钻孔桩施工事故分析及处理措施2——金锐钻具

        坍孔原因 泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。 由于出渣后未及时补充泥浆(或水)，或河水，潮水上涨，或 孔内出现承压水，或钻机通过砂砾等强透水层，孔内水流失等造 成孔内水头高度不够。 护筒埋置太浅，下端孔口漏水，坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护 筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。 在松软砂层中钻进进尺太快。 提出钻锥钻进，四转速太快，空转时间长。 冲击(抓)锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成过大振动。 水头过高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。 清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水)，使孔内水位低于地下水位。 清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁，清孔时间过久或清孔后停顿时间过长。 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。 塌孔的预防和处理 在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度，胶体率的泥 浆或高质量泥浆，冲击钻孔时投入粘土，掺片，卵石，低冲程锤击，使粘土膏片，卵石挤入孔壁起护壁作用。 汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，或用虹吸管，连通管等措 施保证水头相对稳定。 发生孔口崩塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。 如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上 1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。 严格控制冲程高度和炸药用量。 清孔时应指定专人补浆(或水)，保证孔内必要的水头高度，供浆(水)管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减 速后流入钻孔中，以免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 钻孔偏斜 各种钻孔方法均可能发生钻孔倾斜事故。 偏斜原因 钻孔中遇有较大的孤石或探头石。 在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进，或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻 头受力不均。 扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。 钻机底座安置水平或产生不均匀沉陷、位移。 钻杆弯曲，接头不正。 预防和处理 安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘，固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条 竖直线上，并经常检查校正。 由于钻机较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引龙 头，使其沿导向架对中钻进。 钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。 在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石冲平后 再钻进。 冲击钻进时，应回填砂砾石和黄土待沉积密实后再继续钻进，偏斜严重的可在开始倾斜处设置少量炸药(小于1kg)爆破，然后用砂类土和砂砾石回填到该处位置以上1m左右，重新冲钻。 掉钻落物 各种钻孔方法均可能发生。 掉钻落物的原因。 卡钻时强提强扭，操作不当，实钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。 钻头杆接头不良或滑丝。 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。 冲击钻头合金套灌注桩质量差致使钢丝绳拔出。 转向环、转向套等焊接处断开。 钢丝绳与钻头连接处钢丝绳的绳卡数量不足或松弛。 钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。 预防措施 开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物 和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连结装备。 为便于打捞落锥，可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞 环，打捞杆，或在锥身上捆几圈钢丝绳等。 处理方法 掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。打捞工具有以下几种: 打捞叉 螺旋取物器和卡板取杆器 打捞钩 打捞活套 偏沟或钻锥平钩 打捞钳 对严重的坍孔埋锥，可采用比钻径直径大的空心冲击锥或冲抓锥将坍在原锥上面的土、石清除掉，接触原锥后，再换用比原锥直 径稍大的栅或圆柱形的空心锥，冲钻至原锥底部，使原锥与周围孔壁 分离后，提出空心锥，再将前述的打捞钩入孔钩捞，用卷扬机会同链滑车同时提位。 糊钻和埋钻 糊钻和埋钻常出现于正、反循环(含潜水钻机)回钻进和冲击锤 钻进。正、反循环回转钻进中，糊钻的表征是细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺，出现别泵现象;在粘土层中冲击成孔时，由于冲击 太大、泥浆粘度太高，钻渣量大、钻杆内径小、出浆孔堵塞以致钻头被糊住或被埋位。 预防和处理办法: 对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石泥块泥包糊钻，选用刮板齿 小，出浆孔大的钻锥，对于冲击钻，除上述方法外，还应减少冲程适当 控制进尺，若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣，对钻杆内径，钻渣进出孔和排渣设备的进尺进行检查计算。 扩孔及缩孔 扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态，土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原 因同塌孔相同，轻则为扩孔，重则为崩孔。若只孔内局部发生崩塌而 扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌渣量大大增加，若因扩孔后继续崩塌影响钻进，应按崩孔事故处理。 缩孔即孔径的超长缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。 缩孔原因有两种: 一是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔; 另一种是由于地层中有软塑3土(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小。 各种钻孔方法均可能发生缩孔。 为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并必须快转慢进，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，直至使发生缩孔部位达到设计孔径为止。 梅花孔(或十字孔) 常发生在冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，发生如梅花或十字的形状，形成原因: 锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。 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。 操作时钢丝绳太松或冲程太少，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改 换不了冲击装置。 有非均质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现掉头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。 预防方法: 应经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。 选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。 用低冲程时，每冲击一段据用高一些的冲击程冲击，交替冲击修整孔形。 出现梅花孔后，可用片、卵石混和粘土回填钻孔，重新冲击。 卡锥 卡锥也常发生在以冲击锥钻进时，冲锥卡在孔内提不起来，发生卡锥。 原因 钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。 未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了， 又用高冲程猛击，极易发生卡锥。 伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。 孔口掉下石块或其他物件，卡住钻锥。 在粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。 大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。 处理方法 处理卡锥应先弄清情况，针对卡锥原因进行处理。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。 当为梅花卡铅时，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，使钻锥松动一个角度，有可能将钻锥提出。 卡钻不宜强提以防坍孔，埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻 打卡位的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石头落下。 用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放入进孔内，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。 在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。 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。 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，使卡点松 动后强行提出。 使用专门加工的工具，将顶住孔壁的钻头拔正。 用以上方法提升卡锥无效时，可试用水下爆破提锥法，将炸 药(少于1kg)放入孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震动卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提位，一般是能提出的。 预防卡锥事故 针对发生卡锥的原因采取相应措施。 钻杆折断 钻杆折断常发生在正反循环回转钻进时。一旦发生折杆，钻机的负荷立即减轻，驱动机械的运转噪声减少，钻进速度接近于零， 即使提钻后再钻进仍无效，则证明确系发生了折杆故障。 折杆原因 用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻 孔桩用，其强度刚度太小，容易折断。 钻进中选用的转速不当，使钻杆所受到扭转或弯曲等应力增 大，因而折断。 钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。 地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。 孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。 预防和处理 选择钻孔直径和管壁厚度尺寸时，应计算决定。 不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头 的连接丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。 钻进过程要控制进尺速度。 钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是 否足够。不合要求者，及时更换。 在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进。 如已发生钻杆折断事故，可按其述方法打捞，并检查原因，换 用新或大钻杆继续钻进。 钻孔漏浆 漏浆原因 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中 钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。 护筒制作不良，接触不严密，造成漏浆。 水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗漏。 处理方法 凡属于第一种情况的回转钻机使用较粘稠或高质量的泥浆钻 孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺石片，卵石反复冲击，增加护壁。 属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定 处理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接触。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。 对于以上故障的处理都应仔细分析，查明原因，从而采取相关的有利的措施，确保孔的安全性。 作为一名监理，在日常钻进的过程，随时注意钻进的进尺，对一些故障的前兆，事故存在的隐患要事先察觉，提出相应措施，使故障消失于萌芽之中。