淺談旋挖鉆機泥巖地層的鉆進

淺談旋挖鉆機泥巖地層的鉆進泥巖是一種由泥巴和黏土固化而成的沉積巖，不顯層理、呈塊狀，主要由細顆粒的沉積物組成，其內聚力大、抗壓強度低，—10Mpa之間，屬于極軟巖和軟巖的范疇，具有很強的吸水性和膠結性〔見圖1、圖2、圖3、圖4〕。圖1泥巖Ⅰ圖2泥巖Ⅱ圖3清理泥巖Ⅰ圖4清理泥巖Ⅱ一．打滑現(xiàn)象分析泥巖鉆進打滑有兩種形式，即托底打滑和硬泥巖打滑。1．托底打滑鉆進時，如果單斗進尺過深，鉆斗斗底會被泥土徹底糊住，斗齒失去切削作用無法繼續(xù)鉆進。由于斗底已無任何阻力，提鉆前反轉鉆斗關閉斗門時，斗底會與鉆斗一起反轉而無法關閉，在提鉆過程中，斗內渣土會掉出。二次下鉆后，齒尖直接插入渣土內，鉆斗底板面直接壓在渣土上，隨著鉆斗旋轉鉆進，把掉下的渣土上下不平及縫隙完全壓實，當渣土不能再壓縮時，底板面被渣土托住，斗齒便在之前劃出的溝槽內反復地旋轉，形成托底打滑現(xiàn)象。2．硬泥巖打滑硬度較大的泥巖在泥漿的潤滑作用下，摩擦系數(shù)降低，鉆桿提供的加壓力缺乏，斗齒不能切削鉆進原生巖層，在斗齒和原生巖層的接觸面上形成一個光滑面，出現(xiàn)硬泥巖打滑現(xiàn)象。二．打滑的處理1．托底打滑的處理如果孔內虛土是軟泥，可以快速反復操作加動力頭正轉加壓和反轉加壓，瞬間對鉆斗有巨大的沖擊力，使斗齒和虛土之間產生摩擦力，這時加壓力也在瞬間傳遞到虛土上，把虛土切削擠壓進入鉆斗。如果的孔內虛土較多，又是硬膠泥，可以換一個直徑略小的短螺旋鉆頭解決打滑。小直徑螺旋鉆頭與孔壁之間有一些間隙，掉下的泥土在鉆桿鉆頭重量和加壓力的作用下被擠壓到旁邊，鉆頭接觸到實土便能正常鉆進。提鉆后，被擠壓到旁邊的虛土掉入小直徑的孔內，沒有掉入小孔內的渣土被二次下鉆后的大直徑鉆斗擠壓到小孔內，從而大直徑鉆斗可以正常鉆進。2．硬泥巖打滑的處理硬泥巖極限承載力在500kpa以上時，需要巨大的加壓力才能切削破碎，應選用機鎖鉆桿配短螺旋鉆頭和雙底入巖鉆斗進行鉆進三．克服泥巖打滑通過了解泥巖強度、樁徑和樁深等因素，來選配鉆桿，一般選用機鎖桿，有時受樁深的限制，不得不用摩擦桿，優(yōu)化鉆具齒具，再結合操作方式，根本可以滿足多數(shù)泥巖鉆進，從根本上克服泥巖打滑。1．鉆具的選擇泥巖地層宜采用雙底撈砂斗鉆進，備用短螺旋鉆頭進行配合，要通過以下幾點優(yōu)化雙底撈砂斗。先導尖盡量鋒利，長寬要適中，以線性和點性接觸方式程度來接觸巖面。通過調整齒具的數(shù)量、位置、角度、型號來減少接觸面積，盡量防止切削軌跡重合。旋挖鉆進時一般選擇有刃口的扁齒進行切削，優(yōu)先選擇V19、25T,鉆齒交錯布置，角度45度左右，角度小了不利切削，角度過大容易掰齒斷齒。如果泥巖承載力和巖層風化程度同時較高，有時也選用截齒進行鉆進。在鉆筒下方兩側各開啟一個半扇形邊槽擴大進渣口，邊刀位置要適中〔見圖5、圖6〕。圖5優(yōu)化后的雙底撈砂斗Ⅰ圖6優(yōu)化后的雙底撈砂斗Ⅱ2．鉆桿的選擇鉆進泥巖時可使用兩種鉆桿，摩阻式和機鎖式鉆桿。摩阻鉆桿比機鎖鉆桿可鉆進更深的樁，一般用于較軟地層的施工，具有易操作、加壓行程獨立性高，抗耐磨性好，提升性好等優(yōu)點，可提升鉆進速度，國內多數(shù)鉆機配備摩阻鉆桿。如果泥巖極限承載力在500kpa以內，樁徑為1m，可以通過優(yōu)化和技改鉆具，結合操作是完全可以鉆進，為了到達初始壓力，鉆桿、鉆具可增重機鎖鉆桿相比摩阻鉆桿，不能鉆進較深的樁，機鎖鉆桿不但可以用于軟地層，也可以用于較硬地層施工，各臺階間距與加壓油缸行程有關，加壓力由機械直接傳遞，能為鉆進較硬地層提供較大的加壓力，但不易操作，需機鎖解鎖，上提下放速度慢，影響鉆進速度。3.操作方法使用摩阻鉆桿時應持續(xù)加壓，切入地層負載上升后，持續(xù)鉆進，通過負載的大小調整加壓的幅度。使用機鎖鉆桿時也需要控制加壓方式，當鉆機前方履帶快被加壓支起時，說明加壓過急或不進尺，此時不可繼續(xù)加壓，應確定原因，比方是否地層太硬而加壓過急造成，是否鉆具存在缺陷，鉆斗是否鉆滿，斗底是否被糊住造成托底。如果地層變化不大，每斗鉆進的時間和深度