提高工程钻机在软土层中的钻进效率需综合优化设备选型、钻进参数、工艺改进及辅助措施,以下是具体方法及技术要点,结合新实践与研究成果总结:
一、设备选型优化
旋挖钻机
优势:自动化程度高,成孔速度快(软土中可达12-15m/h),适合城市环保要求高的项目。
改进:配置长护筒(长度需覆盖软土层底部)护壁,护筒直径比桩径大100mm,避免塌孔和缩径。
高频冲击钻机
适用场景:如TTS50或GL-05钻机,采用高频冲击方式,无需泥浆护壁,钻进速度可达1m/30s,适合软土、淤泥等含水地层。
智能钻机
如上海金泰ZKD 85-3G钻机,实时监测钻进参数(转速、垂直度等),智能调节钻压和转速,效率提升50%以上。
二、钻进参数精细化控制
钻压与转速
软土层中,小扭矩钻机钻压宜为10-15kN,大扭矩钻机为20-30kN;转速控制在15-18rpm,避免过快导致孔壁扰动。
硬黏土或泥岩交界处需降低转速(5-10rpm)并减小给进量(每转10-20mm)。
匀速钻进
保持匀速钻进,避免忽快忽慢造成孔壁不稳定。
三、工艺改进与辅助措施
泥浆护壁优化
软土中采用优质膨润土泥浆(含18%膨润土+CMC降失水剂),控制含砂率<4%,减少孔壁冲刷。
地下水位高的砂土层,钻杆底部活门需设防水措施。
护筒与定位技术
使用导正套开孔,桩位放置定位环,确保垂直度偏差<0.5%。
钢护筒需振动锤配合沉放,护筒长度应穿透软土层至稳定地层。
钻具维护与设计
螺旋钻具磨损后及时补焊,钻杆与导向轮间隙≤钻杆外径4%。
硬黏土中采用底部开豁口的钻斗,提高卸土效率。
四、特殊问题处理
塌孔与缩径
发现塌孔时立即回填钻孔,重新固定护筒;桩间距<2D时采用间隔成孔法。
含建筑垃圾地层
控制钻杆摆动,避免扩大孔径;优先用挖机清除大块杂物。
五、经济性与效率平衡
旋挖钻机:单孔成本85-120元/m,效率高但设备投入大。
高频冲击钻机:成本低(50-80元/m),适合小规模或环保要求高的项目。