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【關鍵詞】數控加工 深孔加工 槍鉆技術 切屑故障
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)06-0069-01
數控機床加工技術可實現零件的高精度加工,在當前制造業應用極為廣泛,深孔加工則是其重要組成部分。在汽車、航空、石油等領域,深孔加工技術水平與零件質量密切相關,因此在孔的形狀、尺寸等方面要求較為嚴格,鉆孔設備的選擇顯得尤為關鍵。槍鉆是一種具有高精度的深孔加工刀具,效率高、使用時間長,在半圓孔、斜孔、盲孔中比較適用,受到廣泛重視。
一 槍鉆及其原理
1.結構
槍鉆主要由三部分組成:(1)刀頭部分。負責深孔鉆削,通常使用硬質合金、高速鋼兩種鉆頭,因前者切削速度快,應用最多。多以焊接的形式與鉆桿相連。為提高鉆孔精度,常在鉆頭圓周設置導向塊,且鉆頭上端設有油孔,可起到鉆頭、排出切屑的功能。鉆尖結構有很多類型,為保證鉆削過程中不會與孔壁摩擦,常會設置很小的倒錐度。(2)鉆桿。材質多選擇合金鋼管,形狀以D型和V型最為常見,尤其是120°V型角,是普通鉆桿常采用的設計形式,外徑比鉆尖稍小。鉆桿的強度和韌性都必須符合要求,以便提供足夠的扭矩,并能夠緩解高速旋轉時的震動。槍鉆以內切削外排屑結構居多,為給鉆尖的、排屑提供便利,在鉆桿剛度和強度滿足的同時,應將其排屑空間及冷卻液孔做到最大。(3)鉆柄。位于鉆桿尾端,和機床相連,負責動力的傳遞。因傳遞力較大,鉆柄必須進行牢固安裝,保持高穩定性,且直徑應大于鉆桿,但要保證鉆桿鑲嵌其中時不會變形。
2.工作原理
在使用時,先將鉆柄緊緊夾持在數控機床的主軸上,鉆頭依靠導套與加工對象接觸,然后內外刃同時進行鉆削,鉆刃自身具有自導向功能,可為切削精度提供保障。冷卻液流經鉆頭中間的通道到達切削部位,起到冷卻、鉆刃的作用,同時將切屑帶出,完成高質量的切削加工。
二 槍鉆的使用要求
1.機床
第一,槍鉆要順利實現冷卻、及排屑,應配備有高壓冷卻系統,因切削過程中會有熱量產生,冷卻系統可吸收熱量,維持切削部位溫度的穩定。此部分較為關鍵,然而實際加工時,數控機床的冷卻系統往往因壓力低而不能滿足要求,因此必須調整機床配置。
第二,使用槍鉆進行深孔切削時,對其長度方向的行程要求較高,所以機床行程務必要滿足要求。
2.切削液
切削液的質量直接關系著深孔鉆削精度,因此,在使用中應盡量選擇優質切削液,如添加適量極壓添加劑,確保在高壓下可形成油膜,以免出現干磨的狀況。同時,黏度和流量也應得到充分考慮,孔徑越小,黏度越低,與一般的零件加工相比,槍鉆使用的切削液壓力和流量都較大,為實現流速最大化、方便切屑排出,須保持流量的穩定性。另外,冷卻液的作用比較重要,為避免切屑堆積,冷卻液必須保持充分供應,否則很容易因切削力加大而折斷槍鉆。
三 槍鉆在深孔加工中的實際應用
某汽車零件制造加工公司在制造一款新車的部件,該零件選用440C材料,孔徑為Φ7.2,孔深85,內控對外圓的同軸度要求為Φ0.02。
若按照以往的鉆鏜加工方法,為保證整個過程的質量,應先進行鉆孔,在安排研磨工序補充加工內孔,然后以內孔定位磨削加工外圓。在鉆孔過程中,需要多次將鉆刀退出,才能排出切屑,且孔質難以保證;若鉆頭折斷,很難取出。最終加工的表面粗糙度為Ra1.4,直線度為0.08%,且加工效率較低。
若采用槍鉆鉆孔,施工程序則較為簡便,可一次性完成所有工作。鉆削過程中,切屑便可將切屑排出,孔徑尺寸、形式都比較穩定;當鉆頭折斷時,也極易取出。最終加工的零件精度高,表面粗糙度僅為0.3,直線度為0.039%,加工效率也大幅提升。
