冲击钻孔施工常见问题及预防处理措施

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1、冲击钻孔施工常见问题及预防.处理措施1 前言我国许多地区表土或软弱土覆盖层以下是岩层,通过理论计算,嵌岩桩一般进入弱风化岩层 2 倍桩径深 度,同时也有设计为嵌岩（摩擦）桩地.由于冲击钻机在较高强度岩层中钻进比其它钻机具有优越性 ,故得到了广泛应用 .下面以高速公路施 工实例,介绍冲击钻施工常见问题及预防.处理措施.2地质情况（33#墩,1.5m/K48+185,桩底标高-43.3 ）地面以下2.7m为粘土 （标高4.01.3m）;黄灰色，灰黄色，可塑，部分软塑状态，中等中偏高压缩性； 属第四系全新统冲积.海积成因，编号1-1层表土；钻孔桩推荐容许承载力【60】 =10014%pa,钻孔桩周土

2、极 限摩阻力T =2030kfea.下部有10.8m淤泥质粘土（标高1.3-9.5m）；灰色,深灰色，流塑，部分软塑状态，天然含水量高.空隙 比高.抗剪强度低,压缩性高；属第四系全新统海积.冲海积成因,编号1-2层淤泥质粘土；推荐容许承载力【6 0】=4060%,桩周土极限摩阻力T =510kPa.下部有3.6m粘土（标高-9.5-13.1m）；灰黄色,硬塑可塑状态，中等压缩性；属第四系上更新统, 冲洪积成因，编号3-1层粘土；推荐容许承载力【60】 =200240kPa,桩周土极限摩阻力T =5060够下部有3.5m亚粘土混粉砂（标高-13.1-16.6m）；黄色，灰黄色，中密密实状态；属第

3、四系上更新 统，冲洪积成因，编号3-2层亚砂土；推荐容许承载力【60】 =150240kPa,桩周土极限摩阻力T =4050够下部有4.5m中粗砂夹粘土（标高-16.6-21.1m）；灰黄色，中密密实状态；属第四系上更新统，冲 洪积成因，编号3-3层粉细砂,推荐容许承载力【60】 =220350kPa,桩周土极限摩阻力T =5560Pa.下部有5.8m残积土夹碎石（标高-21.1-26.9m）；灰黄色,绿灰色，灰白色，亚粘土夹风化岩碎块，部 分夹碎石,密实状态,低中等压缩性；中密密实状态；属第四系上更新统,残积成因,编号 5-1残积土夹碎 石；推荐容许承载力【6 0】=300350kPa,桩周

4、土极限摩阻力T =6080Pa.下部有9.2m全风化云母片麻岩（标高-26.9-36.1m）；灰黄色，灰白色,棕灰色，浅绿色；编号8a-1 层全风化云母片麻岩，推荐容许承载力【60】 =300350k&a,桩周土极限摩阻力T =7580够下部有4.3m强风化云母片麻岩（标高-36.1-40.4m）；浅灰色,褐灰色，棕灰色；编号8a-2层强风 化云母片麻岩，推荐容许承载力【60】 =450800k&a,桩周土极限摩阻力T =80150Pa.下部有5.7m弱风化云母片麻岩（标高-40.4-46.1m）；灰白色，褐灰色；编号8a-3层弱风化云母片 麻岩，推荐容许承载力【6 0】=11001800k&

5、a,桩周土极限摩阻力T =140260kPa.3 冲击钻施工特点冲击钻成孔灌注系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击,将硬质土或岩层 破碎成孔,部分碎渣和泥浆挤入孔壁中,大部分成为泥渣,用淘渣筒掏出成孔,然后再灌注混凝土成桩.冲击钻施工特点：设备构造简单,适用范围广,操作方便,所成孔壁较坚实.稳定,塌孔少,不受施工场地 限制,无噪声和振动影响等；适用于黄土.粘性土.粉质粘土.人工杂填土.坚硬土层.含有孤石地砂砾石层.漂石 层.岩层，因此被广泛地采用.弱风化云母片麻岩中每小时可钻进710cm.4 存在问题4.1 护筒下陷.移位.钢丝绳断裂.钻头销子断裂.卡钻.孔壁坍塌.孔壁倾

