灌注桩冲击钻卡钻原因分析及处理措施

 

　　冲击钻锥钻孔施工工艺具有适用地质广泛，包括黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、岩石等，且施工安全，设备简单，在桩基础施工特别是针对岩石地质的钻孔中被广泛运用。但由于其钻具与钻机架为柔性连接，钻锥重量大，受操作人员施工经验影响大等因素，容易出现卡钻、掉钻等事故，从而影响施工进度和和施工安全。

 

　　1.1钻孔形成梅花孔（或称十字孔），冲锥被狭窄部位卡住。所谓梅花孔即在冲击钻钻进时，冲成的孔不圆而形成梅花状。梅花孔形成的原因有以下几种：

　　1）钻锥转向装置失灵，以致冲钻不转动，总在一个方向上下冲击；

　　2）泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难；

　　3）操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置；

　　4）有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。

　　1.2未及时补焊冲锥，钻孔直径逐渐变小，产生缩孔。而补焊后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡钻。

　　1.3伸入孔内不大的探头石未被击碎，卡住锥脚或锥顶。

　　1.4孔口掉下石块或其他物件，卡住冲锥。

　　1.5在粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。

　　1.6大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。

 

　　处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行处理。宜待冲锥有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。通常处理方法有以下几种：

　　2.1当为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。

　　2.2卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。

　　2.3用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾住后，与大绳同时提动。或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。、

　　2.4在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。

　　2.5用其他工具，如小的冲锥、小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。但要稳住大绳以免冲锥突然下落。

　　2.6用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使点松动后强行提出。

　　2.7使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拔正。

　　2.8用以上的方法提升卡锥无效时，可试用水下爆破提锥法。将防水炸药（少于1Kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般能将锥提出。

　　2.9严重卡钻时，采取冰冻孔桩四周、人工下孔清阻等特殊方法。

 

　　3.1加强人员培训，熟悉施工工艺，按部就班，不能急于求成，从而降低人为因素的影响。

　　3.2应经常检查转向装置的灵活性，即使修理或更换失灵的转向装置。

　　3.3选用适当粘度和相对密度的泥浆，切不可太稠或太稀。既保证护壁安全，又要保证充分翻渣且不增加钻锥的旋转阻力，并适时掏渣。

　　3.4用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修正孔形。

　　3.5出现梅花孔后，可用片石，卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。

　　3.6经常检查孔的几何尺寸，一般用8号铁丝圈在钻锥底外侧，点焊固定，将钻锥放入孔中再提出泥浆液面，观察铁丝变形情况，变形过大则说明孔壁不圆，应该采取措施洗孔。

　　3.7冲孔过程中随时注意观察钻锥吊绳的运动轨迹，下钻锥时钢绳有偏弹、移位现象，即是梅花孔形成的先兆，极容易卡钻。

　　3.8为了防止缩孔应及时修补磨损钻头，使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直径至使发生缩孔部位达到设计孔要求为止。

 

　　钦北铁路6#桥位于广西省省钦州至北海客运铁路2标段，横跨钦北高速公路。主桥上部构造为106＋200＋106m预应力混凝土连续钢构箱梁，采用双薄壁空心墩型式。主桥16、17、18号墩的基础工程为20根Φ240cm的群桩基础，端承桩桩深37m。原施工方案拟采用人工挖孔，试验开挖桩孔2根，桩挖至13m后，渗水大，导致施工速度缓慢，选用冲击钻钻孔。

　　地质情况：地表下(0～9)m为强风化灰岩，(9-21)m为中风化灰岩，抗压强度19Mpa，(21～37)m为白云岩，抗压强度34Mpa。

　　设备准备：根据地质状况，选用冲击锥钻机成孔，其主卷扬机额定拉力10t；钻锥五瓣齿梅花形，钻锥顶之下0.5m处加绕钻一圈的打捞环；拉钻钢丝绳产地日本，直径28mm；钻机吊臂高9m；机架重量12T。