四 鉆削中的排屑
鉆削時必然會產生大量排屑,若不及時處理,會阻礙鉆削工作的進行。一般出現排屑故障,會有以下兩種原因:(1)切屑呈螺旋狀,且難以斷裂,或多股切屑寬窄不同互相夾雜,形成纏繞性切屑。另外,棒形切屑、剛性螺卷切屑等都不易排出。這些故障多與鉆頭參數、進給量、刀具材質等因素有關,所以要做出相應的調整。(2)鉆頭、鉆桿震動時,切屑形態會變得不正常,應檢查鉆頭是否受力損傷,或調整切削用量,針對性地加以排除。
五 結束語
槍鉆在深孔加工中的地位相當重要,是現代工藝加工常用的一種方法,在很多領域都有應用,為此,必須合理選擇刀具,科學設置各項參數,以提高鉆孔質量。
參考文獻
[1]梁瑞敏、葉文華.槍鉆在數控車床上的深孔加工應用[J].機械與電子,2009(4):144~145
【關鍵詞】轉閥式液壓助力轉向器;轉向器殼體;加工方式
一、概述
轉閥式液壓助力式轉向器總成,轉閥的內部結構即閥芯與閥套的位置關系。當汽車直線行駛時,來自液壓助力泵的液壓油經閥芯與閥套間的間隙,進入轉向器油缸兩端,轉向器油缸兩端的油壓相等。駕駛員轉動方向盤時,閥芯與閥套的相對位置發生改變,使液壓助力泵的液壓油流入轉向器油缸的某一端,而另一端與回油管路接通,轉向器油缸促使汽車左轉或右轉,從而起到了轉向助力的作用。當駕駛員放松轉向時,閥芯回到中間位置,失去了助力作用,此時轉向輪在回正力矩的作用下自動回位。一旦液壓助力裝置失效,該液壓助力轉向器即變成機械轉向器。此時轉動轉向盤,會通過轉向柱帶動閥芯轉動,閥芯下端邊緣有弧形缺口,轉動一定角度后,帶動小齒輪轉動,再通過齒條傳給左右橫拉桿,即可實現汽車轉向功能。
二、轉向器殼體在轉向器總成中的作用:
齒輪齒條式轉向器殼體(見圖1),安裝孔螺紋是殼體與轉閥連接的安裝孔,保證閥體內的齒輪與殼體內的齒條嚙合,在受軸向力(前橋載荷1300Kg~1500Kg)時能夠使車輛正常行駛。
三、轉向器殼體的加工方式
1、原加工轉向器殼體的方式:加工轉向器殼體的工序為:鉆孔-倒角-攻絲3個工序,鉆孔、倒角使用設備是臺鉆,攻絲使用設備是攻絲機,刀具選用直柄麻花鉆頭,不同品種的殼體更換不同的殼體夾具進行加工。2、新設計轉向器殼體多工位鉆孔攻絲數控專機的加工方式:①合并轉向器殼體加工工序、優化工藝:將轉向器殼體加工的多道工序合并在同一臺專機中加工。②適應多種產品、不同尺寸的轉向器殼體在鉆孔攻絲數控專機上加工。③采用多工位組合氣動夾具設計,降低操作者勞動強度④設計專機夾具有快換功能,保證轉向器殼體加工生產節拍,達到轉向器殼體加工“一個流”的生產模式。⑤采用復合刀具加工保證加工精度,鉆孔、倒角一次加工完成。
四、轉向器殼體鉆孔攻絲數控專機設計
(見圖2)1.數控專機設計理念:滿足上述設計轉向器殼體鉆孔攻絲數控專機目的五點要求外,還要滿足公司的最大產量需求。的夾具底座,按多品種快換的原則,在夾具的底座固定時滿足多品種夾具快換要求,夾具底座的底面用4個平鍵將夾具底座與專機的工作平臺固定連接,工作平臺上面中間鍵槽為夾具體定位鍵槽。(2)夾具設計(圖3):夾具體與底座定位連接方式:用2個平鍵將夾具體與底座X方向定位,在底座上端面用固定擋塊在夾具體右端面做Y方向定位,再用T型螺栓穿過底座T型槽和夾具體開口,將夾具體壓緊在底座上。
