发布时间：2022-10-05 10:08 热度：
摘 要：本文介绍一种在沙砾、细砂或粉砂土等易缩、易坍孔土层中进行钻孔桩施工过程中处理掉钻、卡钻和埋钻问题的一种行之有效的方法。
关健词：钻孔桩 掉钻和埋钻 处理方法
一、前言：
随着我国高速公路的飞速发展，为满足各种功能的需要，在公路建设中桥梁的地位十分重要，目前我国大中型桥梁基础部分主要采用钻孔桩基础，虽然我国对在各种地质条件下进行钻孔桩施工现已有一套完整的施工工艺，但在钻孔桩施工过程中各种意外情况导致掉钻、埋钻、卡钻的现象时有发生，其钻头的打捞过程是件十分棘手的问题，给不少钻孔单位造成了巨大的经济损失，也给工程的质量造成了一定的影响。在陕西丹界高速公路DJN1标工程中业主要求必须在原桩位成桩，否则不予评优质工程。因此钻孔桩施工中的各种事故处理难度将进一步加大。
二、工程概况
西(安)合(肥)西部大通道陕西境商州至陕豫界高速公路丹界段第DJN1标段。起止桩号为〔K145+321.873——K150+650〕，路线全长5.328米。主要工程为路基、桥涵工程，设计为双向6车道，路基宽度为33.5米：含特大桥一座1190.5米、大桥一座146米、中桥一座46米，合计桥梁长度1382.5米。桥梁处于丹江河道内，河道内沙卵石层较厚，一般在5m左右，桩基均为嵌岩桩，桩长7-13米，共282根;设计要求跨径20米的桩基嵌岩深度不小于2米;跨径30米的桩基嵌岩深度不小于3米;跨径40米的桩基嵌岩深度不小于4米。桥梁桩基采用冲击钻成孔。
三、掉钻、卡钻、埋钻事故的形成原因
1、掉钻
掉钻是指钻机在施工过程中由于和钻头连接的钢丝绳连接不牢固或钢丝绳使用时间过长产生疲劳破坏或因施工单位操作不当导致在钻进作业过程中钻头与上部连接钢丝绳分离，使钻头掉入孔底的现象。
2、卡钻
在施工过程中，由于孔壁变形或孔壁部分坍塌致使钻头在孔内不能自由升降的现象。
3、埋钻
在施工进程中由于孔壁部分坍塌或泥浆沉淀太厚使钻头留在孔底被泥浆覆盖后不能自由升降的现象。
四、钻孔桩施工过程中出现的现象及原因分析
现象一：在实际进行钻孔桩施工时发现当钻孔时钻进时间超过24小时后在提升钻头过程中有时钻机卷扬机负荷突然加大的现象，钻头提出孔口后有成块状护壁泥块附在其上，及时量测孔内沉淀最多可达8~9米，设计孔径为1.5米桩基，而钻头直径加至1.53米以上钻孔成孔后，当采用1.45米的孔规不能下至孔底，实际已经证明孔壁已经有变形或缩颈。
现象二：在钻孔过程中，泥浆内含砂率很大，一般在20%左右，采用正循环钻成孔时，泥浆中所含砂砾不易析出呈悬浮状，当泥浆的胶体率低时对孔壁极不安全，当停钻后泥浆沉淀很快。
原因分析：
造成孔壁变形缩孔的原因主要有以下几点：
1、地质原因
1)、根据地质报告及钻机施工过程中泥浆中捞取的渣样分析得知，本工程所处兴仁互通立交区桥区所处地质为亚砂土，中密状低液限粉土质砂、细砂及粉砂土层，在钻孔桩施工中属不良地质可液化土层，在此种地质条件下采用循环钻进行钻孔桩施工时，由于钻孔时钻头对孔壁的反复扰动，砂层土体颗粒间原有的结构受到扰动破坏而需重新组合达到一种新的平衡状态，因在短时间内不能形成稳定状态，此时颗料间的粘聚力大大降低，当孔壁内侧面由于钻孔而形成临空面时，孔壁周围土体颗粒会向孔内移动从而使孔壁产生变形而出现缩孔或坍孔现象。
2)、另一方面原因为： 在钻孔过程中如孔内泥浆暂停循环一段时间后发现孔内水头损失较快，这进一步说明砂土透水性能好，地下水与孔内泥浆会形成相互渗透。当孔内水位降低后，地下水易渗入孔内，孔壁相对不稳定土体将向孔内移动形成变形或缩颈。
2、施工原因
1)、由于各个钻孔单位在实践中逐渐认识到在此种砂土土质条件下进行钻孔桩施工孔壁很容易缩孔，扫孔已基本成为一次必不可少的工序，错误认为扫孔时泥皮会削落，因此在钻孔过程中粘土投入量少以追求利润的最大化，对钻孔过程中不重视过程控制，致使泥浆性能差，护壁效果差，这样就加快了孔壁变形的速度，同时因泥浆性能差、胶体率低，泥浆在孔内沉淀速度加快，当有意外情况发生后如孔内泥浆又不能循环及钻机停置时间过长也将加速孔壁的变形。
