曹振中

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 沖擊鉆孔的施工程序

測量放樣→鉆機(jī)定位→鉆孔→掏渣→泥漿調(diào)制→清孔→終孔驗(yàn)收;相關(guān)的輔助作業(yè)包括:孔徑檢查、鉆具及機(jī)械設(shè)備修理等。

2 沖擊鉆孔的施工要點(diǎn)

利用沖擊鉆造孔的關(guān)鍵點(diǎn)是要掌握鉆頭沖程的大小和掏渣時(shí)機(jī):

(1)開孔前,應(yīng)在護(hù)筒內(nèi)多加一些粘土以及一定數(shù)量的片、卵石,然后注入泥漿或清水,利用鉆頭的沖擊把泥漿、石塊擠入孔壁,對(duì)護(hù)筒底部進(jìn)行加固?？變?nèi)水位應(yīng)高于護(hù)筒腳 0.5 m以上,比護(hù)筒至少低 0.3 m,以免泥漿蕩漾損壞護(hù)筒底部以下孔壁并防止泥漿溢出。孔內(nèi)水位應(yīng)比孔外水位高 1～1.5 m以上,以保持必要的內(nèi)外水位落差。

(2)開孔時(shí),要隨時(shí)檢查孔位,必須使鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)孔位中心。開孔時(shí),應(yīng)先小沖程慢沖,若通過堅(jiān)硬密實(shí)的卵石層或基巖漂石類的地層宜采用高沖程(100 c m);而通過松散砂、礫石或卵石夾土層,以及通過高液限粘土、含砂低液限粘土?xí)r宜采用中沖程(75 c m)。沖程過高,對(duì)孔底振動(dòng)大,易引起坍孔;在易坍塌或流沙地段宜用小沖程,并需提高泥漿的稠度和相對(duì)密度。孔底已在護(hù)筒腳以下 0.3～0.4 m時(shí)即可以根據(jù)地質(zhì)情況,適當(dāng)加大沖程。

(3)造孔過程中,要注意均勻地松放鋼絲繩,察看鋼絲繩回彈和旋轉(zhuǎn)的情況,鋼絲繩的松放需本著“勤松、少松”的原則,防止鋼絲繩松放過少或過早松放而產(chǎn)生空打現(xiàn)象,且極易損壞機(jī)具,同時(shí)要提高沖擊頻率。

(4)沖孔過程中,要勤掏渣,勤保養(yǎng)機(jī)具,勤檢查鋼絲繩和鉆頭磨損情況,檢查轉(zhuǎn)向裝置是否靈活,預(yù)防發(fā)生安全質(zhì)量事故。

(5)嚴(yán)格控制泥漿比重。泥漿比重以滿足懸浮鉆渣為宜,正常情況下,泥漿比重約為 1.3 g/c m3,不宜過大或過小。過小不利于浮渣,過大增加鉆頭的阻力。

3 事故的成因及其預(yù)防處理措施

3.1 梅花孔

原因分析:

(1)鉆頭轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)動(dòng)失靈,以致不能轉(zhuǎn)動(dòng),且總在一個(gè)方向上下沖擊。

(2)泥漿太稠,相對(duì)密度和粘度過高,妨礙鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng),沖程過小,沒有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間,以致在一個(gè)沖程內(nèi)無法完成轉(zhuǎn)向。

預(yù)防及處理措施:

(1)根據(jù)地層情況,采用適當(dāng)?shù)臎_程。同時(shí),為了加強(qiáng)鉆頭的旋轉(zhuǎn),采用大捻角的鋼絲繩做大繩,并使用合金套活動(dòng)接頭連接鉆頭,并保證其轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。一旦出現(xiàn)梅花孔,應(yīng)回填片石至梅花孔頂部以上 0.5 m,用小沖程重鉆。

(2)加大鉆頭的摩擦角,以減少鉆頭與孔壁的摩擦力,隨時(shí)調(diào)整泥漿稠度。

3.2 坍 孔

在不良地層(如軟土、粉砂、細(xì)砂及松散堆積層)中鉆孔,容易發(fā)生坍孔。在開孔階段坍孔,會(huì)使護(hù)筒沉陷、歪斜而失去導(dǎo)向作用,造成偏孔;在正常鉆進(jìn)中坍孔,會(huì)造成擴(kuò)孔或埋鉆事故;在灌注混凝土?xí)r坍孔,則會(huì)造成斷樁事故。

原因分析:

