小型旋挖钻机的钻进效率是指在正常工作状态下,所钻桩孔的总深度与所耗费时间之间的比率。影响旋挖钻机钻进效率的因素主要包括孔深、孔径、地层特性、钻具选择以及钻杆类型等。
1. 孔深对钻进效率的影响**
在旋挖钻机的施工过程中,钻头装满土后需提钻卸土,再将钻具下放至孔底。显然,孔深越浅,整体效率就越高。钻进效率可以表示为:V = H1 / (t1 + t2 + 2H / V1),其中H为每次钻进的深度,t1为填满斗体所需的时间,t2为卸土所需的时间,H为孔深,V为提钻和下钻的速度。根据公式可以看出,其他参数不变时,随着孔深H的增加,效率V会降低。当孔深超过100米时,钻进效率迅速下降,超过120米时效率将低于其他施工方法,且事故发生率显著增加。因此,对于超深孔的施工,建议采用正反循环等其他方法。
2. 孔径对钻进效率的影响**
当前旋挖钻机常用的是旋挖钻斗,其桶体下部配有进土斗门。在钻进过程中,碴土通过钻齿切削进入桶体。钻孔直径的大小直接影响到钻进效率,主要体现在两个方面:一是碴土进入斗门的速度,二是碴土在桶体内的上升速度。较大的钻孔直径可以增大斗门的进土面积,从而加快进土速度。同时,碴土在斗体内的上升速度还受到碴土重量和桶壁粘附力的影响。通常情况下,钻孔直径小于1米和大于2米时,钻进效率都表现出下降的趋势。
3. 地层对钻进效率的影响**
地层的可钻性是影响钻进效率的重要参数,通常以地层的硬度和结构进行评估。地层的可钻性在国内外有不同的分级标准,一般而言,地层级别越高,其可钻性越差。在旋挖钻机施工中,硬度大的地层需要更大的钻压,导致钻进效率的降低。此外,卸土时间受到地层成分、结构和含水量的影响,粘性越大的钻碴,卸土所需的时间也就越长。
4. 钻具选配对钻进效率的影响**
小型旋挖机的钻头种类繁多,不同的地层和施工条件需要选择相应的钻头。旋挖钻机常见的钻头类型包括螺旋钻头、旋挖钻斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头及冲抓锥钻头。针对不同地层选择合适的钻头,可以显著提高钻进效率,例如,在粘性土层中使用长钻筒可以加快钻进速度,而在砂卵石含量较高的地层中则可选用短钻筒并结合泥浆护壁。
5. 钻杆选择对钻进效率的影响**
旋挖钻机的钻杆主要分为摩擦式和机锁式两种。摩擦式钻杆通过摩擦力产生钻压,操作简便,适合较软地层的钻进;而机锁式钻杆则需要在接合点对接后才能传递钻压,适合于较硬地层,虽然操作稍显复杂,但可以产生较大的钻压。
影响小型旋挖钻机钻进效率的因素广泛而复杂,合理配置钻具和钻杆、优化施工参数以适应不同的地层条件是提升钻进效率的关键。