回旋钻钻孔时常遇事故的原因分析及预防处理
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摘要:回旋钻机在钻孔时经常遇到一些问题,本文对常遇问题进行分析,针对出现的问题提出预防措施。
关键词:钻孔 常遇问题 预防措施
桩基础以其设备简单、施工简便、应用广泛、适应性好、承载能力高、稳定性好、沉降量小而均匀、桩基的设计理论和计算方法有较大提高、技术成熟、工艺可靠等特点在桥梁基础施工中得到广泛应用,钻孔是桥梁桩基础施工的重要工序之一,直接影响全桥施工的质量和进度。因此,施工前根据钻孔施工中常见的一些事故问题,提前做好预防措施。
1、塌孔的原因分析
在钻孔过程中或成孔后孔壁坍塌,原因如下。(1)泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。(2)由于泥浆稠度小,护壁效果差,出现漏水;或护桶埋置较浅,周围封堵不密实而出现漏水;或护捅底部的黏土层厚度不足,护桶底部漏水等原因,造成泥浆水头高度不够,泥浆对孔壁压力小。(3)在松软砂层中进尺太快,泥浆护壁形成较慢,孔壁渗水。(4)操作不当,提升钻头或吊放钢筋笼时碰撞孔壁。(5)钻孔附近有大型设备作业,或有临时通行便道,车辆通行时产生振动。(6)钻孔时未连续作业,中途停钻时间较长 ,孔内水头未能保持在孔外水位或地下水位线以上2.0m,降低了水头对孔壁的压力。(7)清孔操作不当,供水管嘴直接冲刷孔壁,清孔时间过久,清孔后停顿时间过长。(8)由于出渣后未及时补充泥浆或水,或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
2、塌孔的预防措施
(1)应根据设计部门提供的地质勘探资料,针对地质情况的变化,选用适宜的泥浆比重、泥浆黏度、泥浆胶体率以及不同的钻进速度。如在松散砂层中钻孔时,选用较大相对密度、黏度、胶体率的泥浆或高质量泥浆,并适当降低进尺速度。(2)在旱地上埋置护桶时,对于砂类土应将护桶周围0.5～1.0范围内土挖除,夯增粘质土至护桶底0.5m以下,保证护桶稳固和防止地面水渗入。(3)水中振动沉入护桶时,应根据地质资料,将护桶穿过淤泥及透水层,护桶之间接头要密封好、防止漏水。(4)汛期或潮汐地区水位变化过大时,应采取升高护桶,增高水头,或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。(5)吊入钢筋笼、提升钻头时保持对准孔中心竖直,严防触及孔壁。(6)钻孔时要连续作业,无特殊情况,中途不得停钻。(7)清孔前,必须把浇筑准备工作做好。(8)清孔时应指定专人补浆(或水),保证孔内必要水头高度。供水时不得将水管直接插入孔壁。孔口附近不得聚集地表水。(9)钻孔时,桩位附近禁止车辆通行和大型设备作业,以免因产生振动作用而塌孔。
3、塌孔的处理措施
(1)如有轻微塌孔时,可采用增大泥浆相对密度,提高泥浆水位的措施,保证水头压力。(2)孔口坍塌严重时,应挖起护桶,重新按要求埋置后再钻孔。(3)如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘质土混合物到塌孔处以上1～2m。如塌孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。
二、钻孔偏斜的原因分析及预防处理措施
1、 钻孔偏斜的原因分析
(1)钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。(2)水上钻孔平台地基座不稳固,未处于水平位置状态,在钻孔过程中,钻机架发生不均匀变形。(3)在有倾斜的软硬地层交界处,岩面倾斜处钻进,或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进,钻头受力不均。(4)钻杆弯曲,接头不正。(5)钻孔中遇有较大的孤石或探头石。 2、 钻孔偏斜的预防措施
(1)钻机就位前,应对施工场地进行整平和压实,并把钻机安置水平,在钻进过程中,应经常检查,使钻机始终处于水平工作状态。水上钻孔时,钻机就位前必须进行安装验收,其平台要牢固、水平、钻机架要稳定。(2)安装钻机时要使转盘、底座水平、起重滑轮槽、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上,并经常检查校正。(3)由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大,必须在钻架上增设导向架,控制钻杆上的提引水龙头,使沿导向架对中钻进。(4)钻杆接头应逐个检查,及时调正,当主动杆弯曲时,要用千斤顶及时调直或废弃。(5)在有倾斜的软、硬地层钻进时,应吊着钻杆控制进尺,低速钻进,钻进过程应采用减压钻进,保持孔底承受的压力不超过钻杆、钻锥和压块重之和扣除浮力后的80%,以避免出现斜孔、扩孔和缩孔。(6)在旧建筑物附近施工时,应提前做好探测,如探测出有障碍物,则改用冲击钻进行施工。
3、 钻孔偏斜的处理措施
(1)当遇有探头石等障碍物时,可采用冲击钻冲击成孔。(2)当钻孔偏斜严重时,应回填粘土到偏斜处,待沉积密实后重新钻孔。
三、扩孔的原因分析及预防处理措施
1、 扩孔的原因分析
(1)在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大,易于出现扩孔。(2)遇软淤泥质或粉细砂土层,造成孔壁塌落而扩孔。(3)钻杆刚度疲劳或运转中局部受压弯曲,钻进较深时,旋转偏离桩轴线过大。(4)钻进中有杆式物体落入孔内,或土层夹有树枝类物体,随旋转钻头扩大孔径。
2、 扩孔的预防措施
(1)钻孔前应清理干净现场,防止杂物落入孔内。(2)采取减压法进钻。(3)经常检查钻杆,及时更换不合格钻杆。(4)钻孔过程中应平稳进尺,不能进尺太快,以防机具晃动引起扩孔。
3、扩孔的处理措施
出现扩孔时,根据产生扩孔的具体原因,采取不同的处理措施:
(1)当扩孔严重时,在孔内填入粘土。待沉淀密实后重钻。
(2)遇软淤泥质或粉细砂土层,造成孔壁塌落而扩孔时,应加大泥浆比重到1.2～1.3。
(3)钻进中有杆或物体落入孔内,或土层夹有树枝类物体,随旋转钻头而造成扩孔时,应及时清除杂物。
四、缩孔的原因分析及预防处理措施
1、 缩孔的原因分析
(1)由于地层中有软弱层,当钻孔通过该层时,软弱层在土压力的作用下,向孔内挤压形成缩孔。(2)钻头磨损严重,焊补不及时,严重磨损的钻头往往钻出比设计桩径小的孔。(3)由于地层中有软塑性土,遇水膨胀后使孔径缩小。
2、缩孔的预防和处理措施
(1)根据地质钻探资料及钻孔中的土质变化,若发现含有软塑性土时,使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进,并复钻二三次;或者经常扫孔。(2)经常检查钻头,当出现磨损时要及时补焊,再进行扩孔至设计桩径。(3)出现缩孔后,可用钻头反复扫孔,直至满足设计桩径为止。
总之,施工中遇到各种问题是不可避免的,要加强质量管理体系,严格岗位责任制度。施工人员应有高度责任感和较高的技术水平,严格执行施工规范,及早预防和发现问题。根据实际情况,在保证质量的前提下,迅速灵活机动地制定及时有效的处理措施。