(1)護(hù)筒周圍未使用粘土回填夯實(shí),鉆頭、抽渣筒經(jīng)常撞擊孔壁。

(2)泥漿相對(duì)密度不夠,性能指標(biāo)不符合要求,使固壁未能形成堅(jiān)實(shí)泥皮;泥漿面高度不夠,對(duì)孔壁的壓力小。

(3)在向孔內(nèi)加水調(diào)整泥漿性能時(shí),流速過大并直接沖刷孔壁。

(4)鋼絲繩松放過多,鉆頭晃動(dòng)碰撞孔壁。

(5)射水(風(fēng))壓力太大,延續(xù)時(shí)間太長而引起孔壁坍孔。

預(yù)防及處理措施:

(1)根據(jù)以上分析得知,坍孔主要是由于施工操作不當(dāng)造成的。通常把預(yù)防坍孔的主要經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為六句話:“埋設(shè)護(hù)筒是關(guān)鍵,莫把孔內(nèi)水位變,把好泥漿質(zhì)量關(guān),孔口周圍水不見,吸泥射水掌握好,精心操作處處嚴(yán)”。

(2)如果發(fā)現(xiàn)護(hù)筒傾斜下陷,孔口土層下沉,說明孔口坍塌,必須停鉆處理;若鉆孔不深,可用粘土加片石回填,重新安裝護(hù)筒后再開鉆施鉆;若鉆孔較深,可將護(hù)筒接長,將護(hù)筒安放到坍塌孔段以下,在護(hù)筒頂部四周回填粘土,或用草袋裝粘土堆碼加固。

(3)在鉆進(jìn)中如發(fā)現(xiàn)泥漿面冒出大量細(xì)小氣泡,進(jìn)度突然變慢,孔底標(biāo)高上抬等現(xiàn)象,說明孔壁正發(fā)生坍塌,此時(shí)應(yīng)查明坍塌位置并采取相應(yīng)措施:可投入粘土,加大泥漿比重,提高孔內(nèi)水位繼續(xù)鉆進(jìn);坍孔情況嚴(yán)重時(shí),須用粘土加片石回填至坍塌部位以上 0.5 m重新開鉆;必要時(shí),也可下鋼套管護(hù)壁,在灌注水下混凝土?xí)r,隨灌隨將套管拔出。

3.3 彎 (斜)孔

原因分析:

(1)在鉆進(jìn)過程中,由于纜風(fēng)繩松緊不一致,鉆機(jī)不穩(wěn),產(chǎn)生位移或者不均勻沉陷且未及時(shí)糾正。

(2)鉆孔中遇有大孤石或探頭石;在有傾斜的軟硬地層交界處、巖層傾斜處鉆進(jìn),或者粒徑大小懸殊的卵石層中鉆進(jìn),鉆頭受力不均。

預(yù)防及處理措施:

(1)彎(斜)孔造成鋼筋籠難以下到設(shè)計(jì)標(biāo)高,從而使樁基偏心受力,降低樁基的承載力。故鉆孔過程中必須經(jīng)常檢查鉆機(jī)的位置有無挪動(dòng),鉆頭回彈、旋轉(zhuǎn)是否正常,地層結(jié)構(gòu)有無變化。

(2)鉆頭下放要徐緩,主繩在泥漿面上逐漸離開樁基中心位置,鉆頭觸及孔底后將主繩稍微帶緊,主繩位置偏移,提鉆時(shí)有輕微卡鉆等均表明孔位出現(xiàn)斜(彎),需及時(shí)查明斜(彎)位置和軟硬地層交接位置的標(biāo)高和長度,回填粘土加片石至不規(guī)則孔段,待沉積密實(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

(3)如在基巖傾斜處發(fā)生彎孔時(shí),則需用混凝土回填至不規(guī)則孔段以上 0.5 m,待混凝土終凝后重新鉆孔。

(4)對(duì)于傾斜嚴(yán)重的孔段,可在偏斜處放置少量炸藥(少于 1 k g)爆破。

3.4 掉 鉆

原因分析:

(1)聯(lián)結(jié)鋼絲繩與鉆頭的繩卡松動(dòng)或數(shù)量不足。

(2)鋼絲繩磨損絲超過規(guī)定,合金套的合金灌注質(zhì)量差,致使鋼絲繩拔出。

(3)卡鉆時(shí)強(qiáng)提,使鋼絲繩超負(fù)荷致疲勞斷裂。

(4)鋼絲繩過度陳舊,斷絲太多且未及時(shí)更換。

預(yù)防及處理措施:

