿,必需先解决钻斗定位导向功能,降低导向齿阻力,降低导向与钻齿组的落差及间距。
2 连续性:优化导向齿对钻进连续性已起到一定作用,此外钻齿内倾,外倾,间距以及互补都属于连续性的范畴。
3 钻齿选配:C31与30\50布齿间距存有差别,因此所需的破碎轴压也不尽相同,根据泥岩强度选配截齿型号是非常有必要的
4 切削顺序:改变改变切削顺序,可降低钻进负载,提升钻进能力。
5 边齿:钻进最大阻力来源于桩周,保证边齿直径,可保证钻进能力。
6 进渣口尺寸:进渣口决定进渣流量及渣土上推力,提升单斗进尺深度。
7 裙边:钻进强度较高的泥岩时,可在底板周围添加裙边,通过线速度对桩周进行环切,实现钻齿组合,提升钻进能力。
8 角度:钻齿角度是一定的不是多变的确定好钻齿角度,非常有必要的
旋挖钻机钻进泥岩总共分为两个部分,其一是泥岩特性,而我国多数为复合地层,地下水丰富,因此多数旋挖钻机钻孔桩采用泥浆静压工艺施工,因此泥岩被泥浆润滑,软化在所难免,根据软化塞齿,糊底的这一特性,找出问题所在原因如:导向齿,截齿,截齿长度及间距,找到合适的机具及优化进行破解,可能不能完全解决,但能实现切削,破碎式钻进,相比比研磨钻进方式效率高得多,此外就是泥岩强度,根据不同的泥岩强度,进行主机选配以及操控是非常有必要的
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