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旋挖鉆機鉆頭的結構功能

2017-01-07 21:07:30 1056

旋挖鉆機鉆頭是通過接受來自鉆機傳動裝置傳遞的壓力和扭矩,實現自身轉動和進給,并以此方式來掘進切削巖土的工具,常見類型有旋挖鉆斗、螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆(以下簡稱筒鉆)、擴底鉆頭等。

鉆機要根據不同的地質選擇旋挖機鉆頭

旋挖機鉆頭的主要結構包括以下部分:連接方、鉆齒、鉆底、開鎖底結構、筒壁,流水孔、定位錐刀、保徑條等。

旋挖鉆機鉆頭連接方如下圖所示,三種形式,分別為寶峨連接方、三一連接方和150連接方,由于它們形式不同,與旋挖鉆機鉆桿鉆配方式不同,傳壓方式也不相同,可以分為上傳壓和下傳壓。目前,施工中的鉆具以寶峨方居多。施工時務必選擇與鉆桿方頭相同的鉆具方頭,防止不同型號的方頭組合在施工時不能合理的傳壓傳扭,從而導致意外事故。

旋挖樁機連接方頭圖片

定位錐刀形式多樣,下圖為是有代表性的幾種,可以根據不同地層選擇不同的形式,如十字形定位錐刀、魚尾紋定位錐刀和由截齒組成的定位錐刀等,它們設置在旋挖機鉆頭底部,在鉆進時最先切入土體,起到松動土體的作用,為鉆進創造有利條件,鉆進時起引導定位作用等。

定位錐刀圖片

旋挖機鉆頭的設計

(1)概述

旋挖鉆機鉆頭是決定鉆機能否較好適應復雜地層、提高工效的關鍵部件。目前,常用鉆頭有回轉斗鉆頭、短螺旋鉆頭和筒式鉆頭等。盡管旋挖機鉆頭種類繁多結構差異巨大,但其所承擔的功能基本相似,即首先通過布置在鉆頭底部的鉆齒切削巖土,再通過鉆頭上的其他結構將巖土鉆渣帶走,以便鉆頭在樁孔中的持續鉆進。因此,如何提高鉆頭在一定地層的鉆進效率是鉆頭設計者要考慮的首要因素,也是檢驗鉆頭設計優劣的根本標準。

(2)斗式鉆頭

斗式鉆頭應用范圍最廣,且不受地下水位限制,是最常用的旋挖機鉆頭。如下圖所示,它可用于一般土層、砂層、軟巖地層和粒徑較小的碎卵石地層的鉆進。斗式鉆頭基本結構包括斗頂、筒體、鉆底3部分,其中,斗頂是連接鉆桿,傳遞壓力和扭矩的部分;筒體部分則用來裝載鉆齒切割下來的鉆渣;鉆底根據鉆進不同巖土的特點布置合適類型的鉆齒,實現高效鉆進。

斗式旋挖機鉆頭圖片

(3)斗式鉆頭的定位與導向

好的旋挖鉆機鉆頭不但具有施工效率高、堅固耐用的特點,還應能保證成孔質量高,這就要求鉆頭在設計時要充分考慮在鉆進時旋挖機鉆頭在樁孔中的定位和導向作用,如果這―部分設計不善,將會出現鉆進樁孔偏斜,擴徑等施工事故。

上述分析描述了鉆斗工作的一般原理,若要高效、高質量地進行成孔施工,鉆斗的其他結構也是非常重要的,如下圖中所示,導向條和邊齒在鉆進時與定位錐一起形成了一個穩定的定位導向結構,這種類似倒三角的結構在鉆斗鉆進過程中可保證鉆斗與樁孔的同軸,避免在鉆進時鉆斗發生不則的擺動。尤其是導向條,在鉆斗鉆進過程中的作用是多方面的,首先在樁孔中提放鉆斗時導向條使得鉆斗筒壁與樁孔內表面產生一定的間隙,這就減少了鉆斗在提放過程中與鉆孔的摩擦力,同時該間隙也是泥漿流通的重要通道,避免了吸鉆現象的發生;其次導向條減少了鉆斗與樁孔內壁的接觸面積,有利于孔內形成穩定的泥皮,起到穩定孔壁的作用。

旋挖機鉆頭鉆進示意圖

除了上述錐形鉆斗之外,常用的筒式鉆斗還有直筒鉆斗,這類鉆斗鉆底與錐式鉆斗相似,但筒壁表面沒有焊接邊齒和導向條,其筒壁是直筒結構,鉆進時筒壁與樁孔內壁完全接觸,這種緊湊的接觸在鉆進時可起導向作用。但是,這種鉆斗在設計時必須在斗體內部加一個上下連通的流水孔,當旋挖鉆機鉆頭斗門打開鉆進時,旋轉底板會把流水孔遮住,這樣就不會有鉆渣進入流水孔而發生堵塞。當鉆進完成時,合上斗門流水孔口就會露出來,提鉆時泥漿會自上而下流通,只有這樣,在提鉆時才能保證泥漿在孔內的流通避免發生吸鉆現象。

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