河南建材
2019年第6期
生
产技术
声音检测电路
洪滔
徐州市公路工程总公司
（221004）摘
要：为提高钻孔灌注桩成孔速度和质量，结合邳州张楼京杭运河特大桥工程实例，分析了钻头对钻孔灌注桩施工的影响，提出了改进措施。
关键词：罐注桩；钻头改进；提高；
根据土层结构，选择的钻机是潍坊纬地钻探机械有限公司生产的型号为SPJ-300型正循环回转式钻机。该机器是利用钻头旋转破碎土层形成井身，将钻杆将钻头下放到井底，用卷扬机起下钻具，转盘带动钻具旋转，然后用泥浆泵输送泥浆，携带出井底岩屑。由于该型设备构造简单、用途较广、价格便宜，具有较好的搬迁运输性能。钻机设备可拆性要强，尺寸和质量适合大块装运或整体拖运，符合本项目施工中的南北岸调动。
2钻头的类型选择
钻孔混凝土灌注桩使用的钻头有多种形式。在邳州张楼京杭运河特大桥工程中，根据现场地质情况和经济性的考虑，我们选用了三翼刮刀鱼尾钻头，其具有构造简单、价格便宜的特点。
3钻头的加工及改进措施
3.1改进前的钻头
由于钻头承受轴向压力和回转扭矩的作用，加之钻杆偏心和不直及地质结构不均匀，使钻头承受着复杂的动负荷，因此加剧了钻头的磨损。在钻孔灌注桩施工中根据钻头的磨损情况，经过多数次的改进和试验，在实践中摸索出经验，改良效果良好。
SPJ-300型钻机的钻头是使用昆山宏伟地热钻
机设备厂生产的三翼刮刀鱼尾钻头。这种钻头的刀体与轴线接近平行，在钻杆预压和旋转下，利用刀尖刮削土层。但是这种钻头刀体中间是三角空心形状，明显笨重，钻杆阻力较大，进齿缓慢，当出现较大颗粒土层时增加出现斜孔和出台的可能性。3.2改进后的钻头3.2.1改进钢圈宽度和厚度 1)将原来20mm 钢圈厚度减少到14mm，将原
来6道耐磨合金增加到12道以上，钢圈在土层旋转不变形的基础上减少，增加耐磨合金，减少钢圈的偏磨。轻钢结构雨棚
2)将原来宽度约15cm 的钢圈增加至25cm,
原因是当地层结合较大时或分布不均匀时，容易出现斜孔，而钢圈宽度增加后接触面积也相应增大，起到一定的导向作用。当出现大颗粒地层结构时，钻头的不均匀受力势必倾向软土层方向，而钢圈的宽度就能起到制约作用。但是钢圈的宽度不能无限制的增大，增大到一定量时，自身重力增加，钻机的负荷增加，地层的摩擦力也将增加。这样势必影响钻机的进尺速度，降低了钻机的工作效率，也增加钻机钻头的磨损，从而增加了使用成本。3.2.2改进钢圈的支撑形状
钢圈的支撑原来采用无缝钢管或钢板，经改良后选用两根25mm 的螺纹钢焊接支撑。这样不仅能就地取材，而且还能减少钻头总体重量成本，因为桥梁施工钢筋较多，能随时对支撑进行加固。3.2.3改进刀体的角度
1)原来的刀体与水平线接近90°，改进后的刀
体与水平线的夹角为30°~45°。但是根据正循环钻
硅片切割机特点，由于泥浆的流动对叶片产生一个向上的集中力，这个力在一定程度上阻碍了钻进压力的给进。角度越大阻力越大，所以要根据地层的硬度选择合适的角度。
2)原来刀体与钻头轴线夹角约30°，改进后的
刀体与钻头轴线夹角控制在30°~45°。其作用更加有利于岩削的排除。
1)刀体选用20mm 厚钢板，将刀体的迎土面按
照入土的方向切割45°的夹角，减少切削土层的阻力截面；然后在焊接耐磨合金钎头。原厂配备合金钎头是圆形硬质合金钎头，该钎头耐磨性好，强度高。但是刃尖角太大不够锐利，在压力不足的情况下很容易在较硬的土层上打滑。所以在市场上购买一种六角合金钎头，焊接在45°的刀体迎土面上，排列的顺序是两小一大的锯齿排列。这样既有足够小的刃尖角，容易吃进土层，而且磨损也不大。当切削到大等颗粒卵石，较大的合金钎头能及时将卵石碰
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河南建材201812019
年第6期碎，从而保护尖锐小钎头不被折断。
图1钎头的设置和排列
2)当碰到较大较为坚硬的石头时，为了保护刀
体合金钎头，在钻头的鱼尾部增加尺寸较大圆形耐磨合金钎头。不仅起到切削作用，而且起到撞击作用，提前将岩石击碎或迫使移位，如图2所示。
图2提前将岩石击碎或迫使移位
3)在钢圈的最下部增加合金钎头，三翼刀体刀刃都是焊接在钢圈的内侧。而钢圈本身有14mm 的厚度，若不增加耐磨合金钎头，将影响了钻机进尺
速度，所以沿钢圈下部对称增加钎头和焊接耐磨合金，如图3所示。
图3沿钢圈下部对称增加钎头和焊接耐磨合金
4合理安排钻进速度等温正火退火炉
根据钻头的特点和不同地层的特性，总结了针
对性的控制钻进速度(见表1)，加快了成孔速度，提高了成桩的质量。
5改进效果
1)通过年后张楼京杭运河大桥的北岸钻孔灌注
桩施工，使用了改进后的钻头，不仅优化了钻孔灌
注桩的施工工艺，而且使钻头的进尺速度明显增加，平均成孔时间由每钻机1根/7d 缩短为1根/4
d，提高了钻孔灌注桩施工进度。2)有效的抑制了斜孔、钻机抱泥等情况，提高
了钻孔灌注桩的成孔质量。3)减少了人力、电力、材料的损耗，节约了施工
成本。
6结语
实践证明上述的改进是成功的，由于三翼刮刀钻头机构简单，加工容易，具有较好搬迁运输性等
特点，未来还将被广泛的运用在桥梁施工钻孔灌注桩施工中，通过这次钻头的改造，积累了大量的经验，在以后的施工中依据不同地质环境继续对钻头加以改造，为具体的施工项目量身定做，从而提高钻孔灌注桩成孔速度和质量，达到缩短施工工期和节约施工成本的目的。
表1针对性的控制钻进速度
序号阶段(地层)钻进速度安排
目的
1开钻应稍提钻杆，在护筒内打浆并开动泥浆泵循环观察排浆是否正常及有无漏浆现象
2护筒段低转速，低钻压，低进尺钻进;
钻头至护筒底口时，保持低转速使有无护筒临界处有较坚固的泥皮护壁3正常钻进应设置导向架，钻速一般为60~100转/min
减少钻杆晃动泥浆通畅及
智能机器人问答
钻渣排出及时4淤泥及黏性土中钻进均匀进尺
防止产生大块泥块5细砂层、粉砂层
适当降低转速防止产生倾斜
6硬质黏土层和沙砾、砂礓地层
慢钻进，快钻速
及时排出沙砾和砂礓7
终孔前降低转速，加大泵量
及时排出沙砾和砂礓生
产技术
切割木块
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