第三节 钻孔机械1钢绳冲击式钻机钢绳冲击式钻机（简称冲击钻）通过钻头向下的冲击运动破碎地基土，形成钻孔它 不仅适用于一般的软弱地层，亦可适用砾石、卵石、漂石和基岩钢绳冲击钻机结构简单， 操作、维修和运输方便，价格低廉因此，尽管效率较低，仍在我国水利水电和其它行业 的中小工程中被普遍采用1.1钢绳冲击钻机的技术性能我国使用的钢绳冲击钻机主要型号有CZ-20、CZ-22 （图7-3-1）和CZ-30型等，主要技术性能见表7-3-1各厂也都有一些改进的型号，技术性能稍有差别表7-3-1 常用冲击式钻机的主要技术性能型 号CZ-20CZ-22CZ-30开孔直径 （mm：6357101000钻具的最大重量 （kg）100013002500钻具的冲程 （m；1.00〜0.451.00〜0.351. 00〜0.50钻具冲击次数 次/min）40, 45, 5040, 45, 5040, 45, 50钻进深度 （m；120150180工具、抽砂、辅助卷扬起重力（kN）15, 1020, 13, 1530, 20, 30工具卷筒平均绳速 （m/s）0.52, 0.58, 0.651.1〜1.41.1, 1.25, 1.42抽砂卷筒平均绳速 （m/s）0.96, 1.08, 1.271.2〜1.61.21, 1.38, 1.68辅助卷筒平均绳速 （m/s）—0.80〜1.000.95〜1.22工具卷筒钢丝绳直径 （mm）19.521.526.0抽砂卷筒钢丝绳直径 （mm）13.015.517.5辅助卷筒钢丝绳直径 （mm）—15.521.5工具卷筒容绳量 （m）250250350抽砂卷筒容绳量 （m）250250350辅助卷筒容绳量 （m）—135210桅杆高度 （m：12.013.516.0桅杆起重量 （t5.012.025.0电机功率 （kW：203040电机转速 （r/min；970975735钻机重量 （t6.276.8711.15工作状态的外形尺寸（长X宽X高）（mmXmmXmm）5800X1850X123005600X2300X140007700X2840X16000牵引速度 （km/h：2020201.2钻具1.2.1钻头冲击钻头可分为十字钻头、空心钻头、圆钻头和角锥钻头等。
在防渗墙施工中常用十 字钻头和空心钻头（图7-3-2）空心钻头主要用于钻进粘土层、砂土层和壤土层等松软地 层，钻进时阻力小，切削力大，重心稳十字钻头用于砂卵石层、风化岩层、卵石、漂石 以及基岩等两种钻头的技术参数见表7-3-2，表7-3-3图7-3-1 CZ-22型钢绳冲击钻机1-前轮；2-后轮；3-牵引杆；4-底架；5-电动机；6-三角皮带；7-主动轴；8-冲击离合器；9-冲击齿轮；10-冲击轴；11-连杆；12-缓冲装置；13-钻进工具用卷筒离合器；14-链条；15-钻进工具用卷筒；16-抽筒用卷筒离合器；17-齿轮；18-抽筒用卷筒；19-辅助滑车用卷筒离合器；20-齿轮；21-辅助滑车用卷筒；22-桅杆；23-钻进工具钢丝绳天轮；24-抽筒钢丝绳天轮；25-起重用滑轮(a) (b)图7-3-2冲击式钻头(图中尺寸单位：mm)钻头名称钻头直径(mm)底角(° )摩擦角(° )摩擦面宽度(mm)水口宽度(mm)冲击刃角(° )底刃厚度(mm)十字钻头830〜850160〜17010〜15250〜300220〜2406010〜20空心六角880〜900140〜15010〜15200〜250180〜2006010〜20空心八角880〜900140〜15010〜15170〜200140〜1505510〜20空心十角880〜900140〜15010〜15150〜170120〜14055〜-6010〜20表 7-3-3钻进不同土质时十字钻头的参数土 质冲击刃角a摩擦面角B摩擦角Y底角©粘土、细砂70°40°12°160°堆积层砂卵石80°50°15°170°坚硬漂卵石90°60°15°170°(a)十字钻头；(b)空心钻头表7-3-2十字钻头与空心钻头的技术参数1.2.2钢丝刷又称钢丝刷钻头(图7-3-3)，是用于对墙段接缝缝面进行刷洗，以清除泥皮的工具。
