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用于工程勘探钻机有很多种，例如岩心钻机，根据工程勘察的目的,所钻岩石、砂土的物理力学性质,以及钻孔直径、孔深和钻进工艺的不同,采用的钻机亦不相同。鉴于工程钻探一般对取样要求严格,对作为工程基础的砂土层或岩层,要求取出未受扰动的原状样,而且要尽量避免冲洗液污染,必要时还要定向取心,因此,所用钻机必需具备如下特点。
1、多功能,应用广泛
我国地层类型繁多,工程勘察目的各异,钻孔虽然不深,但钻探工艺之复杂程度不亚于深孔岩心钻探。为此,所用钻机必需具备多功能的特点。目前,国内外的工程钻机产品多其有回转、冲击、振动、静压等多种钻进功能,有的还具备冲击回转服管钻进和回转振动眼管钻进等复合钻进功能,尤其值得重视的是,随钻机附带液压振动器,用于钻进砂卵石地层十分有效。振动器是利用一对偏心轮以相反方向高速转动,产生离心力,使振动器作垂直方向的高族振动,从而产生激振力。通过改变液马达的旋转方向,并调节振动器的锤击机构,可使振动器双向振动、上击和下击,既可用于沉入套管,也可用于起拔套管。
2、大能力、储备系数大
中深孔岩心钻机常以提升能力作为钻机钻进能力的基本参数,而工程钻机则不然,因所钻孔浅,钻具重量徽不足道,动力主要用于克服回转土层卵砾石层的巨大阻力。如回转套管跟管钻进法和很有前途的长螺旋钻进法,都需要较大的扭矩。所以,钻进孔深30~50米的工程钻机的动力,远大于具同样钻深能力的岩心钻机。据了解,香港地区工程勘察用的钻机大多数仍采用立轴式钻机;其原因之一就是能力大,便于应付复杂地层。另一个特殊原因,是该地区要求每个钻孔都钻到基岩5米以下才能终孔。这里的基岩全是8~10级的花岗岩,大多需用金刚石岩心钻进,因此,具有高、低档转遨(40~1000转/分)和大通孔立轴结构的CS-3型钻机,很适合该地区的工程勘察施工。
3、车装化,带桅杆钻架
由于工程钻孔浅,施工期短,钻机移动频繁,加之城市施工道路平坦,因此工程钻机具有各种各样的车装方式。最常见的是两轮拖挂式车装,如G-ZA和GJD-50型钻机;能力较大,可用于打水井的工程钻机多装在汽车上,如G-2型和G-3型钻机;也有用履带车装或装在四轮拖拉机上。这些车装方式各有千秋,汽车装毅便于长途运输,但遇到工地窄小难以拐弯,移孔位也困难,瓜带车不能在市区行驶:四轮拖拉机小巧灵活,既可在施工现场移动,又可在马路上行驶,是较好的车装方丸两轮车装是个简便的车装方式,但由于缺乏牵引动力,在坑洼不平的工地靠人力难以拉动,往往造成运移钻机的时间超过打钻时间,因此,对于相应能力的两轮车装钻机,以设计动力自行机构为佳。
由于钻孔不深,钻具不重,钻机大多附有轻便的桅杆钻架,高度约6 －8米,折.后卧于钻机上,便于运物。桅杆的起落多依靠专门的起落油缸或卷扬机的俐丝绳系统来完成。
4、机械化程度高,附属设备多
一般工程钻探进尺快,取样翔赞,升降钻具次数多,体力劳动频繁。因此,应设置拧管机、卸扣机、夹持器、摆管器和机械手等,以减少操作人员,减轻体力劳动。取样是工程钻的重要环节,直接影响工程质量。目前,我国一般通过压入和冲击进行取样,方法简单,取样钻具品种单一,有时还得用人工从取样器中敲取土样,大大增加了辅助时间。因此,钻机应附带有各种取土工具。
5、附有各种测试手段
工程地质钻探除取样之外,还要进行多种测试,如常用的标准贯入试验,动力触探,静力触探,等等。标准贯入试验,是利用升降机吊起穿心重睡,拉到一定高度后靠自动脱钩装置使重锤自由下落,以计算贯入一定深度的锤击数。不少工程钻机可以进行静力触探试验,液压给进的钻机只要有地锚装置,并配备侧试仪器(电阻应变仪或触探自动记录仪)均可进行侧试。有的钻机可以进行旁压试验、侧井、侧波遨等。
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