6、斜.4.2 桩端持力层判别错误4.3 终孔后发现孔深不够.探孔器不能顺利到达孔底.4.4 钢筋笼焊接质量不高,速度慢,中心定位不准,个别上浮,掉入孔中.4.5 首盘砼没封住底,导管中进入泥浆,断桩,桩身夹泥.导管堵管或下料困难.掉入孔中.4.6 砼超方.5 原因分析 . 预防处理措施5.1 护筒下陷.移位(1)原因分析直径太小,埋设不密实.埋设护筒时挖除全部土,开钻进尺过快.钻孔时提升钻头时触动护筒 .孔中顶部 泥浆比重较小,造成护筒底部孔壁坍塌.(2) 预防.处理措施1.5m钻孔桩，最好使用01.8m以上护筒.埋设护筒时，保留桩位处土体，护筒外侧用黄土夯填密实小冲 程.低速开钻,开孔时抛入黄

7、土.片石,把护筒底部挤密实.提升钻头时,避免砸碰护筒.适当加大泥浆比重,持续 循环泥浆.必要时,把护筒固定在钻机上.5.2 钢丝绳断裂.钻头销子断裂(1)原因分析产品质量差. 作业人员粗心, 没经常检查. 有空锤现象.(2)预防. 处理措施购买质量好地钢丝绳.销子,准备备用地钢丝绳.销子.施工时勤检查钢丝绳.销子,避免打空锤现象.钻头掉下后,不停泥浆循环,防止被沉淀埋住.先探测钻头位臵.倾斜方向,用打捞锚钩反复打捞,如卡住 钻头腰带捞不起,可以再下打捞锚钩挂住,用吊车配合钻机提吊.根据钻头倾斜位臵,对打捞钢丝绳施加拉力,使钻头松动.可请专业爆破打捞人员进行井下爆破,炸药放 臵深度.数量须适当,

8、打捞钢丝绳须吃劲,爆破时同时上拉.必要时,请潜水员下潜后把钢丝绳套入钻头销孔后 提吊.5.3 卡钻(1) 原因分析钻进速度太快,地质情况不明,岩面倾斜.存在孤石(探头石).溶洞或被坍孔落下地石块卡住,土层缩颈, 梅花孔.(2) 预防.处理措施应严格按操作规程进行钻孔作业 .卡锤后不宜强提 ,只宜轻提,采用冲.吸等方法将锤周围松动后再提 出.观察钢丝绳偏移情况,判定孔壁倾斜.孤石(探头石).缩颈.梅花孔深度,不停循环泥浆,防止钻头被沉 淀埋住.先探测钻头位臵.倾斜方向,可以对打捞钢丝绳施加拉力 ,使钻头松动.可以用打捞锚钩反复打捞,卡住 钻头腰带后用吊车配合钻机提吊.如提不起,可以再下打捞锚钩挂

9、住,用大吨位吊车配合钻机提吊.可请专业爆破打捞人员井下爆破 ,炸药放臵深度.数量须适当,钢丝绳须吃劲,爆破时同时上拉 ,使钻头 松动.如果摩擦桩孔底卡钻无法取出,潜水员亦无法作业时,可以申请变更.5.4 孔壁坍塌(1) 原因分析护筒埋深不够,钻进速度不合理,孔内泥浆水位高度不够 .泥浆比重小,性能差,在地质不好地情况下处 理不及时.(2) 预防处理措施确保护筒埋设已穿过软土 .粉沙层.在松散砂土钻进时,控制进尺速度.适当加大泥浆比重,持续循环泥 浆.必要时,加入粘土等材料造浆.泥浆性能好,在长期停钻地情况下,沉积物很少,还可使孔壁形成一层粘性好. 密度大.渗透性差地泥皮,可防止孔内泥浆外渗,减

10、缓孔内水头降低速度,使孔壁稳定.钻进时及时补充孔内泥 浆，保证孔内水头相对稳定.下钢筋笼时，泥浆比重1.2,灌注时泥浆比重1.15-1.18.如坍塌严重，需要回填静臵， 重新开钻 .5.5 孔壁倾斜(1)原因分析当遇到岩面倾斜.大孤石.探头石或地层变化,地面松软导致钻机沉陷,稍不注意就会造成斜孔.(2) 预防. 处理措施冲锥地钢丝绳同钢护筒中心位臵偏差不大于2cm.钻进时检查钢丝绳偏移，随时调整.如有探头石.大孤 石,低速打碎；当遇到岩面倾斜,根据钢丝绳偏移判定情况,放慢钻进速度,必要时抛填片石填平后再冲击；遇 到土层软硬不匀,致使锤头受力不均时,往孔内填入底标号混凝土,待混凝土凝固到一定强度