一般用废旧十字钻头或工字钻头加工而成1.2.3抽砂筒抽砂筒(图7-3-4)是抽排孔底沉渣的工具钻机型号和钻孔直径不同，所用抽砂筒的 规格也有所不同图7-3-3 钢丝刷子钻头1-旧十字钻头体；2-固定拉杆；3-上圆盘；4-钢丝固定压条；5-钢丝穿编龙骨；6-钢丝；7-下圆盘；8-水道口昶30图7-3-4 抽砂筒1-提梁；2-筒体；3-底活门；4-螺栓；5-铰链；6-销轴；7-管靴1.3施工效率CZ-22型冲击钻机按进尺计算的钻进平均工效（墙厚0.8m,墙深60m以内）如表7-3-4, 可供参考地 层粘土砂壤土粉细砂砾石卵石漂石基岩混凝土接头平均工效2.803.701.501.701.300.800.702.03表7-3-4CZ-22型钻机钻进平均工效一览表（m/台班）2冲击式反循环钻机冲击式反循环钻机适用软土、砂砾石、漂卵石和基岩等多种地层冲击式正循环钻机 国内用得很少反循环抽渣方式有泵吸、气举及射流三种泵吸法一般适用于孔深50m以内的钻孔， 此时效率较高深孔用气举法较好，30m以内钻进效率较差射水反循环在孔深50m以内 效果较好一般多用泵吸与气举反循环配合使用2.1主要技术性能冲击式反循环钻机的工作原理如图7-3-5。
CZF-1200型冲击式反循环钻机的外形结构 如图7-3-6部分国产冲击反循环钻机的技术性能见表7-3-52.2钻头冲击反循环钻机所使用的钻头有圆型套筒式阶梯钻头、套筒式双层弧板圆钻头、套筒 式平底六角钻头和双反弧冲击钻头（图7-3-7）等2.3钻进工效CZF-1200型冲击反循环钻机造孔平均工效见表7-3-6图7-3-5 CZF型冲击式反循环钻机工作原理图1-同步双筒卷扬；2-曲柄连杆冲击机构；3-砂石泵；4-循环管路；5-振动筛；6-旋流器；7-制浆站；8-储浆池；9-循环浆池；10-钻头；11-排渣管图7-3-6 CZF-1200型冲击反循环钻机1-桅杆；2-支撑杆；3-缓冲系统；4-孔口机构；5-操纵系统；6-传动系统；7-主传动轴；8-同步双筒卷扬；9-平台车；10-电动机；11-底盘机架；12-电器箱；13-副卷扬；14-辅助卷扬；15-冲击机构；16-行走系统表7-3-5 部分国产冲击式反循环钻机主要技术性能^机型CZFT200CZF-1500GJD-1500一、基本性能 最大造孔直径(mm)120015001500(岩)；2000(土)最大造孔深度(m)8010050最大冲击行程(mm)10001000100〜1000冲击频数 （次/min）40400〜30主电动机功率(kW)304537〜45钻机重量(t)8.312.515.7外形尺寸5.8X2.33X8.5 工作时6.6X2.84X10工 作时5.04X2.36X6.38工 作时（长 X宽X高）（mXmXm）8.5X2.33X2.8 运输时10X2.84X3.6 运输时二、同步平衡双筒卷扬提升能力(kN)203039.2提升速度(m/s)1.51.64.08钢绳直径(mm)19.524.0三、副卷扬 提升能力(kN)2640提升速度(m/s)0.650.61钢绳直径(mm)15.517.0四、辅助卷扬 提升能力(kN)1530提升速度(m/s)0.810.95钢绳直径(mm)15.515.5五、排渣系统6PS-210型砂石泵组流量3/m)180210180扬程(m)16吸程(m)8砂石泵电机(kW)303PNL泵流量(m?/h)108配用电机(kW)22配用钻杆内径(mm)150150重量(kg)1600外形尺寸(mm)1750X1400X1010六、泥浆净化机JHB-100JHB-200上层筛网除泥沙(t/h)1.8〜2.2(200 目)下层筛网处理泥浆（ms/h）150〜220(74um)200总功率(kW)17.2重量(kg)2450外形尺寸(mm)3187X1753X3200七、钻头形式套筒阶梯式、双层弧式、双反弧式等冲击；刮刀；滚刀直径(mm)600〜4500W1500； W1500； W2000重量(t)1.2〜3.02.94㈡ fd)图7-3-7 冲击反循环钻机用钻头(a) 套筒式阶梯钻头 1-吊耳；2-芯管；3-冲击刃板；4-冲击圆环；5-超前冲击刃(b) 套筒式双层弧板圆钻头 1-吊耳；2-弧形冲击刃；3-芯管；4-超前冲击刃(c) 套筒式平底六角钻头 1-吊耳；2-芯管；3-冲击刃板(d)双反弧冲击钻头 1-吊耳；2-芯管；3-冲击刃板；4-超前冲击刃；5-侧刃板；6-双反弧冲击刃表7-3-6 CZF-120型冲击反循环钻机造孔平均工效试验或施工地点河南小浪底桩(槽)孔尺寸(m)粉细砂、漂卵石、砂岩三 峡一期围堰风化砂、粉细砂、块球体、花岗岩四 川冶勒水电站三峡杨家湾码头水上沉桩昆明新茶花宾馆连锁支护墙 北京地铁(东单、 王府井站)灌注桩粉质壤土、粘土、钙质胶结砾岩粉细砂、砂夹块石、斜长花岗岩人工填土、粘土碎石土粘性土夹粉砂砂卵石、亚粘土、细砂0.8X6.8X 槽孔0.8X (4.8〜6.8)槽孔0.8主孔和1.2付孔各一个1.0桩孔1X5.4槽孑L0.8桩孔0.9墙厚1.25桩孔深度(m)68.0平均32.022.0101.4100.015.024.528.5纯钻效率(m/台日)10.0。