設計思路是利用兩個動力頭可分別加工5個殼體即鉆10個螺紋基孔和攻10個螺紋,產能按一天按8小時計算,一臺專機可加工殼體鉆孔、攻絲480件/天,生產節拍為每件殼體鉆孔、攻絲時間為60秒。循環加工工序:鉆孔攻絲分序加工:滑臺快進―X軸及Y軸快進(同時啟動)--Z1軸快進―工進--快退―停止。再啟動攻絲動力頭Z2軸快進―工進--快退―停止,完成一個加工循環。2.專機總體布置。夾具:多工位氣動夾緊; 刀具:硬質合金復合鉆、直柄機用絲錐、滾珠絲杠滑臺、單伺服鉆削動力頭、雙伺服攻絲動力頭等。數控系統:銑削數控裝置(1主軸+4進給軸)3.夾具設計:⑴定位方式:用轉向器殼體橫孔和端面及油缸端外圓定位,滿足六點定位原則。⑵夾緊方法:用串聯方法將五個氣動轉角缸的壓板同時夾緊五個轉向器殼體的外圓。4.夾具底座及夾具體設計。(1)夾具底座設計:根據不同產品使用通用(3)夾具更換:將壓在夾具底板螺母松開移出T型螺栓取下夾具后,再將所要加工產品夾具按上述安裝方法進行,即可實現快速更換夾具。
五、結束語
現在企業用工難(費用)問題是困擾企業發展生存的大事,把勞動強度大、操作相對復雜的手工加工工藝逐漸變成用最簡單的加工方法(如通用或專用設備)代替手工加工,能為企業解決用工創造方便條件。
參考文獻
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關鍵詞: 鉆桿螺紋加工;數控車床;改造
目前,隨著地質勘探的進步以及勘探需要,勘探設備的生產量和需求量正呈不斷上升的趨勢,各地礦局為適應發展需求,滿足勘探工作需要,均不同程度地開展了相應設備產品的研發工作,尤其是鉆管螺紋的加工和研發體現出來集研發、生產和銷售于一體的綜合價值。鑒于此加工技術必須依托數控車床的客觀性,有必要多數控車床的優化改造進行探討。
1 鉆桿螺紋加工問題及原因
1.1 問題
繩索取心鉆桿經過野外鉆探施工,鉆探深度達到2010.26米,因此市場上供不應求。針對鉆桿螺紋加工,目前有專門的數控管螺紋車床,但是此車床加工接頭螺紋成本較高,不實惠,很難普及,就很多單位而言,其高昂的價格都是一個較大障礙。如此,如何使用當前常用的普通數控車床加工具有高強度、高質量的繩索取心鉆桿接頭螺紋便成為研究的重點。然而,據統計,普通數控車床無法保證螺紋質量標準,比如:① 由于鉆桿接頭大都數合金材料,質地較硬,因此調質后若想再進行加工十分困難;② 因為螺紋的螺距較大,而且光潔度相對較低,且又明顯的振紋,所以用成型刀加工要達到良好效果非常困難;③ 因為加工的精確度不夠,所以螺紋的密封性能會很差,且直接影響螺紋的密封試驗效果;④ 在螺紋加工收尾階段,螺距由原來的較大變小,這就為實際應用造成了誤差,影響實際應用效果。
1.2 原因
導致上述問題的原因主要是材料和數控車床設置兩方面導致的。
1)材料材質問題
如上文所述:① 鉆桿接頭的合金材料材質較硬,所以為加工平添了困難系數;② 螺紋螺距達到8毫米,用成型刀加工的切削力較大,無法保證螺紋的光潔和精度;③ CAK6150P普通數控車床刀架使用AK3080×6六工位臥式數控刀架,強度不足;④ 收尾階段螺距變小,這與數控系統和伺服機構動態性有關,因此應使用CAK6163數控車床代替。
2)數控車床設置問題
CAK6150P數控車床相應設置如下:① 操作系統采用大森一Ⅲ數控系統;② X軸伺服電機為:SGMG-05A2AB 0.45kw 4P 1500r/min;③ Z軸伺服電機為:SGMG-09/13 A2AB 0.85/1.3kW 4P 1500r/min;④ 刀架采用山東煙臺生產的AK3080×6六工位臥式數控刀架,轉速為lO00r/min;⑤ 主軸電機為YD132M-4/2P8/6.8kw雙速電機。
