冲击钻孔施工常见问题及预防、处理措施

冲击钻孔施工常见问题及预防 处冲击钻孔施工常见问题及预防 处 理措施理措施 1 前言 我国许多地区表土或软弱土覆盖层以下是岩层 通过理论 计算 嵌岩桩一般进入弱风化岩层 2 倍桩径深度 同时也有设 计为嵌岩 摩擦 桩的 由于冲击钻机在较高强度岩层中钻进比其它钻机具有优越 性 故得到了广泛应用 下面以高速公路施工实例 介绍冲击 钻施工常见问题及预防 处理措施 2 地质情况 33 墩 1 5m k48 185 桩底标高 43 3 地面以下 2 7m 为粘土 标高 4 0 1 3m 黄灰色 灰 黄色 可塑 部分软塑状态 中等 中偏高压缩性 属第四系 全新统冲积 海积成因 编号 1 1 层表土 钻孔桩推荐容许承 载力 0 100 140kpa 钻孔桩周土极限摩阻力 20 30kpa 下部有 10 8m 淤泥质粘土 标高 1 3 9 5m 灰色 深灰色 流塑 部分软塑状态 天然含水量高 空隙比高 抗 剪强度低 压缩性高 属第四系全新统海积 冲海积成因 编 号 1 2 层淤泥质粘土 推荐容许承载力 0 40 60kpa 桩 周土极限摩阻力 5 10kpa 下部有 3 6m 粘土 标高 9 5 13 1m 灰黄色 硬 塑 可塑状态 中等压缩性 属第四系上更新统 冲洪积成因 编号 3 1 层粘土 推荐容许承载力 0 200 240kpa 桩周 土极限摩阻力 50 60kpa 下部有 3 5m 亚粘土混粉砂 标高 13 1 16 6m 黄 色 灰黄色 中密 密实状态 属第四系上更新统 冲洪积成 因 编号 3 2 层亚砂土 推荐容许承载力 0 150 240kpa 桩周土极限摩阻力 40 50kpa 下部有 4 5m 中粗砂夹粘土 标高 16 6 21 1m 灰 黄色 中密 密实状态 属第四系上更新统 冲洪积成因 编 号 3 3 层粉细砂 推荐容许承载力 0 220 350kpa 桩周 土极限摩阻力 55 60kpa 下部有 5 8m 残积土夹碎石 标高 21 1 26 9m 灰 黄色 绿灰色 灰白色 亚粘土夹风化岩碎块 部分夹碎石 密实状态 低 中等压缩性 中密 密实状态 属第四系上更 新统 残积成因 编号 5 1 残积土夹碎石 推荐容许承载力 0 300 350kpa 桩周土极限摩阻力 60 80kpa 下部有 9 2m 全风化云母片麻岩 标高 26 9 36 1m 灰黄色 灰白色 棕灰色 浅绿色 编号 8a 1 层全风化云母片 麻岩 推荐容许承载力 0 300 350kpa 桩周土极限摩阻 力 75 80kpa 下部有 4 3m 强风化云母片麻岩 标高 36 1 40 4m 浅灰色 褐灰色 棕灰色 编号 8a 2 层强风化云母片麻岩 推 荐容许承载力 0 450 800kpa 桩周土极限摩阻力 80 150kpa 下部有 5 7m 弱风化云母片麻岩 标高 40 4 46 1m 灰白色 褐灰色 编号 8a 3 层弱风化云母片麻岩 推荐容许承 载力 0 1100 1800kpa 桩周土极限摩阻力 140 260kpa 3 冲击钻施工特点 冲击钻成孔灌注系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头 又称冲锤 上下往复冲击 将硬质土或岩层破碎成孔 部分 碎渣和泥浆挤入孔壁中 大部分成为泥渣 用淘渣筒掏出成孔 然后再灌注混凝土成桩 