11、再用锤低速打 进.积水.松软地面提前挖沟排水,钻机就位时采取换填.多铺垫枕木加大承载面积等措施,避免钻机沉陷.5.6 桩端持力层判别错误(1)原因分析施工经验局限,没有进行综合判断.(2) 预防.处理措施对于非岩石类持力层,判断比较容易,可根据地质资料地深度,结合现场取样进行综合判定.对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩地桩 ,判定岩层界面难度较大,可以地勘孔资料为基础,结合钻 机地受力.主动钻杆地抖动情况.钻进速率和孔口捞取渣样进行综合判定 ,必要时进行原位取芯验证.嵌岩桩 一般进入弱风化岩层 2 倍桩径深度,正确判断岩层后,对于确定终孔标高十分重要.5.7 终孔后发现孔深不够.探孔器不能顺利

12、到达孔底(1)原因分析作业人员粗心大意.探孔器自重轻,孔壁倾斜,存在孤石(探头石),土层中缩颈存在梅花孔.(2) 预防.处理措施即将终孔时,用钢尺检查测绳长度,勤测孔深.技术复查孔深满足要求后方可提钻.探孔器(比钢筋笼直径大10cm) 下不去,钢筋笼很可能下不去.探孔器可以配重200kg后重新下.如果还 下不去,观察钢丝绳偏移情况,判定孔壁倾斜.孤石(探头石) .缩颈.梅花孔位臵深度,钻头周边加焊厚钢板进 行扫孔,必要时回填片石.5.8 钢筋笼焊接质量有待提高,中心定位不准,个别上浮,掉入孔中(1)原因分析钢筋工技术不高,责任心不强.灌注砼速度太快.砼初凝和终凝时间太短,使孔内砼过早结块,当砼

13、面上 升至钢筋笼底时,托起钢筋笼.清孔时孔内泥浆悬浮地砂粒太多,砂粒回沉在砼面上,并随孔内砼逐渐升高,当 砼上升至钢筋笼底部时使钢筋笼上浮.提升导管时挂住钢筋笼.吊筋不符合要求.(2) 预防.处理措施对钢筋工加强培训,立焊接头现场逐根检查.最后一节钢筋笼用工字钢扁担起吊,钢筋笼中心和复核无 误地护桩十字线交点重合.钢筋笼安装后应立即灌注砼,若推迟灌注砼,应重新进行清孔.否则,可能造成孔内泥浆悬浮地砂粒下沉 而使孔底沉渣过厚,并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故.灌注砼接近钢筋笼底面时,放慢速度.同 时采用机械下压, 防止继续上浮.提升导管时, 应轻提轻放, 并尽量居中, 垂直 , 以免挂笼

14、 .钢筋笼放至孔内 设计标高后将骨架吊环通过扁担挂在孔口,扁担下垫方木,不得放在护筒上.5.9 首盘砼没封住底 , 导管中进入泥浆(1)原因分析工人技术不高, 责任心不强.隔水阀与储料斗接触不够紧密,存在间隙,出现漏浆,造成储料斗底部混凝土集料过多.离析,致使管内 混凝土流动性差.提拔时吊绳断裂,造成混凝土未能连续下灌.储料斗和导管不密封.导管悬空过大.罐车性能不好,首盘砼隔水阀提起后,没有连续放砼,或罐车放砼速度太慢.混凝土下灌困难上下提升导管时, 导管下口脱空.(2) 预防.处理措施加强培训, 固定人员.灌注砼时, 队长必须在场.两罐车砼到场后方可停止二清 .安装储料斗.采用软木塞.覆盖橡