2 數控車床的改造方案選擇與應用
鑒于以上問題,必須對其進行及時改造,進而彌補其技術上和經濟上的需求,為此首先需確定數控車床的改造方案,并明確各改造部分的注意事項。試驗對象為CAK6152型數控車床加工接頭螺紋,其技術改造方案CAK6152P的各部件改造,相關電氣措施,以及改造價值分析如下。
2.1 CAK6152P改造部分的確定及注意事項
1)通過使用CAK6152數控車床加工螺紋,則螺紋的振紋可有效消除,且其光潔度明顯提升,可見CAK6152P的床身不但滿足了其對強度的要求,而且節約了大型車床的支持成本。
2)在此基礎上使用AK3080×6臥式數控刀架,則發現其強度不夠,為此,將其換成LDB4-120,6163立式數控刀架,發現振紋消失,強度亦滿足要求,值得一提的是,應注意更換LDB4-120,6163立式數控刀架后,其與原本的AK3080×6臥式數控刀架接口要有效連接,其主要表現為多余的刀位線如何安排,少一根刀架工位鎖緊到位的信號線怎樣處置,以及機器對高低電平的讀取3方面問題。具體措施如下。① 保持與刀架相關的參數不變,即保持梯形圖的六工位;② 因為系統只識別1-4位,所以對于多余的兩根刀架工位信號線令其始終為高電平,又因低電平才有效,所以保持兩者一直處于無效狀態;③ 大森一Ⅲ系統規定到位信號為高電平有效,因此應始終保持其為高電平,即其一直處于有效的狀態,并對LDB4-120,6163立式數控刀架鎖緊,所以無需對信號進行再次確認;④ 根據CAK6150P電氣原理圖刀架T代碼可看出鎖緊信號高電平可直接連接電源正極,可在電源正極和信號線間并聯一個電阻R,結果顯示電源在24V時R在151O~22OO 之間,當電源為12V時,電阻R在620~15OO 之間,0.5W。霍爾元件和機床PLC間連線低電平有效時接線,即工位信號線如下圖所示。
3)CAK615OP數控車床的主軸中心高,所以只要LDB4-120,6163刀架高度適當,無需使用墊板。另外,改造的CAK6152P滑臺高度經測量為230毫米,因此底面只能選用200×200的6163車床數控刀架,而不能用240×240的6163A數控刀架。
4)未改進的CAK6152數控車床使用FANUC-0i-mate系統,CAK6152P改造方案對此不需要更換,因為系統中出現的螺紋收尾問題與數控系統無關,對于該問題可通過調研、咨詢的方式選用特殊的螺紋指令予以解決。另外,在應用過程中,刀架安裝時只要根據尺寸打孔,再用螺栓進行固定即可,當然為了維護裝置的穩定性,還須對對螺栓使用黏膠。
2.2 相應的電氣調整措施
1)根據大森一Ⅲ的手冊內容,將和刀架工位相關的參數7100.0和7100.1進行四六工位轉換;同時通過CAK6150P數控車床電氣原理圖,將梯形圖中刀架1002.1-1002.7的7個代碼同樣進行四六工位轉換。2)由煙臺環球公司生產的AK3080×6臥式數控刀架電氣配置如下:① 采用24V直流電為刀架電源;② 令工位霍爾元件的有效輸出為低電平;③ 刀架包含刀位線,正位線,電機線和電源線,共計13根。改造后CAK6150P數控車床的LDB-120,6163立式數控刀架電源使用24V直流電(可兼容);② 刀架刀位線、電機線和電源線共計10根(不可兼容)。與改造前相比減少了3根線。
2.3 改造的經濟優勢分析
2.3.1 經濟優勢。通過本次對CAK6152數控車床的改造,不但免去了購買設備所需的大量資金,而且極大提高了技術實踐的探索和研發能力,試驗證明其結果是可靠的,有效的,加工的鉆桿螺紋不但振紋消失,而且精度完全能達到標準水平,生產效率明顯提高。而且此種對普通數控車床的技術改造具有較好的高強度繩索取心鉆桿生產能力,不但顯著提高了生產能力,而且具有較大的經濟價值。
