不同地层钻头的优化设计与应用.pdf

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1、浙江建筑，第28卷，第8期，2011年8月ZhejiangConstruction，Vo1．28，No．8，Aug．201l不同地层钻头的优化设计与应用OptimizationDesignandApplicationofDiferentStrataDrillBit刘柳让，张建平，朱伟明LIULiu—rang，ZHANGJian-ping，ZHUWei—ming(杭州江南地基工程有限公司，浙江杭州310052)摘要：在钻孔灌注桩施工中，转盘式钻机钻头的设计是提高工效的重要因素。根据多年现场施工经验，通过对钻头结构关键部位的优化设计，使钻头在不同地层中有更广泛的适应性，同时具有较高

2、工效，达到保证质量、降低成本和加快施工进度的目的。关键词：施工机具；钻头优化设计；不同地层中图分类号：TU631文献标识码：B文章编号：1008—3707(2011)08—0046—03“工欲善其事，必先利其器”。钻头是工程钻机梳齿式加强合金钻头对土体进行切削、捣碎形成成孔施工最主要的机具之一，钻头的合理设计和选优质泥浆进行护壁，利用正反循环清孔技术将钻用直接关系到钻机的工作效能和经济效益；钻头的进产生的泥浆颗粒通过泥浆泵及时排出孑L内，从设计是否合理，对地层有没有良好的适应性，是制约而形成钻头的持续钻进。锥形钻头的优化设计：钻进速度和成孔质量的一个重要因素。一台好的钻设有钻头

3、尖、钻头尾、连杆、尾翼，钻头尖为锥形体机，除了钻机本身的各项技术性能满足要求及合理结构，钻头尾的上部为管形结构且外表面设有爆地配备附属设备外，钻头对不同地层的适用性也是纹、下部为内空的锥台体，锥台体的下端边与钻头必须重点研究的课题。结合多年钻孔桩施工经验，尖的上端边相配，尾翼为管形结构且管内设有支下面谈谈对钻头设计与应用的一些认识，供同行和架，尾翼的外径小于钻头尾上部管形外表面螺纹同类桩基工程借鉴和参考。的外径、但大于钻头尾上部管形结构的内径，连杆位于钻头尾的中央，连杆的下端设置在钻头尖的1上部为软弱土层，持力层为圆砾、软岩地上端中央，连杆的上端设置在尾翼支架的中央。层的钻头设

4、计与应用为保证进入持力层后的钻进速度，并兼顾上部软对于此类地层，目前国内在钻孔灌注桩施工土层钻进效率，一般选用三翼梳齿式加强合金钻中较为常用的钻头为锥形钻头，锥形钻头适用于头，锥角90。～120。，翼上梳齿式加强合金钻头均杂填土、淤泥质黏土、粉砂、粘质粉土、软可塑黏布，钻头锥尖合金钻头(前导钻头和切削刃)呈扇土、圆砾等松散、低强度地层，该钻头具有成孔导形状均布。钻头钻进压力：软土层8～l0kN；圆向性好，回转阻力和流转阻力小等特点。锥形钻砾、软岩层15kN左右。转速：软土层用2～3档，持头加工制作相对容易，以钻翼数量多少又可分为力层用1～2档。二翼钻头、三翼钻头和四翼钻头等。钻

5、头钻进工本钻头在流沙层或软黏土层作业时，不会发生作机理：钻杆驱动钻头作旋转运动，钻头锥形翼上混凝土堵管和废孔现象，成孔速度相对较快。收稿日期：2011—04—20作者简介：刘柳让(1975一)，男，浙江杭州人，工程师，从事地基基础工程的施工管理工作。第8期刘柳让等：不同地层钻头的优化设计与应用47长，既有建筑的基础形式繁多，早期的基础加固如水2硬塑黏土层等易包钻头地层钻头的设计泥土搅拌桩、粉喷桩等分布也较多。而钻孔灌注桩与应用。作为城市高层建筑的地基基础已被广泛应用，工艺在大直径钻孔施工中，经常会遇到硬塑黏土层。在近十多年的施工应用中得到不断的完善。但在某在硬塑黏土层钻进时非常

6、容易糊钻形成泥包钻头，些特殊地层，如经过水泥土搅拌桩(或粉喷形式)加使得钻孔施工无法正常进行。特别是当硬塑黏土层固过的土体，锥形钻头的导向性能较差，无法保证成的层厚在全孔深度中所占比例较大的情况下，如果孑L的垂直度。而采用筒式钻头，在该类土体中成孔不能很好地解决糊钻问题将会严重影响到工程的质效果较好。量和工期。防止糊钻采取的措施一般有合理选择钻筒式钻头与一般钻头对比具有以下特点：(1)进参数、提高循环排渣系统的效率、正确设计和制作一般钻头钻进部位为锥形，而筒式钻头为内敛平底；钻头以及提高操作手的操作水平等。在这些措施钻进时锥形钻头靠头部锥形头导向，导向部位呈点中，改善钻头的设计

7、和制作最为有效。用于硬塑黏性，当导向头碰到软硬不均的层位时，易往软基土方土层钻进的钻头大多采用锥形三翼或四翼梳齿钻向偏进造成孔斜，而筒式钻头导向部位为组成钻头头，在设计时除了要考虑提高切削性能外，还要重视主要部件的钻头外圈筒，呈圆形。当钻进时，圆形外钻渣的排渣流畅。圈呈圆周线性运动，从而克服了点状运动的方向不防糊钻钻头优化设计要点：(1)在大直径钻孔确定性；(2)筒式钻头为整体式外壁，与孔壁接触呈施工中大多采用反循环排渣，由于钻孔外缘部分的刚性，具有良好的导向作用；(3)筒式钻头上部采用孔底