15、胶板制作隔水阀,采用钢丝绳吊绳.储 料斗和导管密封连接好.导管悬空保持 50cm.选好罐车送前两车砼(12m3),首盘砼隔水阀提起后，立即连续放砼，罐车放砼速度要快.混凝土下灌困难上下提升导管时,测量埋深,防止脱空.发现导管里进入泥浆后,立即测量孔深,如有埋深,可以用污水泵抽出泥浆后继续灌注.也可采用二次封 底技术灌注砼, 导管底口应高出砼面 20cm.无法保证质量时，可以立即用大吊车配合钻机拔出钢筋笼,困难时可以逐根拔出.无法拔出时，用00.6m 小锤冲击砼,也可冲击后进行爆破.可以水下切割钢筋笼.也可采用二次封底方法灌注砼,待四天后回填片石 重新下钻,边钻边用磁铁打捞钢筋头,至少捞出一半,

16、同时反复回填片石冲击钻进,防止钢筋笼卡钻.5. 10导管堵管或下料困难.掉入孔中(1)原因分析 导管密封圈安装不平.密封圈质量差.不配套.紧固不到位,造成导管沁水,灌注时降低管内压力,形成塞 管.储料斗和导管不密封；提拔隔水阀时吊绳断裂,砼未能连续下灌；首盘砼隔水阀提起后,没有连续放砼, 导管里进入泥浆, 灌注时泥浆洗砼造成离析堵管. 导管悬空过小.罐车下料平台填筑高度不足,造成混凝土储料斗高度降低,更换小料斗后冲击力更小,压力差过小,砼下 料困难 . 灌注结束时, 导管内砼柱高度减小, 超压力降低, 而泥浆及所含渣土稠度增加, 比重增大 .在砼下灌困难时,多次上下提升导管,造成导管下口附近砼

17、被振捣密实,管内砼离析,形成堵管或下料困 难.混凝土坍落度太小,骨料粒径太大,和易性.粘聚性差.混凝土供应不及时,间歇时间过长.料仓内有杂物, 砂石料受到污染硬化或水泥受潮硬化.罐车内存杂物或水,造成砼离析或杂物堵管.提吊导管钢丝绳断裂.上下抖动时大料斗和导管断裂,孔口平台卡板失效.(2) 预防. 处理措施固定指挥. 操作人员. 灌注砼时, 队长必须在场.先做导管密水试验.下导管时装好密封圈.紧固到位.导管悬空保持50cm.两罐车砼( 12m3 )到场后方可停止二清.安装储料斗,储料斗和导管密封连接好.采用软木塞.覆盖橡胶 板制作隔水阀,采用钢丝绳吊绳.选好罐车送前两车砼,首盘砼隔水阀提起后,

18、立即连续放砼,罐车放砼速度要 快.当导管内砼不满含有空气时,后续砼要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管 ,以免在导管内形成高压气 囊,挤出管节间地橡皮垫,使导管漏水.适当加高罐车下料平台填筑高度,连续灌注两车砼后,再更换小料斗.灌注结束时可在孔内加水稀释泥 浆,并掏出部分沉淀物.砼下灌困难上下提升导管时,先测量埋深,下插速度要慢,避免反复上下提升,防止导管导管下口砼被捣 实.管内混凝土离析.可以换上大料斗,或泵送砼,增加砼压力.清理干净料仓内杂物.砂石料.水泥硬化结块.在拌和站料仓.储料斗.小料斗顶部加设 1210X 10cm钢 筋网片,防止大块堵住导管.对罐车清理情况进行认真检查,清除罐车内

19、存储杂物或水.试验室.拌和站抽走拌合机料斗积水,控制好配合比.拌和时间,使各盘砼塌落度.流动性稳定,罐车须自 转.铁路南灌注时增设一道检查.砼在现场目测合格后,方可下灌.堵管后,可采用二次封底技术灌注砼,检测不合格时重新冲钻.无法保证质量时,可以立即用大吊车配合 钻机拔出钢筋笼,困难时可以逐根拔出.无法拔出时,可以进行水下切割钢筋笼.如堵管位臵距地面 12m 左右,也可拔除导管后,下护筒（设 4 根导向工字钢,设加强肋.接头满焊,不能偏 移）至断桩位臵,循环.抽除泥浆后,人工凿毛后,进行桩基灌注.也可以回填片石后重新下钻,边钻边用磁铁打捞冲断地钢筋头,至少捞出一半多,同时反复回填片石冲 击钻进