　　场地准备：施工前首先整平场地，控制地表高程为孔桩顶高程加1.2m。接着埋设护筒，护筒采用人工挖孔钢筋混凝土现场浇注，护筒直径2.6m，护筒混凝土标号C30。钻机安装，场地表面铺0.3m石渣或碎石硬化，再支垫枕木安装钻机，确保钻机稳定不下沉、倾斜。

　　开孔前用全站仪精确放样，在护筒壁上埋设定位钢筋，定期检查大绳中心偏位。

　　在钻孔施工期间，出现多次卡钻现象，较为严重的有两次，处理过程如下：

　　1）第17-11号桩孔钻至17.5m深时，检查钻具完毕放钻下孔时卡钻。经过原因分析：钻机在钻进时，钻锥上提高度过高，每次都达到4m以上，造成冲进速度过快，孔壁探头石清洗不干净，形成梅花孔。现场采取了如下措施：

　　①卷扬机拉提：卷扬机重复提钻锥，并配以将钢丝绳左右拔移、旋转，没有效果；

　　②使用捞钩打捞：勾住钻锥周边的钢丝绳圈打捞环，再用卷扬机重复提钻锥，调用25t吊车近距离起吊，没有效果；

　　③使用小钻锥冲击：用1.5m直径的小冲击锥放入孔内，冲击卡住的钻锥，卡住的钻锥下移了10cm，但没有再动。

　　④用炸药爆炸振动：用上方法取钻锥共耗时两天，期间钢丝绳拉断两根，没能将钻锥提起来，后仔细分析了地质资料，在桩孔周围地表9m以下都是完整灰岩，决定使用小防水药包（3节）爆破方法松动钻锥。先用测绳准确测量钻锥的位置，沿锥的滑槽放到锥底，依靠爆炸的强大振力抖动钻锥挤压桩孔周围孔壁岩石，同时在炸药爆炸时用卷扬机拉紧钻锥，炸药引爆后，钻锥终于被提起来。

　　2）第17-5号桩孔钻至12.5m深时，钻锥在上提3m往下冲时，碰撞孔壁倾翻了90度，横卧于孔底的最深处，钻锥的锥齿和锤头分别卡在桩孔的两侧，在三天的时间内使用了各种方法，未能将钻锥取出。后查看施工记录：在钻进土层时，由于工人一味追求施工速度，在12小时内冲孔了8m，泥浆稀释速度慢，冲孔泥浆比重很高（查施工记录为1.45）。钻锥在冲进时基本没有旋转，钻锥的梅花齿将孔壁土拉出5道深槽，钻锥在冲进上提和下落时都以土槽为轨道上下运动，形成了严重的梅花孔。进入岩石层，钻锥在倾翻后，钻头和钻齿卡在两边突出的岩石下。

　　由于孔深不太深，经研究决定采取人工清除阻碍的方法。具体方法有下：焊接制作钢筋笼（钢筋笼直径238cm，长13m，Φ28主筋间距10cm，螺旋钢筋间距10cm），用吊车将钢筋笼放入孔内支撑护壁，钢筋笼的底部与钻锥最高处接触。同时准备四台泥浆泵并制作了两池比重较高的泥浆（比重1.4），其中两台泥浆泵安装在泥浆池内（当抽干泥浆的桩孔有坍塌现象时及时回浆护壁），将泵管接至孔口；另两台泥浆泵从钢筋笼中放入孔底，开启孔中的泥浆泵将孔内的泥浆液面抽至钻锥以下。经过观察护壁稳定的情况下，由人工使用风镐凿掉阻挡的岩石，卷扬机拉提钻锥头，将钻锥取出。

　　为消除梅花孔，回填片石混合粘土至形成梅花孔的起点，重新冲孔，卡钻现象消除。

 

　　冲击钻钻孔的卡钻现象在施工中很难避免的，但大多数都是因为人为的因素造成的。急于求成，一味追求进度，反而因此影响进度并造成不必要的浪费。施工技术管理人员应熟悉施工工艺，坚持以“预防为主，处理为辅”的原则精心组织施工。