三一旋挖钻机工法讲堂

三一旋挖钻机工法讲堂(一)

旋挖钻机在泥岩地层施工的工法规律(组图) ［编者按］从2011年第1期开始举办“三一旋挖钻机工法讲堂”，本系列讲座内容由北京市三一重机有限公司工法研究院提供。北京市三一重机有限公司工法研究院自成立以来，在岩石钻进、碎石钻进、易塌方缩颈地层钻进等研究方面取得了突破性进展，也拓展了旋挖钻机对不同地质的适应性，其工法研究成果值得借鉴。

中国改革开放30年，经济快速发展，科技日新月异，基础施工行业以及装备制造业也取得了世人瞩目的成就，高铁战略使中国基础施工企业荣耀国际，装备制造业调整和振兴规划使中国装备制造企业焕发勃勃生机。可以感受到，基础建设让城市越来越美丽，城市让生活越来越美好。

作为基础施工的先进装备，旋挖钻机有别于其他工程机械产品，在其施工过程中不仅对设备本身的各方面性能有较高要求，施工工法对施工质量和效率有着重要的作用。北京市三一重机有限公司经过8年多的经验积累，总结了一套应用于各类地质情况的施工方法，旨在提高施工效率，降低运营成本，攻克施工难题，为客户创造更多的价值。

沧海横流，方显英雄本色。在新的发展时期，北京市三一重机有限公司以成为全球基础施工领域的领导者和最受尊敬的企业为愿景，以提供专业化基础施工整体解决方案承载美好生活为使命，创办了三一工法讲堂，创建一个属于中国基础施工行业的工法和经验交流平台，促进基础施工行业的快速发展，携手共创美好未来。

——北京市三一重机有限公司营销公司总经理

三一讲堂：旋挖钻机在泥岩地层施工的工法规律

泥岩是泥质岩类的一种，是由粒度小于0.005 mm的陆源碎屑和岩土矿物组成的岩石，属软岩类。泥岩的成分很复杂，主要是高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石和混层黏土矿物等。常见或主要的泥岩都呈较稳定的层状，常与砂岩、粉砂岩共生或互层。对具有代表性的膨胀性泥岩进行单轴抗压强度试验的结果表明，大部分泥岩的单轴抗压强度值一般处在0.17～9.36 MPa之间，其中大多数在0.2～5.0 MPa之间，并且随着含水量的减小，泥岩的单轴抗压强度值增大。

对旋挖钻机而言，所有的泥岩都可以钻进。但是由于泥岩的特殊的物理力学性质，在旋挖钻机作业时中若要充分提高钻进效率，则往往需要解决钻进过程中出现的钻具打滑、吸钻、糊钻等不良工况。而解决这些不良工况的关键在于选用和改制适用的钻具，并根据不同的情况切换到合适的操作方式。

案例分析

2010年11月，北方基础工程公司在广东惠州市东江新城房建工程的钻孔作业中所遇到的作业对象就是泥岩地层。其现场采用三一SY250R型入岩钻机施工，桩径为1.2 m，桩深23 m，要求穿越强风化泥岩入到中风化泥岩。

工法指导前的作业效率为日均成孔6～8根，并且钻齿的磨损现象严重，钻具进尺困难。用户希望能够进一步提高钻进的速度，并降低钻齿损耗。

问题分析

经现场观察发现该工地主要存在两方面原因，一是钻具的布齿角度不合理，角度偏小致使钻齿的齿体和岩层的接触面积过大，导致在钻进中不利于齿尖吃入作业的岩面，并会造成钻齿的齿体被严重磨损；二是该机的机手虽然为熟练操作员，但其一直操作普通型旋挖钻机，对于入岩钻机的操作尚属首次，缺乏入岩钻进经验，对入岩钻机的操作方式和作业地质的特点不甚了解。

泥岩（软岩）加压模式曲线(上):在旋挖钻机正转加压钻进时，加压力视情况需要“时大时小”地交替加压。

泥岩地层干成孔作业时的典型钻渣（下）：在钻具适用、操作得当的情况下，

泥岩地层干成孔作业时的钻渣呈现出碎片疏离状，表明钻具的进尺效果较好。

解决措施

在问题分析的基础上，针对性地对在用钻具的钻齿进行了布置优化，将齿角由45°改大为53°；现场对机手进行了操作指导，并从入岩理论上让操作手理解并掌握不同地层的加压方式和钻具旋转速度的特点。

入岩旋挖钻机采用的是动静耦合加压模式。对于泥岩而言，其强度较低，动载效应对硬度等力学指标的影响比硬岩要显著得多，故不宜采用冲击方式，而应采用压入回转、高速切削的操作方式来破碎钻进。由泥岩（软岩）加压模式曲线可以看出，在旋挖钻机正转加压钻进时，加压力视情况需要“时大时小”地交替加压。

解决效果

经工法指导后，在相同地层、相同桩径、相同桩深的条件下，由日均成孔6～8根桩提高到每天可成孔10～12.5根桩，钻齿损耗和油耗也大为降低。

工法小结

针对泥岩地层，只要采取的工法得当，顺利且高效地完成旋挖钻进是可以达到的。而提高钻进效率的措施一般从三个方面着手：调整钻机的操作方式，更换适用的钻具，优化钻齿的布置。在钻具适用、操作得当的情况下，泥岩地层干成孔作业时的钻渣会呈现出碎片疏离状，表明此时钻具的进尺效果较好。

在旋挖钻孔施工中，拥有一台高质量的钻机很关键，但是及时、高水平的工法技术支持也很关键，两者相结合才能实现经济效益的最大化。

（北京市三一重机有限公司工法研究院水俊峰王磊高春华）

三一旋挖钻机工法讲堂（二）厚回填土地层的旋挖钻机施工工法

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三一旋挖钻机工法讲堂(三) 易打滑地层的旋挖钻机施工工法

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三一旋挖钻机工法讲堂(五)

旋挖钻机在大直径深孔桩水上施工的工法探索

讲解人：北京市三一重机有限公司工法研究院宋武超肖茹鹏

随着重大基础设施建设的不断发展，跨越江河湖泊以至海洋的水上施工项目也越来越多。在桩基础施工项目中，采用循环钻机或者冲抓钻机等形式进行水面施工的案例已经很多，但是采用旋挖钻机进行水面钻孔作业却鲜见报道。其主要原因在于，这种水上施工项目中的桩基础设计形式多数都是大直径、深孔桩，旋挖钻机在进行该类桩的施工时，要面临钻机扭矩、钻杆规格、钻具形式以及钻孔护壁等各种因素的限制和考验，因此目前国内采用旋挖钻机进行大直径深孔桩水上施工的案例尚不多见。

作为2010年桩基础施工行业的一项盛举，由中铁大桥局承建的安庆长江铁路大桥桩基工程采用了三一SR360Ⅱ型旋挖钻机作为施工设备。施工过程中，该旋挖钻机攻克了4项主要施工难题，保证了工程的顺利实施。