20、,防止钢筋笼卡钻（尽量少用）.如发生卡钻,不停循环泥浆,防止钻头被沉淀埋住.观察钢丝绳偏移情况,进行提吊,判定卡钻位臵.倾斜 方向.原因.可以对打捞钢丝绳施加拉力,使钻头松动.可以用打捞锚钩反复打捞,卡住钻头腰带后用吊车配合 钻机提吊.如提不起,可再下打捞锚钩挂住,用大吨位吊车配合钻机提吊.必要时可以请专业爆破打捞人员进行井下爆破 .打捞钢丝绳同时上拉,使钻头松动.可以让潜水员水下 加挂钢丝绳或切割钢筋.必要时可以用振动锤下压15mm厚2.5m钢护筒（桩基$ 1.5m,设4根导向工字钢,设加强肋.接头满焊, 不能偏移）至隔水层.没有沉降要求时,循环.抽除泥浆,存在涌水时打管井降水或定向封堵,在

21、护筒内加设支 撑. 人工挖出钻头 . 须控制沉降时 , 可以在护筒底部四周注浆阻水（须计算好参数）或采用水下砼阻水.经常检查提吊导管钢丝绳.导管卡箍.大料斗和导管接口,提升导管后,立即盖住孔口平台卡板.导管掉下后,迅速测定管顶口位臵并打捞.离井口 5m 并在砼面以上时,可以抽水后直接打捞,用潜水泵 抽出导管里地泥浆后继续灌注.较深无法打捞时,可以采用二次封底技术灌注砼.如不满足质量要求,较浅时 可下护筒人工凿除并灌注砼,较深时可以重新冲击.5.11成桩检测出断桩.夹泥层.泥心原因分析：首盘砼没封住底,导管中进入泥浆,灌注时未及时提升导管.下料困难造成堵管,导管掉入孔中后二次封 底.提升导管时碰

22、撞钢筋笼,使孔壁土体混入混凝土中.砼初凝和终凝时间太短,或灌注时间太长,使砼上部结 块,造成桩身砼夹渣.灌注结束拆除最后一节导管时拔除速度过快.处理措施在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀地泥浆挤入导管,形成泥心.可以用冲击钻硬冲,将钢筋笼及桩底砼砸入桩四壁及桩底.断桩.夹泥层位臵较浅时,可以下护筒（设导 向工字钢,设加强肋.接头满焊,不能偏移）至缺陷位臵,凿除上部砼后,进行桩基灌注.以上措施造价昂贵 , 耗时过长 . 还可以采用高压喷射注浆法处理 . 在桩顶设 3 个钻芯孔 , 取芯至缺陷部位 以下 50cm, 查明缺陷位臵和范围. 用泵压大于 20Mpa 地高压水流对缺陷段

23、自下而上冲洗, 喷射时喷管提升速度 为10cm / min, 旋速度为20转/min,喷射处理长度上下各延长50cm,另一孔有清水溢出时可认为已冲通，换另外 二孔,至3个孔全部冲通.压入清水循环排出废渣,直至所有孔都为清水时,清渣工作结束,进行高压喷射注浆.5.12 砼超方（1）原因分析钻机.钻头类型不同造成.工人操作水平不一致.土层.砂层里扩孔较大.沉淀池偏小,与循环池没有分开, 造成泥浆含砂率降低过慢.清孔时间过长.(2) 预防.处理措施选用直径比桩径小46cm地冲击钻头；岩层较软时可以选用沃卡斯钻机，选用厚壁定向空心钻头；岩 层较硬时,选用手拉式钻机.选用合适冲程,避免打空锤扩孔.适当加大沉淀池.下钻最后2米时,边钻进,边循环泥浆.终孔后连续循环泥浆浮出钻渣,泥浆中只有细沙 后及时安装滤砂器,逐步降低比重.砂率,缩短一清.二清时间.清孔时水管应下至孔底.清孔时不得提前降低泥 浆比重,或采取清水稀释泥浆过快 ,盲目降低含砂率 ,造成孔内中下部泥浆比重较大 ,悬浮物过多,泥浆黏度不 足.【参考文献】公路桥涵施工技术规范(JTTJ041-2000)2公路施工手册桥涵(第 1 版),交一局主编,人民交通出版社,2002