2.3.2 注意事項:如上文所述,在對CAK6152數控車床改造后,即CAK6152P數控車床改造方案中,改動量相對較小,對于相較復雜的FANUC-0i-mate系統無需更改,不但有效解決了生產鉆桿螺紋的加工量問題,而且在質量上亦通過了檢測設備的驗收,可謂是一舉多得的、最經濟有效的改造方案。當然,在具體的改造過程中,還需要注意以下問題:① 接線時,首先應測量有效信號和無效信號的電平值,以為后續的接線方式提高良好的參照;② 應注意短路故障,即工位信號的高電平切不可直接連接電源正極;③ 保持霍爾元件輸出接線方式與PLC輸入接線方式相同;④ 在刀架安裝時,一定注意刀架和機床數字一一對應,即1對應I,3對應III,5對應V,以防止發生加工誤差。
3 總結
本文通過對普通CAK6152數控車床的相關技術研究,以及生產鉆桿螺紋加工遇到的瓶頸和困難,對其部分參數和部件進行了改造,并對具體改造技術和注意事項進行了分析。通過試驗,以及車間實踐證明,該方案可有效提高鉆桿螺紋加工效率。由此可見,其在CAK6152數控車床的基礎上建立的CAK6152P數控車床優化方案不僅突破了CAK6152數控車床對鉆桿螺紋加工的技術瓶頸,而且大大降低了生產成本,為改變市場上對高強度繩索取心鉆桿供不應求的局面奠定了堅實基礎,亦為數控車床的再度優化,創造更高的經濟價值提供了有力參考。
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關鍵詞:大孔徑鉆孔灌注樁;成孔;施工技術
中圖分類號:U443文獻標識碼: A
一、大孔徑鉆孔灌注樁施工特點
大直徑鉆孔樁根據樁徑、樁長、地質條件、水文情況等諸多因素來選擇鉆機的型號、扭矩及鉆具的各項參數。一般在地層強度較高、鉆孔深度較深地質情況較復雜則選用較大型號鉆機,另其反。在陸地上施工時,其泥漿循環可在陸地開挖泥漿溝和泥漿池,護筒的埋設只受表層不穩定土層影響。而在在水上施工時,需搭設平臺。護筒的埋設較深,既要保重平臺的穩定又要保證鉆孔壁的安全。成孔過程泥漿的循環方法可分正循環和反循環泵,而反循環又可分泵吸反循環和氣舉反循環兩種。大口徑成孔對泥漿質量要求很高,一般檢測指標有相對密度、粘度、含砂率、膠體率等。在江上或海上作業時,材料供應和正常施工不可避免的要受到潮汐、風浪、季節性的影響,另由于平臺的局限性需在平臺配制專門的泥漿箱或利用護筒的連接作為泥漿池或泥漿循環管。
二、大孔徑鉆孔灌注樁成孔施工技術
(一)工程概況
某大橋主橋長2*148=296m,采用獨塔單索面墩、塔、梁固結的預應力混凝土斜拉橋,主梁采用單箱五室斷面,主塔采用獨柱式。其中水上部分為:(6×40)mPC斜腹板連續箱梁+(2×148)m獨塔單索面斜拉橋+(6×40)mPC斜腹板連續箱梁。全橋共48孔。其中15#-28#墩在東江水中,主墩為22#墩,主橋過渡墩為21#、23#墩,其余為引橋墩。主橋主墩共有鉆孔樁15根,樁基直徑φ250cm,樁長50.3―58.3m,樁頂標高-4.7m,河床標高-10.06m,墩位水深12m左右,設計為嵌巖樁。質量控制的重點:樁位坐標控制、垂直度控制、孔徑控制、清孔質量控制、鋼筋籠接頭控制、及水下混凝土灌注質量控制。
根據設計給出的地質勘察報告,22#主墩處的地質結構自上而下如下:
1、表層淤泥層:1--2m。
2、砂礫、卵石層:6--8m。