冲击钻施工特点 设备构造简单 适用范围广 操作方便 所成孔壁较坚实 稳定 塌孔少 不受施工场地限制 无噪声 和振动影响等 适用于黄土 粘性土 粉质粘土 人工杂填土 坚硬土层 含有孤石的砂砾石层 漂石层 岩层 因此被广泛 地采用 弱风化云母片麻岩中每小时可钻进 7 10cm 4 存在问题 4 1 护筒下陷 移位 钢丝绳断裂 钻头销子断裂 卡钻 孔壁坍塌 孔壁倾斜 4 2 桩端持力层判别错误 4 3 终孔后发现孔深不够 探孔器不能顺利到达孔底 4 4 钢筋笼焊接质量不高 速度慢 中心定位不准 个别 上浮 掉入孔中 4 5 首盘砼没封住底 导管中进入泥浆 断桩 桩身夹泥 导管堵管或下料困难 掉入孔中 4 6 砼超方 5 原因分析 预防处理措施 5 1 护筒下陷 移位 1 原因分析 直径太小 埋设不密实 埋设护筒时挖除全部土 开钻进 尺过快 钻孔时提升钻头时触动护筒 孔中顶部泥浆比重较小 造成护筒底部孔壁坍塌 2 预防 处理措施 1 5m 钻孔桩 最好使用 1 8m 以上护筒 埋设护筒时 保留桩位处土体 护筒外侧用黄土夯填密实 小冲程 低速开 钻 开孔时抛入黄土 片石 把护筒底部挤密实 提升钻头时 避免砸碰护筒 适当加大泥浆比重 持续循环泥浆 必要时 把护筒固定在钻机上 5 2 钢丝绳断裂 钻头销子断裂 1 原因分析 产品质量差 作业人员粗心 没经常检查 有空锤现象 2 预防 处理措施 购买质量好的钢丝绳 销子 准备备用的钢丝绳 销子 施工时勤检查钢丝绳 销子 避免打空锤现象 钻头掉下后 不停泥浆循环 防止被沉淀埋住 先探测钻 头位置 倾斜方向 用打捞锚钩反复打捞 如卡住钻头腰带捞 不起 可以再下打捞锚钩挂住 用吊车配合钻机提吊 根据钻头倾斜位置 对打捞钢丝绳施加拉力 使钻头松动 可请专业爆破打捞人员进行井下爆破 炸药放置深度 数量须 适当 打捞钢丝绳须吃劲 爆破时同时上拉 必要时 请潜水 员下潜后把钢丝绳套入钻头销孔后提吊 5 3 卡钻 1 原因分析 钻进速度太快 地质情况不明 岩面倾斜 存在孤石 探 头石 溶洞或被坍孔落下的石块卡住 土层缩颈 梅花孔 2 预防 处理措施 应严格按操作规程进行钻孔作业 卡锤后不宜强提 只宜 轻提 采用冲 吸等方法将锤周围松动后再提出 观察钢丝绳偏移情况 判定孔壁倾斜 孤石 探头石 缩颈 梅花孔深度 不停循环泥浆 防止钻头被沉淀埋住 先探测钻头位置 倾斜方向 可以对打捞钢丝绳施加拉力 使钻头松动 可以用打捞锚钩反复打捞 卡住钻头腰带后用吊 车配合钻机提吊 如提不起 可以再下打捞锚钩挂住 用大吨 位吊车配合钻机提吊 可请专业爆破打捞人员井下爆破 炸药放置深度 数量须 适当 钢丝绳须吃劲 爆破时同时上拉 使钻头松动 如果摩擦桩孔底卡钻无法取出 潜水员亦无法作业时 可 以申请变更 5 4 孔壁坍塌 1 原因分析 护筒埋深不够 钻进速度不合理 孔内泥浆水位高度不够 泥浆比重小 性能差 在地质不好的情况下处理不及时 2 预防处理措施 确保护筒埋设已穿过软土 粉沙层 在松散砂土钻进时 控制进尺速度 适当加大泥浆比重 持续循环泥浆 必要时 加入粘土等材料造浆 泥浆性能好 在长期停钻的情况下 沉 积物很少 还可使孔壁形成一层粘性好 密度大 渗透性差的 泥皮 可防止孔内泥浆外渗 减缓孔内水头降低速度 使孔壁 稳定 钻进时及时补充孔内泥浆 保证孔内水头相对稳定 下 钢筋笼时 泥浆比重 1 2 灌注时泥浆比重 1 