劉冠南

（中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山 064000 ）

隨著近年來國家對環(huán)保要求的不斷提高，如何安全、整潔、文明、快速地完成施工，成為各施工單位的新標(biāo)準(zhǔn)。身為“十五”期間國家重點(diǎn)發(fā)展的十大建筑機(jī)械設(shè)備之一的旋挖鉆機(jī)，憑借安全、環(huán)保、高效、便捷、質(zhì)量高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地應(yīng)用在基礎(chǔ)工程施工現(xiàn)場[1]。然而旋挖鉆機(jī)在為各施工單位創(chuàng)造利益的同時(shí)，施工過程也會出現(xiàn)一些常見問題，如果不能及時(shí)有效地處理，可能會對施工單位造成一定的經(jīng)濟(jì)損失[2]。基于此，筆者通過現(xiàn)場施工和管理經(jīng)歷以及與同行間的交流，總結(jié)了旋挖鉆機(jī)成孔可能遇到的常見問題，并針對具體問題提出相應(yīng)的預(yù)防措施及處理方法，以期對工程施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度的提升有所幫助。

旋挖鉆機(jī)成孔常見問題主要分為兩大類：機(jī)械問題和成孔質(zhì)量問題。不論是哪類問題，歸根結(jié)底都是由鉆具和鉆桿引起的[3]。實(shí)際施工中要解決的主要問題也是圍繞鉆具和鉆桿展開。由于鉆桿和鉆具的型號多種多樣，在此列舉較為常見的型號。

1 機(jī)械事故預(yù)防與處理

1.1 卡鉆

1.1.1 卡鉆的主要原因

①鉆機(jī)鉆桿轉(zhuǎn)動速度太快，帶動泥漿沖刷孔壁造成護(hù)壁變薄形成坍塌；或者單次鉆進(jìn)深度超深，無法及時(shí)護(hù)壁；再有鉆具內(nèi)的鉆屑過滿，鉆屑從排水口擠出，鉆屑堵塞鉆具與孔壁之間的間隙形成卡鉆。②孔內(nèi)有孤石，使鉆進(jìn)時(shí)鉆具偏斜，導(dǎo)致徑向卡鉆。③鉆齒磨損，孔徑變小，導(dǎo)致鉆具筒身與孔壁之間的距離縮小而卡鉆。④鉆出的孔偏斜或彎曲，使孔壁無法與鉆桿平行，在提鉆與放鉆過程中導(dǎo)致卡鉆。⑤鉆出的孔坍塌導(dǎo)致鉆具被埋。⑥孔徑內(nèi)縮導(dǎo)致埋鉆。⑦提鉆過程中，底板自動打開造成卡鉆。

1.1.2 預(yù)防措施

①單次進(jìn)尺深度應(yīng)依據(jù)地質(zhì)情況，嚴(yán)格控制，不應(yīng)太深；一般不超過鉆具筒身的70%，如此可避免鉆屑從鉆具上方孔口處被擠出，阻塞鉆具的筒壁和孔壁之間形成較大的摩阻力[4]。②在碎石土層鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)放緩，防止孔內(nèi)泥漿高速沖刷孔壁，以至孔壁掉塊（孤石等）卡住鉆具。③提鉆時(shí)，提鉆速度不宜太快，同時(shí)應(yīng)緩慢轉(zhuǎn)動鉆桿以防孔壁有探出的異物或者縮孔卡住鉆具[5]。④鉆具使用過程中，每次提鉆上來，都要檢查鉆齒的磨損程度，及時(shí)更換、修復(fù)或補(bǔ)焊；檢查筒身耐磨鍵條的厚度，及時(shí)更換或補(bǔ)焊，保證樁徑，同時(shí)應(yīng)確保鉆具連接銷緊固，避免意外脫落；在大型鉆具上自行配備打撈繩，以便在卡鉆發(fā)生時(shí)，方便處理[6]。⑤每天檢查鉆具內(nèi)部的鏈接部件，及時(shí)更換、維修。避免底板脫落、自動打開等現(xiàn)象。