2)、施工单位在钻孔过程中由于含砂率较大而泥浆比重较大，在清孔过程中加水量多排砂速度太快，当泥浆胶体率大大降低后泥浆沉淀速度快后也易引起埋钻事故的发生。
综上所述如各施工单位在施工过程中对上述现象及原因不引起足够的重视或采取有效的措施均有可能掉钻、卡钻和埋钻事故的发生。
五、事故处理方案
目前钻孔单位对发生埋钻后主要采取的以下措施：A、使用打捞器具打捞，这是目前广泛采取的一种方法;B、潜水员下至孔底后打捞，此种方案由于孔内泥浆浓度太大，随着深度的增加，浮力逐渐加大，一般在孔深不超过40米的的情况下潜水员尚可下潜，但孔深在40米以上潜水员向下潜水困难，另一方面是由于孔径较小，万一孔壁不安全发生坍孔现象潜水员生命将受到威胁，此法一般不宜采用。C、如果其它方法经努力无望的情况下采用回填后冲击钻冲击成孔。
1、掉钻
当发生掉钻后，应尽快提升钻杆，认真确定断裂部位及掉入孔内钻头的长度及钻头骨圈顶面以上钻杆的长度及形式和孔的深度，确定准确后立即采用自制打捞钩(见下图)与钻杆连接后下至孔底打捞钻头，用打捞钩钩住钻头钻杆法兰凸出处或钻头骨圈加强片后提升钻杆，如提升不动或孔壁阻力大不能提起应考虑迅速扫孔后清除孔内沉渣后再打捞。
2、当发生卡钻和埋钻后，应立即转动钻杆采取反扫孔工艺(如钻头具有反扫孔装置)边扫孔边提升钻杆，直至提升出孔口，如此方法不奏效或钻杆不能转动，在本工程中采用了与爆破单位联系采用定向爆破工艺，使钻头与钻杆在法兰接头处成攻分离，爆破后采用自制扫孔装置(如下图)扫孔清孔至钻头骨圈平面以下，将钻头顶沉渣清出并在扫孔装置内置放钢丝绳，当扫孔装置喇叭口(铁皮卷制)罩住钻头钻杆后，用钻机卷扬拉动钢丝绳使钢丝绳套住钻头后向上提升至孔口，如钢丝绳无法与钻杆套牢，应及时采用打捞钩(直钩和弯钩两种)捞。
六、经验与教训
1、不管是掉钻、卡钻、还是埋钻，发生事故后应立即采取保孔措施，保持孔壁的安全与稳定，尽量使泥浆保持循环状态，一但孔口护筒下坍或或发生坍孔现象将一切努力前功尽弃。
2、改善泥浆性能，提高泥浆胶体率，可向孔内投放一定量的水泥或纯缄，以使泥浆内的砂子处于悬浮状态，以免孔内泥浆沉积过快过厚后产生埋钻现象。
3、在施工过程中和事故发生后均应检查钻机并保持钻机的机械性能良好以及各种打捞机具的牢固性，尽量避免产生重复事故后增加事故的处理的难度。
4、事故发生后应抓紧时间，不到打捞成功不能松懈，从我们处理的几件埋钻事故来看随着时间的延长，孔壁的缩颈越严重，缩颈是处理此种事故的最大难题，处理时间越长就会增加扫孔次数，扫孔次数多孔壁越不稳定，打捞成攻的希望就越小。
七、工程实例及效果
我部在通启高速公路钻孔桩的施工中，在已发生掉钻、卡钻及埋钻的9起事故中钻孔桩施工单位运用上面所述自制扫孔打捞器成攻将6个钻头从孔内捞起，为我部桥梁钻孔桩的施工质量提供了一个可靠的保证，现列举两个实例供参考：
实例1：
B匝道4#-1桩孔：设计桩径1.5m，设计桩长45m，护筒标高为4.3m，钻机为GPS-20型。此桩在钻至距护筒顶35米处时，在提升钻杆加装完钻杆后发生钻杆仅能转动半周但不能提升的现象，根据当时情况认为是由于泥浆浓度太高、含砂率大造成泥浆沉积后的埋钻，加之孔壁的轻度变形。事故发生后由于钻孔单位缺乏经验和心理准备不足未及时采取清孔、扫孔等措施，总是干干停停延误了处理时间，先后采用了振动锤辅助打捞、自制60cm大钻杆套在原钻杆外扫孔而因自制钻杆较大同心度不够，加之内有一钻杆影响未能取得成攻，此桩前后处理时间有30多天多种打捞方案均未成攻，后采用定向爆破工艺将钻杆与钻头分离后采用与下图类似自制打捞装置将其钻头提升出孔内。
实例2：
主线桥 钻孔：设计桩径1.5m，设计桩长55m，护筒标高为4.2m，钻机为GPS—15型。此桩在钻孔成孔后扫孔到距护筒顶10m处时，钻杆突然与钻头断裂使钻头掉至孔底，此时孔深比设计孔深少5米，加之在本工程中业主要求必须在原桩位成孔，否则不予评优质工程。事故发生后及时采用打捞钩打捞未成，因由于在本工程中有成攻处理同类事故的经验，在采用如下自制打捞装置仅用了3天便将钻头成攻打捞上来了。
自制打捞装置示意图