處理掉鉆事故比較困難,特別是深孔打撈鉆頭費(fèi)工、費(fèi)時(shí),因此,在鉆進(jìn)過程中一定要按操作規(guī)程操作并勤檢查,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

(1)在鉆架上端加焊角鋼,接頭處增設(shè)保險(xiǎn)鋼絲繩,鉆頭處設(shè)置鋼筋環(huán)以備打撈。

(2)在鉆進(jìn)過程中,如發(fā)現(xiàn)緩沖彈簧突然不伸縮,鋼絲繩松弛,則表明鉆頭掉落。此時(shí)應(yīng)立即停機(jī)檢查,找出原因,測量掉鉆部位,探明鉆頭在井中的情況,立即組織人力進(jìn)行處理,以防時(shí)間過長沉渣埋住鉆頭。

(3)對(duì)于掉鉆,可采用撈叉、撈鉤、繩套、夾鉗等工具撈取:當(dāng)鋼絲繩折斷或繩卡松脫、在鉆頭上留有一段鋼絲繩時(shí),可用撈叉撈取;如鉆頭上焊有鋼筋環(huán),可用強(qiáng)度高、尺寸和重量適合的冷彎或鍛制鋼筋撈鉤進(jìn)行撈取;如鉆頭留有一定長度的鉆桿時(shí),可用單根鋼絲繩套或雙鋼絲繩套撈取。

3.5 卡 鉆

原因分析:

(1)由于鉆頭磨損未及時(shí)補(bǔ)焊,形成孔徑上大下小。

(2)孔壁傾斜,此時(shí)如用補(bǔ)焊后的鉆頭(直徑增大)鉆孔,很可能被孔壁凸面擠緊卡住。

(3)孔底形成的較深十字槽亦會(huì)造成卡鉆。預(yù)防和處理措施:

(1)經(jīng)常檢查鉆頭直徑,如磨損超過規(guī)定(小于直徑 3 c m)時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。

(2)發(fā)生卡鉆后,應(yīng)查清被卡的位置和性質(zhì),不可強(qiáng)提硬拉,以免造成斷繩掉鉆,或越卡越緊的不利情況出現(xiàn)。

(3)由于坍孔落石,鉆頭被卡在距孔底一定的高度上,雖不能向上提起,但可以向下活動(dòng),此時(shí)可放松并搖動(dòng)大繩使鉆頭慢動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)并往上拉。

(4)孔壁出現(xiàn)探頭石,提鉆過猛,鉆頭刃部擠入孔壁被卡住,可用小鉆頭把探頭石擊碎或用重物沖動(dòng)鉆頭使之下落,轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度再上提。

(5)鉆頭在孔底被卡住時(shí),先用吸泥機(jī)吸泥并清除鉆渣,然后再提起鉆頭。如采取強(qiáng)提必須加上保護(hù)繩,防止鋼絲繩拉斷發(fā)生掉鉆,并注意枕木垛或其它支撐設(shè)施的擺放位置,必須離開孔口一定距離,以免孔口受壓造成孔壁坍塌。

3.6 流 砂

原因分析:

(1)在鉆頭通過較厚的細(xì)砂或粉砂層時(shí),由于滲水量大,孔內(nèi)水頭高度不夠。

(2)地層受到鉆頭沖擊震動(dòng)容易發(fā)生流砂。流砂使鉆速減慢,嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致鉆孔被流砂回填。

預(yù)防及處理措施:

發(fā)生流砂時(shí),應(yīng)提高孔內(nèi)水位,在泥漿中增加粘土,加大泥漿比重,利用鉆頭的沖擊將粘土擠入流砂層,以此加固孔壁;流砂層較厚時(shí),為防止坍孔,必須安裝深護(hù)筒穿越流砂層。

4 結(jié) 語

沖擊鉆造孔是橋梁樁基施工的一個(gè)重要工序,對(duì)沖擊鉆孔施工可能發(fā)生的上述事故要根據(jù)不同情況認(rèn)真處理。尤其是鉆孔偏斜和坍孔,在沖擊鉆孔施工過程中會(huì)經(jīng)常發(fā)生,處理起來較困難。因此,施工中須認(rèn)真、全面地分析可能造成鉆孔偏斜和坍孔的因素,做好相應(yīng)的預(yù)防和處理工作,使之少發(fā)生、不發(fā)生,以免因事故處理導(dǎo)致施工進(jìn)度延誤、工程成本增大。