張勁松，晏紹禮，左桂四，李曉珍

（中南勘察基礎(chǔ)工程有限公司，湖北 武漢 430000）

旋挖鉆工藝因其施工速度快、環(huán)保、價(jià)格低廉的特點(diǎn)而在樁基工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)由于準(zhǔn)備不充分、對(duì)地層了解不徹底、施工水平低下等原因，施工過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的施工事故，從而造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。尤其是施工過(guò)程中的埋鉆事故，若處理不當(dāng)將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)損失和鉆機(jī)的工效損失[1]。據(jù)近年來(lái)此類工程的實(shí)踐情況看，埋鉆是該工藝較為常見的事故，發(fā)生的頻率和處理難度較高，損失較大。

1 工程概述

西安東南三環(huán)連接線某標(biāo)段是西安東三環(huán)和西三環(huán)連接段的一部分，主路線均為高架橋，由于地勢(shì)起伏較大，部分橋面的雨水設(shè)計(jì)用一排水溝流至地表，排水溝下胸墻基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁[2]。胸墻2-6#樁設(shè)計(jì)孔徑Ф800，孔深31.7m。施工場(chǎng)區(qū)位于主橋的北面，西面是一于垂直的挖掘邊坡，其余兩邊堆砌著旋挖鉆施工開挖的軟弱渣土，主橋邊有一條可通往施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)道路。鉆機(jī)可利用的施工區(qū)域約為10m＊10m見方。（見下圖）

圖1

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

2.1 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

見圖2。

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)的地下水主要為上層滯水及承壓水，施工期間地下水距自然地面8m。

圖2

3 施工過(guò)程簡(jiǎn)介

某日上午10開鉆，下午3點(diǎn)操作手估計(jì)鉆孔施工至30m左右，請(qǐng)技術(shù)員測(cè)孔深，測(cè)繩實(shí)測(cè)孔深為30m。技術(shù)員吩咐再施工兩回次終孔[3]。但主機(jī)手在后期幾個(gè)回次施工中，鉆筒都無(wú)法取上泥土，最后想通過(guò)多挖，裝滿鉆筒方式來(lái)取土，但在往下旋轉(zhuǎn)施工時(shí)，鉆桿突然無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，也無(wú)法上下患動(dòng)。此時(shí)測(cè)得孔深為29m。

4 事故產(chǎn)生原因分析

（1）施工用意大利土力R620鉆機(jī)最大鉆進(jìn)深度62m，最大施工孔徑Ф2000。用此型號(hào)鉆機(jī)施工Ф800鉆孔能滿足施工要求。但經(jīng)專業(yè)維修人員檢修發(fā)現(xiàn)主卷?yè)P(yáng)的兩個(gè)液壓鎖都有不同程度泄露，從而導(dǎo)致主卷?yè)P(yáng)的提升力損失。主機(jī)手后來(lái)也反應(yīng)總感覺鉆機(jī)提升力低、扭矩小。

（2）深度計(jì)損壞，操作手無(wú)法準(zhǔn)確知道上一回次鉆孔深度（系統(tǒng)誤差除外），也不能準(zhǔn)確知道本回次實(shí)際進(jìn)尺有多少，只能通過(guò)主卷?yè)P(yáng)的鋼絲繩走尺來(lái)估計(jì)，實(shí)際誤差相當(dāng)大。

（3）不按正規(guī)程序施工，施工過(guò)程中沒有挖泥漿池，孔內(nèi)水頭保持是通過(guò)砂土中的承壓水外流來(lái)提供。孔內(nèi)承壓水從孔壁四周流出的過(guò)程中，相應(yīng)的細(xì)砂必會(huì)隨之流出。特別是在砂層與土層的交界處，流出的細(xì)砂直接隨著水份流入鉆筒與孔壁之間，從而形成了對(duì)鉆筒的包裹，阻礙鉆筒的轉(zhuǎn)動(dòng)和上下提升。后期處理過(guò)程中實(shí)測(cè)孔深35m，從地層上看，埋鉆位置正好是從砂層進(jìn)入粘性土中，鉆筒頂在細(xì)砂與粘土的交界處。

