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CFG长螺旋钻机是我国近年来才引进发展起来的一种施工设备,该钻机以其机、电、液一体化的高度集中、工作系统的优化设计、转场和现场移位灵活等优点,使建筑领域特别是灌注桩领域的面貌焕然一新;同时以其高效率、高质量、无污染等特点占领市场,为多数业主和设计单位所接受。
在近年的CFG长螺旋钻机使用过程中,各使用单位均采取了行之有效的措施,经济效益和社会效益较为可观,但也出现了个别问题。本文针对钻机在施工过程中易发生的、危害较大的事故卡钻的原因作一些分析,并提出相应对策,与同行们共同探讨。
1、卡钻的原因
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所谓卡钻,是指CFG长螺旋钻机在钻进或提升过程中,由于非钻机本身的原因,即钻机的各系统工作正常时,出现正反转动作均无法进行、且主卷扬无法将钻杆提起,然后反复重复以上动作,也无法恢复正常工作的情况。
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根据近几年一些卡钻事故的调查分析,初步认为卡钻的主要原因有以下几方面:
(1)在钻进和提升过程中,孔壁发生大面积塌方而造成埋钻,使钻头既无法进行正反转,也无法提起。这种情况在密实度不太大的砂卵层或流砂层较易发生。
(2)由于操作手在钻进时操作有误,一次进尺太深,造成孔壁缩径,使钻头壁与孔壁间的间隙消失而造成卡钻。此种情况在粘泥层或砂层变为粘泥层时易为发生。
(3)钻头边齿磨损严重,成孔直径无法保证尺寸要求,使钻头外壁与孔壁间无间隙,同时钻进过深而造成。
(4)由于偶发因素造成:如钻进或提升过程中钢丝绳断裂,接头(法兰)解体,或机器本身出现了一些其它故障(如发动机无法工作、钢丝绳跳出滑轮槽等)使工作突然停止,而处理又不及时,钻头在孔底停留时间过长,导致钻头四周沉渣太多或孔壁缩径。
2、预防卡钻的措施
卡钻是CFG长螺旋钻机在施工过程中所出现的问题中较为严重的事故,一旦发生,则不易处理。即使最后将钻杆钻头取出,也需付出很大的人力、财力,花费较长的时间,造成很大的经济损失和不良的社会影响,所以我们应以预防为主。预防主要从以下几方面入手:
(1)开钻前要充分研究地质报告,掌握地层情况,同时在施工过程中密切注意地层变化。对容易造成塌孔的地层,如砂卵层、流砂层要提前制定对策,防止大面积塌孔现象发生。
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(2)操作手在深层钻进时要控制进尺,不要一次进尺太多,如在15m以深钻进时,一次钻进深度一般不要超过40㎝。如在粘泥层钻进,要充分考虑缩径因素;如遇砂卵石等地层向粘泥层转换,需注意地层变化规律,不要盲目下钻,控制一次进尺量。
(3)制作钻头时应注意钻筒尺寸,钻头直径一般应小于成孔直径4㎝以上;在使用过程中,对钻头要及时修复,钻头边齿磨损后要及时更换或补焊,保证成孔尺寸。
(4)要注意钻机本身的及时保养和维修,避免因钻机出现故障而造成长时间停钻。
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①注意动力头的电流和电压表的电压。如出现动力不足使设备在正常负荷时转速急速下降要及时维修。
②经常维护液压系统,以避免由于溢流阀卡滞、油管开裂等使系统压力下降。
③经常检查钢丝绳、活动接头法兰等附件,避免出现钢丝绳断裂、活动接头法兰解体而使钻头长时间停留孔底。
④钻头螺栓要装配好,避免钻杆与钻头意外脱离。
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⑤施工现场要配备机械专业人员和必要配件,如果在钻进时出现动力头突然停止、钢丝绳断裂、法兰解体等现象时,要尽快修复;如无法迅速修复,要采取果断措施,用其它辅助设备(如吊车等)把钻杆钻头尽快从孔内提出,防止出现卡钻现象。
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3、卡钻处理措施
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(1)分析造成卡钻的原因,尽快测量卡钻深度,分析地层等因素,以便采取相应对策。
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(2)根据分析出的原因,采取相应对策。
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①由于塌孔或设备自身原因造成的卡钻, 尽快用钻机或辅助设备处理。
②由于非塌方因素造成的卡钻,应首先采取自救措施,如适当调节动力头二次启动时间,使动力头扭矩增大,再正反转转动钻杆,尽量使钻杆活动,只要能活动钻头,即可慢慢边转边提,从而解决问题(但此方法应充分考虑钢丝绳的磨损程度等因素)。(此方法必须有机械专业人员在场充分考虑各方面因素后实施)。以上方法只能在卡钻初期使用。
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③如果自救无效时,要改用辅助设备处理。其方法主要包括直接起吊法、钻头周围疏通法、孔壁开挖法。
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直接起吊法:就是用吊车或液压顶升机直接向上施力。根据在北京某工地实际经验,卡钻在72小时之内,用2台50t吊车,再加上钻机主卷扬本身拉力是可以解决问题的。
4、结语
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卡钻是CFG长螺旋钻机施工中危害较大的事故之一,应从预防入手,尽量避免出现。这就要求管理人员和机组人员切实认识到卡钻的危害,针对各种地层,事先制定好预防措施,并在施工中坚决执行;同时对卡钻处理事故做适当的人力、物力等方面的准备,根据各种情况提前拟定多种抢救方案,做到未雨绸缪。
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如确实发生卡钻事故,现场管理人员与机组人员要稳定情绪、分析原因、根据预定的方案立即进行抢救。首先采取自救措施,如自救无效,要迅速利用社会力量,尽快处理。根据以往经验,如果采取措施得当且行动迅速,可以避免造成更大的损失。