曹振中

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 沖擊鉆孔的施工程序

測量放樣→鉆機定位→鉆孔→掏渣→泥漿調制→清孔→終孔驗收;相關的輔助作業(yè)包括:孔徑檢查、鉆具及機械設備修理等。

2 沖擊鉆孔的施工要點

利用沖擊鉆造孔的關鍵點是要掌握鉆頭沖程的大小和掏渣時機:

(1)開孔前,應在護筒內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,對護筒底部進行加固?？變人粦哂谧o筒腳 0.5 m以上,比護筒至少低 0.3 m,以免泥漿蕩漾損壞護筒底部以下孔壁并防止泥漿溢出?？變人粦瓤淄馑桓?1～1.5 m以上,以保持必要的內外水位落差。

(2)開孔時,要隨時檢查孔位,必須使鉆頭中心對準孔位中心。開孔時,應先小沖程慢沖,若通過堅硬密實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、含砂低液限粘土時宜采用中沖程(75 c m)。沖程過高,對孔底振動大,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密度。孔底已在護筒腳以下 0.3～0.4 m時即可以根據(jù)地質情況,適當加大沖程。

(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生空打現(xiàn)象,且極易損壞機具,同時要提高沖擊頻率。

(4)沖孔過程中,要勤掏渣,勤保養(yǎng)機具,勤檢查鋼絲繩和鉆頭磨損情況,檢查轉向裝置是否靈活,預防發(fā)生安全質量事故。

(5)嚴格控制泥漿比重。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 事故的成因及其預防處理措施

3.1 梅花孔

原因分析:

(1)鉆頭轉向裝置轉動失靈,以致不能轉動,且總在一個方向上下沖擊。

(2)泥漿太稠,相對密度和粘度過高,妨礙鉆頭轉動,沖程過小,沒有足夠的轉動時間,以致在一個沖程內無法完成轉向。

預防及處理措施:

(1)根據(jù)地層情況,采用適當?shù)臎_程。同時,為了加強鉆頭的旋轉,采用大捻角的鋼絲繩做大繩,并使用合金套活動接頭連接鉆頭,并保證其轉動靈活。一旦出現(xiàn)梅花孔,應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,隨時調整泥漿稠度。

3.2 坍 孔

在不良地層(如軟土、粉砂、細砂及松散堆積層)中鉆孔,容易發(fā)生坍孔。在開孔階段坍孔,會使護筒沉陷、歪斜而失去導向作用,造成偏孔;在正常鉆進中坍孔,會造成擴孔或埋鉆事故;在灌注混凝土時坍孔,則會造成斷樁事故。

原因分析:

(1)護筒周圍未使用粘土回填夯實,鉆頭、抽渣筒經常撞擊孔壁。

(2)泥漿相對密度不夠,性能指標不符合要求,使固壁未能形成堅實泥皮;泥漿面高度不夠,對孔壁的壓力小。

(3)在向孔內加水調整泥漿性能時,流速過大并直接沖刷孔壁。

(4)鋼絲繩松放過多,鉆頭晃動碰撞孔壁。

(5)射水(風)壓力太大,延續(xù)時間太長而引起孔壁坍孔。

預防及處理措施:

(1)根據(jù)以上分析得知,坍孔主要是由于施工操作不當造成的。通常把預防坍孔的主要經驗總結為六句話:“埋設護筒是關鍵,莫把孔內水位變,把好泥漿質量關,孔口周圍水不見,吸泥射水掌握好,精心操作處處嚴”。

(2)如果發(fā)現(xiàn)護筒傾斜下陷,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,重新安裝護筒后再開鉆施鉆;若鉆孔較深,可將護筒接長,將護筒安放到坍塌孔段以下,在護筒頂部四周回填粘土,或用草袋裝粘土堆碼加固。

(3)在鉆進中如發(fā)現(xiàn)泥漿面冒出大量細小氣泡,進度突然變慢,孔底標高上抬等現(xiàn)象,說明孔壁正發(fā)生坍塌,此時應查明坍塌位置并采取相應措施:可投入粘土,加大泥漿比重,提高孔內水位繼續(xù)鉆進;坍孔情況嚴重時,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,也可下鋼套管護壁,在灌注水下混凝土時,隨灌隨將套管拔出。

3.3 彎 (斜)孔

原因分析:

(1)在鉆進過程中,由于纜風繩松緊不一致,鉆機不穩(wěn),產生位移或者不均勻沉陷且未及時糾正。

(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,或者粒徑大小懸殊的卵石層中鉆進,鉆頭受力不均。

預防及處理措施:

(1)彎(斜)孔造成鋼筋籠難以下到設計標高,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常檢查鉆機的位置有無挪動,鉆頭回彈、旋轉是否正常,地層結構有無變化。

(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,提鉆時有輕微卡鉆等均表明孔位出現(xiàn)斜(彎),需及時查明斜(彎)位置和軟硬地層交接位置的標高和長度,回填粘土加片石至不規(guī)則孔段,待沉積密實后再繼續(xù)鉆進。

(3)如在基巖傾斜處發(fā)生彎孔時,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)對于傾斜嚴重的孔段,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)結鋼絲繩與鉆頭的繩卡松動或數(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量差,致使鋼絲繩拔出。

(3)卡鉆時強提,使鋼絲繩超負荷致疲勞斷裂。

(4)鋼絲繩過度陳舊,斷絲太多且未及時更換。

預防及處理措施:

處理掉鉆事故比較困難,特別是深孔打撈鉆頭費工、費時,因此,在鉆進過程中一定要按操作規(guī)程操作并勤檢查,發(fā)現(xiàn)問題應及時進行處理。

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

(2)在鉆進過程中,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。此時應立即停機檢查,找出原因,測量掉鉆部位,探明鉆頭在井中的情況,立即組織人力進行處理,以防時間過長沉渣埋住鉆頭。

(3)對于掉鉆,可采用撈叉、撈鉤、繩套、夾鉗等工具撈取:當鋼絲繩折斷或繩卡松脫、在鉆頭上留有一段鋼絲繩時,可用撈叉撈取;如鉆頭上焊有鋼筋環(huán),可用強度高、尺寸和重量適合的冷彎或鍛制鋼筋撈鉤進行撈取;如鉆頭留有一定長度的鉆桿時,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補焊,形成孔徑上大下小。

(2)孔壁傾斜,此時如用補焊后的鉆頭(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造成卡鉆。預防和處理措施:

(1)經常檢查鉆頭直徑,如磨損超過規(guī)定(小于直徑 3 c m)時應及時補焊。

(2)發(fā)生卡鉆后,應查清被卡的位置和性質,不可強提硬拉,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,此時可放松并搖動大繩使鉆頭慢動或轉動并往上拉。

(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鉆頭使之下落,轉動一定角度再上提。

(5)鉆頭在孔底被卡住時,先用吸泥機吸泥并清除鉆渣,然后再提起鉆頭。如采取強提必須加上保護繩,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砂或粉砂層時,由于滲水量大,孔內水頭高度不夠。

(2)地層受到鉆頭沖擊震動容易發(fā)生流砂。流砂使鉆速減慢,嚴重者會導致鉆孔被流砂回填。

預防及處理措施:

發(fā)生流砂時,應提高孔內水位,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,為防止坍孔,必須安裝深護筒穿越流砂層。

4 結 語

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