15 1 18 如坍塌 严重 需要回填静置 重新开钻 5 5 孔壁倾斜 1 原因分析 当遇到岩面倾斜 大孤石 探头石或地层变化 地面松软 导致钻机沉陷 稍不注意就会造成斜孔 2 预防 处理措施 冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于 2cm 钻进时 检查钢丝绳偏移 随时调整 如有探头石 大孤石 低速打碎 当遇到岩面倾斜 根据钢丝绳偏移判定情况 放慢钻进速度 必要时抛填片石填平后再冲击 遇到土层软硬不匀 致使锤头 受力不均时 往孔内填入底标号混凝土 待混凝土凝固到一定 强度再用锤低速打进 积水 松软地面提前挖沟排水 钻机就位时采取换填 多 铺垫枕木加大承载面积等措施 避免钻机沉陷 5 6 桩端持力层判别错误 1 原因分析 施工经验局限 没有进行综合判断 2 预防 处理措施 对于非岩石类持力层 判断比较容易 可根据地质资料的 深度 结合现场取样进行综合判定 对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩 判定岩层界 面难度较大 可以地勘孔资料为基础 结合钻机的受力 主动 钻杆的抖动情况 钻进速率和孔口捞取渣样进行综合判定 必 要时进行原位取芯验证 嵌岩桩一般进入弱风化岩层 2 倍桩径 深度 正确判断岩层后 对于确定终孔标高十分重要 5 7 终孔后发现孔深不够 探孔器不能顺利到达孔底 1 原因分析 作业人员粗心大意 探孔器自重轻 孔壁倾斜 存在孤石 探头石 土层中缩颈存在梅花孔 2 预防 处理措施 即将终孔时 用钢尺检查测绳长度 勤测孔深 技术复查 孔深满足要求后方可提钻 探孔器 比钢筋笼直径大 10cm 下不去 钢筋笼很可能 下不去 探孔器可以配重 200kg 后重新下 如果还下不去 观 察钢丝绳偏移情况 判定孔壁倾斜 孤石 探头石 缩颈 梅花孔位置深度 钻头周边加焊厚钢板进行扫孔 必要时回填 片石 5 8 钢筋笼焊接质量有待提高 中心定位不准 个别上浮 掉入孔中 1 原因分析 钢筋工技术不高 责任心不强 灌注砼速度太快 砼初凝 和终凝时间太短 使孔内砼过早结块 当砼面上升至钢筋笼底 时 托起钢筋笼 清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多 砂粒回沉 在砼面上 并随孔内砼逐渐升高 当砼上升至钢筋笼底部时使 钢筋笼上浮 提升导管时挂住钢筋笼 吊筋不符合要求 2 预防 处理措施 对钢筋工加强培训 立焊接头现场逐根检查 最后一节钢 筋笼用工字钢扁担起吊 钢筋笼中心和复核无误的护桩十字线 交点重合 钢筋笼安装后应立即灌注砼 若推迟灌注砼 应重新进行 清孔 否则 可能造成孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣 过厚 并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故 灌注砼 接近钢筋笼底面时 放慢速度 同时采用机械下压 防止继续 上浮 提升导管时 应轻提轻放 并尽量居中 垂直 以免挂笼 钢筋笼放至孔内设计标高后将骨架吊环通过扁担挂在孔口 扁 担下垫方木 不得放在护筒上 5 9 首盘砼没封住底 导管中进入泥浆 1 原因分析 工人技术不高 责任心不强 隔水阀与储料斗接触不够紧密 存在间隙 出现漏浆 造 