（4）鉆筒不合適，Ф800鉆筒由于長(zhǎng)期未使用，銹蝕相當(dāng)嚴(yán)重；同時(shí)鉆頭變形相當(dāng)大，底蓋與筒體的縫隙達(dá)到5cm。因而施工過(guò)程中有相當(dāng)多的泥泥從鉆筒底的縫隙中泄漏。再通過(guò)鉆筒上下取土運(yùn)動(dòng)，對(duì)孔內(nèi)泥漿與四周流出的泥砂進(jìn)行攪和，從而使鉆孔內(nèi)的泥漿濃度相當(dāng)大，含砂率也相當(dāng)高。因而測(cè)孔深時(shí)，技術(shù)員采用比平時(shí)加重一倍重量的測(cè)鍾仍無(wú)法測(cè)到孔底。事故發(fā)生后。實(shí)測(cè)孔深29m，而實(shí)際孔深達(dá)到34m（均為鉆筒頂深度）。

5 鉆事故處理難點(diǎn)

①場(chǎng)地狹窄,埋鉆事故旋挖鉆機(jī)又占據(jù)一塊場(chǎng)地,其它大型機(jī)械根本無(wú)法進(jìn)場(chǎng)；②孔徑小，鉆孔直徑Ф800，而旋挖鉆機(jī)第一節(jié)鉆桿直徑就有Ф600，鉆桿與鉆孔外徑平均間隙不到10cm；③施工資料不完善，不能準(zhǔn)確判斷鉆筒具體位置。

6 幾種不成功的處理措施

出現(xiàn)埋鉆事故首先想到用大噸位吊車強(qiáng)力起吊，受場(chǎng)地限制，大型吊車無(wú)法就位。本次采用的是用35噸吊車，配合500型裝載機(jī)、鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)三種設(shè)備同時(shí)起吊。未能起拔動(dòng)鉆桿。此法處理不成功。

（1）人工挖孔。①采用此方案思路：西安是一個(gè)嚴(yán)重缺水城市。②此方案實(shí)施的結(jié)果：在14m～16m砂層涌水量太大，護(hù)壁無(wú)法形成，人工無(wú)法向下開挖。此法處理不成功。

（2）用旋挖鉆機(jī)在四周成孔。①其目的是清除鉆筒頂部及鉆筒四周局部土體，減少鉆筒的提升阻力。②實(shí)際開挖情況：實(shí)際施工情況：在原埋鉆鉆孔旁共施工了四個(gè)鉆孔，孔深38m～40m，超過(guò)原鉆孔3m～5m，孔徑1200，在施工過(guò)程中，每個(gè)處理孔成孔后，通過(guò)鉆機(jī)主動(dòng)鉆桿前伸，成孔處理事故鉆機(jī)的鉆筒挨著事故鉆機(jī)鉆桿下刮埋鉆鉆筒上的泥土，基本可以保證處理鉆孔邊所埋鉆筒上無(wú)泥土。③實(shí)施的結(jié)果：施工過(guò)程中，由于處理鉆孔一邊有土體，另一邊懸空，施工過(guò)程中的泥土大部分滑到事故鉆孔中，鉆筒內(nèi)基本上取不出土。旋挖處理施工在34m處能明顯感覺到事故鉆筒，說(shuō)明埋鉆孔孔深在35m。四個(gè)處理孔施工完畢，事故鉆孔孔深由處理前的14m變?yōu)樘幚砗蟮?8m。顯然沒達(dá)到清除鉆筒頂部及鉆筒四周局部土體的目的。

7 成功的處理方案

7.1 采用此方案思路

①施工孔深已達(dá)到設(shè)計(jì)孔深；孔深滿足設(shè)計(jì)要求，不得已條件下可以放棄所埋鉆筒，僅撈出鉆桿；②在主動(dòng)鉆桿減振片處割斷鉆桿，基本不影響鉆桿以后的使用。③利用大直徑內(nèi)管，窄翼片沖擊鉆頭套在旋挖鉆桿內(nèi)沖擊成孔，到達(dá)鉆筒位置后，可能會(huì)沖開鉆筒四周的包裹泥土，從而可以提出鉆桿。

