灌注樁沖擊鉆卡鉆原因分析及處理措施

摘要：沖擊鉆錐鉆孔施工工藝在工程樁基礎施工中被廣泛運用，但很難避免卡鉆現象。本文結合欽北鐵路6#橋鉆孔施工出現的卡鉆現象，簡要介紹卡鉆的原因及處理預防措施。

關鍵詞：沖擊鉆灌注樁 卡鉆 原因分析 處理方法 預防措施

沖擊鉆錐鉆孔施工工藝具有適用地質廣泛，包括黏性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、巖石等，且施工安全，設備簡單，在樁基礎施工特別是針對巖石地質的鉆孔中被廣泛運用。但由于其鉆具與鉆機架為柔性連接，鉆錐重量大，受操作人員施工經驗影響大等因素，容易出現卡鉆、掉鉆等事故，從而影響施工進度和施工安全。

1 卡鉆原因分析

1.1 鉆孔形成梅花孔（或稱十字孔），沖錐被狹窄部位卡住。所謂梅花孔即在沖擊鉆鉆進時，沖成的孔不圓而形成梅花狀。梅花孔形成的原因有以下幾種：①鉆錐轉向裝置失靈，以致沖鉆不轉動，總在一個方向上下沖擊；②泥漿相對密度和粘度過高，沖擊轉動阻力太大，鉆頭轉動困難；③操作時鋼絲繩太松或沖程太小，沖錐剛提起又落下，鉆頭轉動時間不充分或轉動很小，改換不了沖擊位置；④有非勻質地層，如漂卵石層、堆積層等易出現探頭石，造成局部孔壁凸進，成孔不圓。

1.2 未及時補焊沖錐，鉆孔直徑逐漸變小，產生縮孔。而補焊后的沖錐大了，又用高沖程猛擊，極易發生卡鉆。

1.3 伸入孔內不大的探頭石未被擊碎，卡住錐腳或錐頂。

1.4 孔口掉下石塊或其他物件，卡住沖錐。

1.5 在粘土層中沖擊的沖程太高，泥漿太稠，以致沖錐被吸住。

1.6 大繩松放太多，沖錐傾倒，頂住孔壁。

2卡鉆處理方法

處理卡鉆應先弄清情況，針對卡鉆原因進行處理。宜待沖錐有松動后方可用力上提，不可盲動，以免造成越卡越緊。通常處理方法有以下幾種：

2.1 當為梅花卡鉆時，若錐頭向下有活動余地，可使鉆頭向下活動并轉動至孔徑較大方向提起鉆頭。也可松一下鋼絲繩，使鉆錐轉動一個角度，有可能將鉆錐提出。

2.2 卡鉆不宜強提以防坍孔、埋鉆。宜用由下向上頂撞的辦法，輕打卡點的石頭，有時使鉆頭上下活動，也能脫離卡點或使掉入的石塊落下。

2.3 用較粗的鋼絲繩帶打撈鉤或打撈繩放進孔內，將沖錐勾住后，與大繩同時提動。或交替提動，并多次上下、左右擺動試探，有時能將沖錐提出。

2.4 在打撈過程中，要繼續攪拌泥漿，防止沉淀埋鉆。

2.5 用其他工具，如小的沖錐、小掏渣筒等下到孔內沖擊，將卡錐的石塊擠進孔壁，或把沖錐碰活動脫離卡點后，再將沖錐提出。但要穩住大繩以免沖錐突然下落。

2.6 用壓縮空氣管或高壓水管下入孔內，對準卡錐一側或吸錐處適當沖射一些時候，使點松動后強行提出。

2.7 使用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭拔正。

2.8 用以上的方法提升卡錐無效時，可試用水下爆破提錐法。將防水炸藥（少于1Kg）放于孔內，沿錐的滑槽放到錐底，而后引爆，震松卡錐，再用卷揚機和鏈滑車同時提拉，一般能將錐提出。

2.9 嚴重卡鉆時，采取冰凍孔樁四周、人工下孔清阻等特殊方法。

3卡鉆預防措施

3.1加強人員培訓，熟悉施工工藝，按部就班，不能急于求成，從而降低人為因素的影響。

3.2 應經常檢查轉向裝置的靈活性，即使修理或更換失靈的轉向裝置。

3.3 選用適當粘度和相對密度的泥漿，切不可太稠或太稀。既保證護壁安全，又要保證充分翻渣且不增加鉆錐的旋轉阻力，并適時掏渣。

3.4 用低沖程時，每沖擊一段換用高一些的沖程沖擊，交替沖擊修正孔形。

3.5 出現梅花孔后，可用片石，卵石混合粘土回填鉆孔，重新沖擊。

3.6 經常檢查孔的幾何尺寸，一般用8號鐵絲圈在鉆錐底外側，點焊固定，將鉆錐放入孔中再提出泥漿液面，觀察鐵絲變形情況，變形過大則說明孔壁不圓，應該采取措施洗孔。

3.7 沖孔過程中隨時注意觀察鉆錐吊繩的運動軌跡，下鉆錐時鋼繩有偏彈、移位現象，即是梅花孔形成的先兆，極容易卡鉆。

3.8 為了防止縮孔應及時修補磨損鉆頭，使用失水率小的優質泥漿護壁并須快轉慢進，并復鉆二三次；或者使用卷揚機吊住鉆錐上下、左右反復掃孔以擴大孔徑，直徑至使發生縮孔部位達到設計孔要求為止。