3、泥質粉砂巖(強、中、微風化層):砂層以下(從設計給出的勘查報告可知,其有風化倒現象)。
(二)施工技術要點
1、測量放樣
測量放樣是樁基施工控制的重點,如果放樣不準或在施工過程中出現的偏位沒有被及時發現,造成的質量問題很難彌補,并且彌補的代價非常高。進行樁基放樣前,首先必須對設計給出的樁基中心點坐標進行校核,校核時必須由兩個或兩個以上的測量工程師分別單獨對設計給出的樁基坐標點進行驗算,然后對驗算結果進行比對,確認無誤后,才能進行正式放樣。根據設計提供的坐標點、水準點建立測量控制網,并根據設計給定經復核的樁基坐標及高程進行測量放樣,樁位可根據施工進度分批測放,待測放完經自檢合格以后提交監理工程師驗收,合格后進行下道工序。施工過程進行不小于二次的檢驗性測量,防止出現沖孔偏位和護筒擾動。
2、鉆頭的選擇
我們知道,大直徑鉆孔砼灌注樁是在泥漿護壁下,利用旋轉臺盤帶動底部裝有鉆頭的鉆桿旋轉進行挖土鉆進的,所以,根據土層的地質情況選擇合適的鉆頭是非常重要的。如果鉆頭選擇不當,就可能無法順利進行挖掘,從而影響工程的進度。鉆孔砼灌注樁使用的鉆頭有多種形式,其中最常用的是多瓣式鉆頭,適用于多種土質,如粉砂、粘土、砂和砂礫層,挖掘效率也比較高。不過,多瓣式鉆頭吸泥口的直徑只有150~200mm,在挖掘過程中如果遇到較大的石塊或卵石,鉆孔就難以進行,需要停鉆,用抓斗挖出大的石塊或卵石后,再進行鉆孔,如大的石塊或卵石很多,則鉆進效率就會在大降低。對于擊數超過40以上的硬土層,因為一般鉆頭的刃口會打滑,故要采用三翼式鉆頭才有效。對于更硬的土層及特別堅硬的砂礫層,則需采用四翼式鉆頭才有效。這種四翼式鉆頭在刃尖部分為階梯式圓筒形,挖掘時先挖一個小圓孔,然后成階梯形擴大,起導向作用,鉆頭搖動很小,孔壁不會擴大,因此可以順利地進行挖掘。在22#樁中,根據設計要求樁端進入強化巖層2m及現場地質情況,我們選用了雙腰帶四翼合金鉆頭,這種鉆頭合金齒密,有利于風化巖層破碎,在整個鉆進過程中均比較順利。對于特別硬的粘土和砂礫層,還可選用滾輪式鉆頭,這種鉆頭有50~200kN的壓力加到鉆頭上,因而需要大功率的旋轉臺盤。此外,還有擴大樁底用的擴底鉆頭,這種鉆頭可將樁孔底部擴大,從而提高樁的承載能力。
3、泥漿池的開挖
對于大直徑長鉆孔灌注樁而言,泥漿池的大小及位置選擇十分重要,22#墩的泥漿循環池(2個:10m*10m*2.5m)、沉淀池(25m*32m*2.5m)
均設置在淮安側的施工便道外,靠近大運河一側,容量約有2500m3,用袋裝土圍砌而成。
4、鉆進操作要點
樁機就位后,對準護筒中心,待樁機平衡后,樁機開孔。首先起動砂石泵,待反循環正常后,才能開動鉆機慢速回轉下放鉆頭到底。開始鉆進時,應先輕壓慢轉,待鉆頭正常工作后,逐漸加大轉速,調整壓力,并使鉆頭吸口不產生堵水。其次控制好泥漿比重,保持孔口穩定。鉆進時應認真仔細觀察進尺和砂石泵排水出渣的情況,排量減少或出水中含鉆渣量較多時,應控制鉆進速度,防止因循環液比重太大而中斷反循環。在淤泥和淤泥質土中,應根據泥漿的補給情況,嚴格控制鉆進速度,一般不宜大于1m/min,同時每鉆進3m,應回尺2~3次,以使護壁充分穩定。進入粘土層時,此層可硬塑,含砂少,鉆孔時應注意控制泥漿比重,出現堵水口現象應停機處理后,加碎磚塊鉆進。在松散砂層中,鉆進速度不宜超過3m/h,同時應注意控制泥漿比重在1.3~1.5之間。在硬土層中的鉆進速度,以鉆機不發生跳動為準,并改換四翼鉆頭,在砂礫卵石層中鉆進時,為防止鉆渣過多,卵礫石堵塞管路,可采用間斷鉆進,并以此來控制鉆進速度。