1.1.3 處理方法

①卡鉆發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)停止動作，切勿生拉硬拽，避免連接銷或鋼絲繩斷裂，造成二次事故，應(yīng)在卡鉆的開始位置，反復(fù)提放鉆具，同時(shí)正反循環(huán)轉(zhuǎn)動鉆具并調(diào)整鉆桿方位使異物脫離、松動、掉落后再提起鉆具[7]。②如果單憑鉆機(jī)自身無法提出鉆具還可通過以下方法提出鉆具：a.加大提拔力法：用大噸位吊車（見圖1）或千斤頂（見圖2）協(xié)助鉆機(jī)提拔，此為最常用的方法，大部分卡鉆問題都可用此方法解決。b.直接法：此法適用于發(fā)生卡鉆的位置較淺或地下水位較低時(shí)，用挖掘機(jī)（一般為長臂）直接挖掘到卡鉆位置，此法要求場地寬闊、地質(zhì)疏松；也可用護(hù)筒水泥護(hù)壁人工挖掘到卡鉆位置，此法速度慢、花費(fèi)較高。c.高壓疏通法：此法在沖擊鉆卡鉆中普遍應(yīng)用，采用導(dǎo)管（見圖3）和空壓機(jī)向卡鉆部位沖漿、用水沖孔或反復(fù)循環(huán)等方法，清理鉆筒周圍的鉆屑，然后配合吊車等提鉆。此法對泥漿濃度和地層有一定要求，要防止沖漿過程中造成塌孔[7]。d.爆破法：此法在沖擊鉆卡鉆中普遍應(yīng)用，也可應(yīng)用于旋挖鉆機(jī)。但不建議使用，因?yàn)闆_擊鉆鉆孔孔壁堅(jiān)實(shí)，一般震動不會塌孔，而旋挖鉆機(jī)成孔較松散，且爆破產(chǎn)生的碎屑可能導(dǎo)致埋鉆。

圖1 吊車協(xié)助提拔

圖2 千斤頂協(xié)助提拔

圖3 導(dǎo)管沖漿

1.2 埋（掉）鉆

1.2.1 埋（掉)鉆的主要原因

①泥漿濃度不夠，鉆進(jìn)進(jìn)尺太多，泥漿護(hù)壁不及時(shí)造成塌孔埋鉆。②提拔力過大或鉆桿問題造成砸桿，將鋼絲繩拉斷或連接銷剪斷。③鉆具與鉆桿連接處或鉆桿強(qiáng)度不夠?qū)е聰嗔岩鸬翥@。④鉆具、鉆桿、鋼絲繩、提引器之間的連接銷脫落，或提引器保養(yǎng)不到位，損壞分離導(dǎo)致掉鉆。

1.2.2 預(yù)防措施

①放短單次進(jìn)尺長度，地層不穩(wěn)定尤其是砂層、泥巖層、回填層時(shí)，用加長護(hù)筒，如果不行還可輔以高濃度泥漿護(hù)壁、全護(hù)筒跟進(jìn)等方法。②控制加壓壓力，保證孔的垂直度；提鉆時(shí)注意觀察主卷揚(yáng)壓力表，機(jī)身晃動幅度，聽發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，如發(fā)現(xiàn)壓力突然增加、鉆機(jī)明顯晃動、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速明顯降低時(shí)，及時(shí)停止提鉆，調(diào)整鉆桿位置。③經(jīng)常檢查各處連接銷的緊固、鋼絲繩狀況，檢查鉆具、鉆桿有無裂縫或變形，及時(shí)修補(bǔ)、更換，鋼絲繩如有斷絲或累計(jì)成孔3000米應(yīng)立即更換。④提引器如損壞會導(dǎo)致鋼絲繩無法退勁，導(dǎo)致鋼絲繩壽命大大減少而引發(fā)斷裂，造成砸桿，對鉆桿、動力頭、鉆具、人員等造成重大危害。應(yīng)每天檢查、保養(yǎng)提引器，發(fā)現(xiàn)提引器狀況不好要及時(shí)維修或更換。