4 工程實例

欽北鐵路6#橋位于廣西省省欽州至北海客運鐵路2標段，橫跨欽北高速公路。主橋上部構造為106＋200＋106m預應力混凝土連續鋼構箱梁，采用雙薄壁空心墩型式。主橋16、17、18號墩的基礎工程為20根Φ240cm的群樁基礎，端承樁樁深37m。原施工方案擬采用人工挖孔，試驗開挖樁孔2根，樁挖至13m后，滲水大，導致施工速度緩慢，選用沖擊鉆鉆孔。

地質情況：地表下(0～9)m為強風化灰巖，(9-21)m為中風化灰巖，抗壓強度19Mpa，(21～37)m為白云巖，抗壓強度34Mpa。

設備準備：根據地質狀況，選用沖擊錐鉆機成孔，其主卷揚機額定拉力10t；鉆錐五瓣齒梅花形，鉆錐頂之下0.5m處加繞鉆一圈的打撈環；拉鉆鋼絲繩產地日本，直徑28mm；鉆機吊臂高9m；機架重量12T。

場地準備：施工前首先整平場地，控制地表高程為孔樁頂高程加1.2m。接著埋設護筒，護筒采用人工挖孔鋼筋混凝土現場澆注，護筒直徑2.6m，護筒混凝土標號C30。鉆機安裝，場地表面鋪0.3m石渣或碎石硬化，再支墊枕木安裝鉆機，確保鉆機穩定不下沉、傾斜。開孔前用全站儀精確放樣，在護筒壁上埋設定位鋼筋，定期檢查大繩中心偏位。

在鉆孔施工期間，出現多次卡鉆現象，較為嚴重的有兩次，處理過程如下：

4.1 第17-11號樁孔鉆至17.5m深時，檢查鉆具完畢放鉆下孔時卡鉆。經過原因分析：鉆機在鉆進時，鉆錐上提高度過高，每次都達到4m以上，造成沖進速度過快，孔壁探頭石清洗不干凈，形成梅花孔。現場采取了如下措施：①卷揚機拉提：卷揚機重復提鉆錐，并配以將鋼絲繩左右拔移、旋轉，沒有效果；②使用撈鉤打撈：勾住鉆錐周邊的鋼絲繩圈打撈環，再用卷揚機重復提鉆錐，調用25t吊車近距離起吊，沒有效果；③使用小鉆錐沖擊：用1.5m直徑的小沖擊錐放入孔內，沖擊卡住的鉆錐，卡住的鉆錐下移了10cm，但沒有再動；④用炸藥爆炸振動：用上方法取鉆錐共耗時兩天，期間鋼絲繩拉斷兩根，沒能將鉆錐提起來，后仔細分析了地質資料，在樁孔周圍地表9m以下都是完整灰巖，決定使用小防水藥包（3節）爆破方法松動鉆錐。先用測繩準確測量鉆錐的位置，沿錐的滑槽放到錐底，依靠爆炸的強大振力抖動鉆錐擠壓樁孔周圍孔壁巖石，同時在炸藥爆炸時用卷揚機拉緊鉆錐，炸藥引爆后，鉆錐終于被提起來。

4.2 第17-5號樁孔鉆至12.5m深時，鉆錐在上提3m往下沖時，碰撞孔壁傾翻了90度，橫臥于孔底的最深處，鉆錐的錐齒和錘頭分別卡在樁孔的兩側，在三天的時間內使用了各種方法，未能將鉆錐取出。后查看施工記錄：在鉆進土層時，由于工人一味追求施工速度，在12小時內沖孔了8m，泥漿稀釋速度慢，沖孔泥漿比重很高（查施工記錄為1.45）。鉆錐在沖進時基本沒有旋轉，鉆錐的梅花齒將孔壁土拉出5道深槽，鉆錐在沖進上提和下落時都以土槽為軌道上下運動，形成了嚴重的梅花孔。進入巖石層，鉆錐在傾翻后，鉆頭和鉆齒卡在兩邊突出的巖石下。

由于孔深不太深，經研究決定采取人工清除阻礙的方法。具體方法有下：焊接制作鋼筋籠（鋼筋籠直徑238cm，長13m，Φ28主筋間距10cm，螺旋鋼筋間距10cm），用吊車將鋼筋籠放入孔內支撐護壁，鋼筋籠的底部與鉆錐最高處接觸。同時準備四臺泥漿泵并制作了兩池比重較高的泥漿（比重1.4），其中兩臺泥漿泵安裝在泥漿池內（當抽干泥漿的樁孔有坍塌現象時及時回漿護壁），將泵管接至孔口；另兩臺泥漿泵從鋼筋籠中放入孔底，開啟孔中的泥漿泵將孔內的泥漿液面抽至鉆錐以下。經過觀察護壁穩定的情況下，由人工使用風鎬鑿掉阻擋的巖石，卷揚機拉提鉆錐頭，將鉆錐取出。

為消除梅花孔，回填片石混合粘土至形成梅花孔的起點，重新沖孔，卡鉆現象消除。

5 結語

沖擊鉆鉆孔的卡鉆現象在施工中很難避免的，但大多數都是因為人為的因素造成的。急于求成，一味追求進度，反而因此影響進度并造成不必要的浪費。施工技術管理人員應熟悉施工工藝，堅持以“預防為主，處理為輔”的原則精心組織施工。

參考文獻：

[1]成永裕，臧洪林，蔡紹忠等.《公路施工手冊》橋涵分冊.人民交通出版社.2000年1月.

[2]張之強等.《公路工程管理與實務》.中國建筑工業出版社.2004年5月.