7.2 方案的實(shí)施

（1）鉆頭的加工要求：①鉆頭重量不得少于1.5噸,以保證施工的進(jìn)度的質(zhì)量；②翼片不宜過(guò)厚，以保證施工過(guò)程中鉆孔的垂直度（旋挖處理孔回填土強(qiáng)度明顯低于未處理孔壁處土層強(qiáng)度）、鉆頭強(qiáng)度和鉆頭不變形。

（2）鉆頭的設(shè)計(jì)及加工。見圖3。

（3）沖擊成孔過(guò)程：某年3月25日開始施工，采用常規(guī)的ZDD沖擊鉆機(jī)，泵吸反循環(huán)清孔。兩班人員24小時(shí)不間斷施工，施工過(guò)程中，未感覺到明顯異常情況。至3月25日，僅3天便施工到35米。此時(shí)施工人員嘗試用鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)提升旋挖鉆桿，感覺鉆桿明顯上升，說(shuō)明鉆桿已松動(dòng)。然后采用吊車分級(jí)將鉆桿順暢地提出地面。

圖3

8 處理結(jié)果

①用自行設(shè)計(jì)的異形鉆頭，采用沖擊成孔工藝處理旋挖鉆埋鉆事故是可行的；②旋挖鉆埋鉆事故采取處理措施前必須仔細(xì)分析事故產(chǎn)生原因，以便采取恰當(dāng)?shù)奶幚矸桨?，減少處理費(fèi)用。③采用本方案處理埋鉆事故，在孔位回填前，應(yīng)將鉆桿擺放垂直后再固定回填，以減少后期施工中沖擊鉆頭對(duì)鉆桿的傷害。

9 處理埋鉆事故的思路及若干應(yīng)對(duì)方法

9.1 埋鉆事故可能導(dǎo)致的損失及處理的思路

按程度的大小，大口徑旋挖鉆機(jī)無(wú)循環(huán)鉆進(jìn)埋鉆事故可能出現(xiàn)的損失，依次是（由小而大）：損耗工時(shí)、損失鉆頭、樁孔報(bào)廢、鉆具損壞、二次事故。故處理事故的思路應(yīng)該是在保證不產(chǎn)生更大損失（完全不產(chǎn)生損失是不可能的）前提下采取相應(yīng)的處理方法。

9.2 若干埋鉆事故處理的方法

處理同類埋鉆事故的關(guān)鍵是疏通孔底與鉆頭上部之間的通道，對(duì)孔已較深的情形這尤為重要。圍繞這個(gè)問題可以采?。罕梦囱h(huán)清渣、高壓噴射法清孔、孔底爆破，也可以采用本例所創(chuàng)新的筒狀沖擊鉆頭“套鉆”擴(kuò)孔的方法。

10 結(jié)語(yǔ)

（1）使用旋挖鉆機(jī)，采取無(wú)循環(huán)鉆進(jìn)工藝施工大口徑樁孔，必然存在埋鉆等事故的風(fēng)險(xiǎn)，其中地層復(fù)雜是重要的原因。

（2）為減少在地層中埋鉆事故的發(fā)生，應(yīng)有針對(duì)性地制備泥漿，并改進(jìn)鉆具特別是鉆頭的形式。對(duì)鉆具（鉆頭）做針對(duì)性的設(shè)計(jì)根據(jù)本例及類似事故處理所反映出的問題，認(rèn)為在施工相應(yīng)地層時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)鉆具（鉆頭）做以下一些修正性的設(shè)計(jì)：①適當(dāng)增加鉆齒超出鉆頭壁的尺寸，以增大鉆頭壁與孔壁的間隙，降低沉渣完全糊堵的可能性。②如果鉆頭材質(zhì)、鉆頭外形允許時(shí)，可在鉆頭壁上設(shè)置內(nèi)凹直槽或螺旋槽（逆向鉆進(jìn)方向），其目的仍然是保證鉆頭上下部泥漿的貫通。③在鉆桿與鉆頭連接處設(shè)置應(yīng)急脫開機(jī)關(guān)。

（3）處理埋鉆事故應(yīng)遵循不產(chǎn)生更大損失的思路，適當(dāng)準(zhǔn)備一定的處理預(yù)案。