1.2.3 處理方法

①如遇掉鉆現(xiàn)象可嘗試以下處理方法：a.掉鉆打撈的最大難點(diǎn)是如何固定鉆具。如果鉆具和鉆桿連在一起，可直接打撈；如果鉆具和鉆桿分開，鉆具打撈環(huán)的可用打撈勾打撈，鉆具位置較淺、地層穩(wěn)定可進(jìn)行人工掛鉤。b.如果是切削鉆，可用筒鉆或?qū)ｉT打撈工具，旋轉(zhuǎn)鉆桿使其與鉆具卡緊并一起上提。c.如果取不出鉆具且無法變更設(shè)計(jì)樁位，只能采用沖擊鉆將鉆具打碎，再用磁力打撈器將碎片清理出孔。

②如遇埋鉆現(xiàn)象可嘗試以下處理方法：埋鉆一般是鉆具與鉆桿一同被埋孔內(nèi)，這種情況的處理方法與卡鉆的方法基本一致，可參照卡鉆處理方法。如工期緊張、打撈成本較高，可經(jīng)設(shè)計(jì)部門同意將原來的樁位廢止回填，重新調(diào)整樁位。

1.3 鉆桿斷裂

1.3.1 鉆桿斷裂（見圖4）主要原因

①鉆桿材質(zhì)太差無法與主機(jī)扭矩相匹配；②選取的鉆具、鉆進(jìn)方式不對；③卸土方法不當(dāng)；④鉆桿使用時(shí)間過長，未及時(shí)檢查保養(yǎng)，使鉆桿存在隱患。

圖4 斷裂的鉆桿

1.3.2 預(yù)防措施

①選擇材質(zhì)與鉆機(jī)扭矩相匹配的鉆桿，經(jīng)常檢查鉆桿，及時(shí)修理、更換；②不同地質(zhì)選取相對應(yīng)的方法，如鉆具、轉(zhuǎn)速、進(jìn)尺方法、鉆進(jìn)壓力等；③甩土不要過猛，過猛不僅會對鉆桿結(jié)構(gòu)造成損傷，還會產(chǎn)生巨大噪音，導(dǎo)致村莊等人口密集地區(qū)夜間無法施工等影響；④鉆機(jī)每次開工前都應(yīng)將鉆桿拆開，逐一檢查、及時(shí)維修保養(yǎng)。

2 成孔質(zhì)量問題預(yù)防與處理

2.1 鉆孔傾斜（鉆孔彎曲）

2.1.1 鉆孔傾斜（鉆孔彎曲）的主要原因

（1）鉆機(jī)使用過程中各部位精度降低引起孔斜；（2）地質(zhì)原因引起孔斜；（3）鉆進(jìn)方案選擇錯(cuò)誤以及操作手經(jīng)驗(yàn)太少。

2.1.2 預(yù)防措施及處理方法

①預(yù)防措施：a.針對鉆機(jī)自身，經(jīng)常維護(hù)保證各部件功能正常，桅桿的垂直度每周進(jìn)行校正,存在偏差要及時(shí)調(diào)節(jié)。b.針對地質(zhì)，不同地層有不同的鉆進(jìn)工藝，不能一概而論。如遇斜巖面時(shí)，采用“減壓鉆進(jìn)”的方法，控制鉆進(jìn)壓力避免壓力過大造成側(cè)滑；如巖層硬度大，就要選用筒鉆鉆進(jìn)（見圖5）。