加接鉆桿時,應先停止鉆進,將鉆具提離孔底8~lOcm,維持沖洗液循環1~2分鐘,以清洗孔底并將管道內的鉆渣攜出排凈,然后停泵加接鉆桿。鉆進時如孔內出現塌孔、涌砂等異常情況,應立即將鉆具提離孔底,控制泵量,保持沖洗液循環,吸除塌落物和涌砂;同時向孔內輸送性能符合要求的泥漿,保持水頭壓力以抑制繼續涌砂和塌孔,恢復鉆進后,泵排量不宜過大,以防吸塌孔壁。當鉆進達到設計要求孔深停鉆時,仍要維持沖洗液正常循環,清洗吸除孔底沉渣直到返出沖洗液的鉆渣含量小于4%為止。起鉆時應注意操作輕穩,防止鉆頭拖刮孔壁,并向孔內補入適量沖洗液,穩定孔內水頭高度。
4、漏漿的處理
一般鉆孔至-52~-63m開始進入卵礫層,出碴為卵礫石夾亞粘土。并開始漏漿;有時漏漿迅速,一小時內漏掉近100m3泥漿,此時需投入近50t膨潤土和約40袋鋸末,并適當降低水頭,提鉆慢攪,一般當泥漿比重達到1.34以上,粘度27時水頭開始穩定,然后繼續鉆進。
針對這種情況,鉆機在進入卵礫層之前應對施工工藝進行必要的調整,采用正循環或壓縮空氣“反吹”,利用淤泥質粘土層造漿,在進入卵礫層前將泥漿調制為比重1.41~1.44,粘度達32~45,進入卵礫層后放慢進尺,并投入適當鋸末,這樣很少出現漏漿現象,隨著鉆孔深度的增加,泥漿性能開始變差,這時加入膨潤土,純堿Na2CO3或堿NaOH,再加入適量的聚丙稀酰胺絮凝素,注意控制水頭高度約2.5m。在終孔前12m左右開始利用漩流出碴器,來降低泥漿中的含砂率,保證鉆孔的順利進行。
參考文獻
【關鍵詞】鉆孔;灌注樁;施工
【 abstract 】 this article emphatically from the construction and quality supervision and Angle, to discuss the bored piles.
【 keywords 】 drilling; Filling pile; construction
中圖分類號: U443.15+4 文獻標識碼:A文章編號:
近年來,隨著大批高層建筑、高等級公路及重要水利工程的建設,作為基礎承載力普遍采用的一種形式—鉆孔灌注樁,在工程建設中的到了廣泛的應用。針對施工技術進行闡述。
一、泥漿的制備和應用
為保證樁的成孔質量,特別要注意護壁泥漿的制備和使用。在粘性土中成孔時應注入清水以原土造漿護壁,循環泥漿的比重應控制在1.1—1.3,在沙土和較厚的夾沙層中成孔時,應制備泥漿或在孔中投入泥團造漿,泥漿比重應控制在1.2—1.3,在砂卵石層或容易塌孔的土層中成孔時,泥漿的比重應加大至1.3—1.5.在施工中要經常測定泥漿比重。在施工現場,泥漿的比重往往大于上述規定,但你講的含砂率往往偏大,特別在砂層厚度較大的土層,泥漿中含有粉細沙時砂率有時達到50%,比重達到1.8,但粘度不足、泥漿的護壁效果并不好。因此,要控制好泥漿的含砂率
二、鉆孔灌注樁的施工
施工單位在施工中應嚴格按照國家現行的有關規范,并按照設計要求進行施工。但在現場施工中,往往因為地質情況的變化和施工單位對某些薄弱環節的疏忽,影響了鉆孔灌注樁的承載力。以下幾個環節是特別應該注意的;
鉆進
樁偏小的問題多出現在砂層較厚的地段和上部疏松的土層。在鉆進砂層過程中,由于泥漿含砂率大,粘度不足,鉆速過快時砂層容易擠向孔內,嚴重的會做成塌孔。所以在砂層中鉆進時,應保持中、快速,并應把鉆頭的直徑加大40—60mm,還應不斷地投入塊狀泥團進入孔中,以提高粘度和孔內砂層表面泥漿護壁的強度。上部疏松的土層由于容易失水,泥皮加厚,孔徑縮小,因此,強調在鉆進達到設計規定的深度或巖層終孔后,重新提起鉆頭從上到下進行復鉆(掃孔),到孔低時再鉆深100mm左右。以保證其成孔直徑和防止孔底的巖面泡軟。
