冲击钻孔施工常见问题及预防处理措施.docx

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冲击钻孔施工常见问题及预防处理措施

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冲击钻孔施工常见问题及预防处理措施

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）桩的。

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，Φ1.5m，K48+185，桩底标高-43.3）

⑴地面以下2.7m为粘土（标高4.0～1.3m）；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【σ0】=100～140kpa，钻孔桩周土极限摩阻力τ=20～30kpa。

⑵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【σ0】=40～60kpa，桩周土极限摩阻力τ=5～10kpa。

⑶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【σ0】=200～240kpa，桩周土极限摩阻力τ=50～60kpa。

⑷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【σ0】=150～240kpa，桩周土极限摩阻力τ=40～50kpa。

⑸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【σ0】=220～350kpa，桩周土极限摩阻力τ=55～60kpa。

⑹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【σ0】=300～350kpa，桩周土极限摩阻力τ=60～80kpa。

⑺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【σ0】=300～350kpa，桩周土极限摩阻力τ=75～80kpa。

⑻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【σ0】=450～800kpa，桩周土极限摩阻力τ=80～150kpa。

⑼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【σ0】=1100～1800kpa，桩周土极限摩阻力τ=140～260kpa。

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、含有孤石的砂砾石层、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7～10cm。

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

Φ1.5m钻孔桩，最好使用Φ1.8m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

购买质量好的钢丝绳、销子，准备备用的钢丝绳、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。

先探测钻头位置、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。

根据钻头倾斜位置，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，炸药放置深度、数量须适当，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）、溶洞或被坍孔落下的石块卡住，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。

先探测钻头位置、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，炸药放置深度、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，在地质不好的情况下处理不及时。

（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，在长期停钻的情况下，沉积物很少，还可使孔壁形成一层粘性好、密度大、渗透性差的泥皮，可防止孔内泥浆外渗，减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，需要回填静置，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

冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于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，可根据地质资料的深度，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的桩，判定岩层界面难度较大，可以地勘孔资料为基础，结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况、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。