圖5 筒鉆鉆進(jìn)斜巖示意

②樁位如遇孤石的處理方法：a.選用合適的鉆具，例如飄石區(qū)用筒鉆、雙筒等鉆具，超大孤石根據(jù)鉆桿的擺動判斷孤石所在位置采用螺旋鉆具撈取等。b.遇到探頭石，可用“減壓鉆進(jìn)”的方法切除；如遇硬度和直徑較大的探頭石，可硬化探頭石所在區(qū)域來平衡探頭石區(qū)域的硬度，硬度基本一致后用鉆巖的方法鉆進(jìn)。

2.2 塌孔與超方

2.2.1 塌孔與超方的主要種類

主要分為：泥漿護(hù)壁破裂塌孔、操作失誤塌孔、支撐破壞塌孔、地下河沖刷塌孔、機(jī)械振動。

2.2.2 塌孔與超方的原因

①泥漿調(diào)配不到位，護(hù)壁效果太差；②地質(zhì)原因引起塌孔，如回填未壓實(shí)、有地下河、地下涌水等；③操作不當(dāng)、進(jìn)尺太多、提鉆太快等原因引起塌孔；④客觀原因造成，如放置時(shí)間太久、偶遇大雨沖刷、靠近路邊震動頻繁等。

2.2.3 預(yù)防措施與處理方法

①原地層發(fā)生塌孔時(shí)，通常采用泥漿進(jìn)行護(hù)壁（加大泥漿比重、保證泥漿液面位置、控制孔壁內(nèi)側(cè)壓力）；②選擇合理的鉆進(jìn)工藝；③錯(cuò)開與大型機(jī)械的作業(yè)時(shí)間，灌注后樁孔5m內(nèi)及8小時(shí)混凝土初凝前大型機(jī)械不可通過；④全護(hù)筒跟進(jìn)直至不會塌方地層；⑤淤泥層為防止塌孔，可用砼預(yù)先硬化樁位(見圖6），也可用于已發(fā)生塌陷的孔，在塌陷位置進(jìn)行硬化后再重新鉆孔。

2.3 縮徑

2.3.1 縮徑的原因

縮徑的原因主要是孔壁的兩側(cè)產(chǎn)生壓差，孔壁外的壓力大于孔壁內(nèi)的壓力，使孔壁內(nèi)縮。如淤泥地層、粘土地層、含水量較高的粉質(zhì)粘土地層等，由于地層存在一定的流塑性，若泥漿比重過低就會造成壓差，同時(shí)以上地層在提鉆過程中，會產(chǎn)生抽吸現(xiàn)象，造成壓差。

2.3.2 縮孔檢查

用檢孔器進(jìn)行檢查。在設(shè)計(jì)探孔器時(shí)，應(yīng)充分考慮探孔時(shí)檢孔器受到泥漿的浮力、與孔壁間的摩擦力、孔壁凹凸不平對探孔器的支撐力等因素，對檢孔器的重量、直徑、長度的影響；成孔后檢測，根據(jù)探孔器的深度可判斷此處是否發(fā)生縮孔、彎曲、到達(dá)指定深度等。

2.3.3 預(yù)防措施與處理方法

①配置密度和粘度較高的泥漿平衡孔壁的水平壓力；②鉆進(jìn)到易縮頸位置時(shí)放慢進(jìn)尺速度，鉆完后緩慢提起鉆具并慢速旋轉(zhuǎn)鉆桿重新掃孔；③選用帶有排水孔的鉆具（見圖7），加大保護(hù)鍵條的厚度，促進(jìn)泥漿在鉆具上下流動，防止產(chǎn)生抽吸現(xiàn)象。

3 結(jié)論

旋挖鉆機(jī)在實(shí)際施工中發(fā)生的問題多種多樣，不能一概而論。在選取處理方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮機(jī)械及成孔因素，則優(yōu)選取安全方案，避免造成二次問題。因此，施工過程中的各種預(yù)防措施應(yīng)積極實(shí)施，勤檢查、勤保養(yǎng)、勤修理，將問題扼殺在搖籃。

圖6 硬化樁位示意

圖7 鉆具排水孔