混凝土长芯样钻取技术

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时间:2018-07-13

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1、混凝土大孔径长芯样钻取技术摘要:大孔径长芯样的钻取能揭示混凝土原状,真实地反映出混凝土的浇筑质量状况,长芯样的取得对混凝土密实度、层面胶结情况等质量方面的鉴定能提供更为有力的证据。关键词:混凝土长芯钻取 1. 钻孔技术1.1 钻孔结构(1)孔径较大:混凝土长芯样的钻取,适宜的孔径为φ150~219mm;(2)孔深较深:考虑到采用整根长岩芯管取芯效果较好,而孔口几米由于受设备及工艺限期,一般不宜取长芯,所以孔深宜设计在20.0~30.0m;(3)垂直精度较高:如果钻孔垂直偏差较大,钻具在钻进过程中

2、容易产生振动,使芯样承受较大的侧向压力,造成混凝土芯样在浇筑层面或密实性欠佳等部位产生断裂,所以应确保钻孔有较高的垂直精度。1.2 钻机选型及材料准备    (1)钻机选型  基于钻孔结构要求,要确保长芯样钻取时芯样不断,选用400型~600型回转取芯钻机,如XY-4型、GQ-60型等钻机,该类钻机特点是自重大,稳定性好,钻杆直径大,回转精度较高,钻进稳定,钻进扭矩大,适合于φ150以上的大口径取芯钻进。在上机之前应调整好钻机立轴动力头与滑轨之间的间隙,要保证立轴动力头在钻进时平稳,消除引起钻机

3、钻进不平稳的一切因素。    (2)材料准备  钻具与钻杆等管材的弯曲度应<0.3%,螺纹连接后应保证同轴度<φ0.05mm,端面与轴线的垂直度<0.10mm。钻杆宜选用φ89或φ114的钻杆,大钻杆刚性较大,在钻进过程中受压抗弯曲性能较好,钻进平稳,可避免钻杆晃动对芯样产生扰动;并能承受较大的扭矩,不易发生孔内事故。    金刚石钻头与扩孔器的选用:开始取长芯样时,根据所取部位混凝土的特性及可能切割的钢筋与冷却水管(钢管)预估数量,确定金刚石钻头的有关配方参数,在此要求金刚石目数为40~45#

4、,品级为JR5,钻头胎体硬度为23~28°。1.1.3确定合理的钻进参数4    根据金刚石的性质和破碎机理,金刚石钻进具有以高转速为主体钻进特点,但必须配以相应适当的压力,尽量减少对金刚石及芯样的振动冲击作用,并需有足够的水量,保证钻头充分冷却。根据理论计算和实践证明,在混凝土取芯施工过程中,采用下列合理的钻进参数,是取得长芯样并获得最佳钻进效率的重要保证。根据混凝土骨料硬度级配不同与钻进过程中孔深的不断加深,长芯样钻进时效应控制在0.3~0.5m/h;孔底钻进压力根据混凝土的实际的抗压强度,

5、可控制在5~10MPa,随着孔深的增加,钻具与钻杆自身重量将增大,应适时使钻机反向加压,以便调节孔底钻进压力;转速控制在60~200r/min,冲洗液量控制在40~80L/min。1.1.4钻进施工过程控制   (1)场地要求  长芯样在取芯时一般要求吊车或门塔机配合,运输时需要15.0m长以上的拖车,所以混凝土长芯样孔位布置时应考虑施工场地应满足上述要求。   (2)固机开孔  孔位必须采用全站仪放样,孔位偏差控制在5mm之内,为便于开孔与测斜,孔位处应预先埋设一定位钢板,必须用水平尺将钻机机

6、架调平后采用地锚固定,并用高标号砂浆将机架埋设好待凝3天,钻机就位后对准孔位,必须用经纬仪与垂直吊线法将钻机前后左右进行调平,采用螺丝锁紧固定,准备就绪后方可开孔。孔位放样完成后,必须采用地锚将钻机机架固定,钻机就位后对准孔位,并用经纬仪或垂直吊线法将钻机调平,准备就绪后方可开孔。开孔应采用钻机的最低转速,一般为40~60r/min,钻压采用低压,确保开孔的垂直度。   (3)正常钻进  正常钻进时钻进压力、水量、转速应统一调整到最佳状态。采用短岩芯管开孔钻取至一定孔深后,可开始取长芯样。长芯样

7、钻取时应尽量采用长岩芯管钻进,以便减少对芯样的扰动。若混凝土强度较高,岩芯管的连结同轴度能满足要求,也可采用短岩芯管用空心直接头连结进行钻进。当芯样长度达到要求后,确认芯样未断,应采用整根长岩芯管取芯。   (4)钻进冲洗液  如有必要可选用润滑冲洗液钻进,以提高冲洗液携带岩粉的能力,避免钻孔过程中产生的岩粉及碎渣沉积对芯样产生扰动,并及时冷却钻头,还能使芯样完整光洁。一般润滑剂采用普通洗衣粉就可以。高效润滑剂有L-HP等产品,该润滑剂除润滑性能好,净洗率强外,还有较好的抗钙镁和抗乳能力,能在芯

8、样表面形成保护膜,可进一步提高在混凝土缺陷部位取得原状芯样的成功率。为防止钻进冲洗液对工作面的污染,应对冲洗液进行净化和回收。   (5)防偏措施    ①钻机要求固定牢固保证水平,确保钻进平稳;    ②钻杆、钻具、导正器与导向管、各类接头等材料确保加工精度;    ③开孔要求采用定位板定位,孔口15.0cm内要从严控制偏斜,以便下部钻进时利用上部直孔段导向,根据测斜情况合理确定与调整孔内导正器安装位置。    ④以均匀进尺为主要标准来合理调整钻进压力与回转速度。41.2取芯技术   长芯样钻

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