清孔
鉆孔樁底沉渣厚薄的主題主要與清孔的方法和工藝有關。鉆孔樁多為端承摩擦樁,主要由嵌巖部分提供巖面端承力和嵌巖摩擦力,因此,空地清理的不干凈或方法不妥,孔底沉渣過厚就會影響樁的承載力。配備由反循環的砂石泵清渣效果當然好,其清孔干凈、速度快,一次清孔就達到要求。如果用正循環法就要經過二次清孔,,第一次清孔時在終孔后提起鉆頭200mm空鉆,用比重為1.1左右的新漿壓入鉆桿,把鉆孔內懸浮較多鉆渣的泥漿置換出來。第二次清孔時在鋼筋籠放進后下導管清孔,在導管的最上部的管段加一個斜叉,用斜叉口接泥漿泵管進行清孔,清理到用測錘測定基本無沉渣為止,在剪球賽前才關泵。其效果比常用的在導管頂上接泵清孔為好,見笑了在安放料斗和儲料期間泥渣在孔底的沉淀,兩次清孔所需的時間均以孔底沉潭小于等于5cm來確定。
沉渣過厚
草成沉渣過厚主要原因時發生塌孔時,清孔時間不足,或者泥漿比重過小或泥漿注入量不足二難于將沉渣浮起。沉渣過厚使樁底存在軟弱隔層,導致端承力喪失殆盡。
主要糾正的辦法:
適當延長清孔時間。
鋼筋籠是焊接的,在焊接中若時間過長可能使泥漿沉淀導致清孔和灌注砼時間隙過長。這時可采用在澆砼前再清孔一次,可采用鋼筋籠冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠陪那個速度,即減少空孔時間,從而減少沉渣。
可采用超高壓灌漿措施,使砼的巨大沖力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目。
4.砼灌注
開活門一次連續沖擊下去,其優點是:
功能大,沖擊力強。在巨大的沖力作用下,砼的向上頂升力和側向及壓力就有了保證,樁的摩阻力和樁身砼密實性都得以保證;
首斗砼灌注沖擊力大,沉渣、沉淤被濺開,樁端與持力層能較好地結合,確保了段承力的發揮;
關注事件短,樁身段骨料分布均勻,樁身段強度得到保證。
三、樁基問題處理的方法
鉆孔灌注樁質量問題處理的常用方法有接樁、補樁、補強、加大承臺、改變施工方法、修改設計方案等。不同的質量問題所采用的方法是不相同的,該工程的質量問題主要是強度、持力層達不到設計要求故應采取高壓噴射注漿法,該方法主要適合樁身混凝土嚴重蜂窩、離析、松散、強度不夠、樁長不足、樁底沉渣過厚等事故。
四、旋噴注意事項
(1)旋噴應按以下程序操作;插管完畢注漿泵開至設計排量啟動轉盤高壓泵開至設計泵壓待注漿3-5min后提升
(2)水泥漿的水灰比為0.5-0.8,為提高固結體的防滲效果,在灰漿中加入3%-5%的早強劑。水泥漿應由相應的措施確保無顆粒狀無存在,并攪拌充分。
(3)旋噴過程中,對個施工參數應規定專人觀察、兩側并監控。
(4)常壓注漿。帶鉆孔均噴射注漿結束后,將孔口封閉進行壓力注漿,直至注漿壓力達到一定數值且注不進水泥漿為止。
(5)抽芯鉆孔注漿,將注漿管下至孔底,進行灌漿,使水泥漿從孔底運除并滿鉆孔后再慢慢拔出注漿管
六、基樁檢測
基樁補強施工完成后,對32號38號樁利用應力波反射法進行了完整性檢測,檢測經補強后,基樁滿足施工驗收規范和設計要求,順利通過驗收。
結束語
鉆孔灌注樁在整個工程中屬于基礎部分,在施工中應特別注意其質量,整個施工過程都必須嚴格按規范要求施工,不斷提高鉆孔灌注樁的質量,提出以下幾點建議;
鉆孔前必須檢查鉆機設備,泥漿的處理設備及有關與施工效率和質量有關機具、儀器等;