成储料斗底部混凝土集料过多 离析 致使管内混凝土流动性 差 提拔时吊绳断裂 造成混凝土未能连续下灌 储料斗和导 管不密封 导管悬空过大 罐车性能不好 首盘砼隔水阀提起后 没有连续放砼 或 罐车放砼速度太慢 混凝土下灌困难上下提升导管时 导管下口脱空 2 预防 处理措施 加强培训 固定人员 灌注砼时 队长必须在场 两罐车砼到场后方可停止二清 安装储料斗 采用软木塞 覆盖橡胶板制作隔水阀 采用钢丝绳吊绳 储料斗和导管密封 连接好 导管悬空保持 50cm 选好罐车送前两车砼 12m3 首盘砼隔水阀提起后 立即连续放砼 罐车放砼速度要快 混凝土下灌困难上下提升导管时 测量埋深 防止脱空 发现导管里进入泥浆后 立即测量孔深 如有埋深 可以 用污水泵抽出泥浆后继续灌注 也可采用二次封底技术灌注砼 导管底口应高出砼面 20cm 无法保证质量时 可以立即用大吊车配合钻机拔出钢筋笼 困难时可以逐根拔出 无法拔出时 用 0 6m 小锤冲击砼 也 可冲击后进行爆破 可以水下切割钢筋笼 也可采用二次封底 方法灌注砼 待四天后回填片石重新下钻 边钻边用磁铁打捞 钢筋头 至少捞出一半 同时反复回填片石冲击钻进 防止钢 筋笼卡钻 5 10 导管堵管或下料困难 掉入孔中 1 原因分析 导管密封圈安装不平 密封圈质量差 不配套 紧固不到 位 造成导管沁水 灌注时降低管内压力 形成塞管 储料斗和导管不密封 提拔隔水阀时吊绳断裂 砼未能连 续下灌 首盘砼隔水阀提起后 没有连续放砼 导管里进入泥 浆 灌注时泥浆洗砼造成离析堵管 导管悬空过小 罐车下料平台填筑高度不足 造成混凝土储料斗高度降低 更换小料斗后冲击力更小 压力差过小 砼下料困难 灌注结 束时 导管内砼柱高度减小 超压力降低 而泥浆及所含渣土 稠度增加 比重增大 在砼下灌困难时 多次上下提升导管 造成导管下口附近 砼被振捣密实 管内砼离析 形成堵管或下料困难 混凝土坍落度太小 骨料粒径太大 和易性 粘聚性差 混凝土供应不及时 间歇时间过长 料仓内有杂物 砂石料受 到污染硬化或水泥受潮硬化 罐车内存杂物或水 造成砼离析 或杂物堵管 提吊导管钢丝绳断裂 上下抖动时大料斗和导管断裂 孔 口平台卡板失效 2 预防 处理措施 固定指挥 操作人员 灌注砼时 队长必须在场 先做导管密水试验 下导管时装好密封圈 紧固到位 导 管悬空保持 50cm 两罐车砼 12m3 到场后方可停止二清 安装储料斗 储料斗和导管密封连接好 采用软木塞 覆盖橡胶板制作隔水 阀 采用钢丝绳吊绳 选好罐车送前两车砼 首盘砼隔水阀提 起后 立即连续放砼 罐车放砼速度要快 当导管内砼不满含 有空气时 后续砼要徐徐灌入 不可整斗地灌入漏斗和导管 以免在导管内形成高压气囊 挤出管节间的橡皮垫 使导管漏 水 适当加高罐车下料平台填筑高度 连续灌注两车砼后 再 更换小料斗 灌注结束时可在孔内加水稀释泥浆 并掏出部分 沉淀物 砼下灌困难上下提升导管时 先测量埋深 下插速度要慢 避免反复上下提升 防止导管导管下口砼被捣实 管内混凝土 离析 可以换上大料斗 或泵送砼 增加砼压力 清理干净料仓内杂物 砂石料 水泥硬化结块 在拌和站 料仓 储料斗 小料斗顶部加设 12 10 10cm 钢筋网片 防 止大块堵住导管 对罐车清理情况进行认真检查 清除罐车内 存储杂物或水 试验室 拌和站抽走拌合机料斗积水 控制好配合比 拌 和时间 使各盘砼塌落度 流动性稳定 罐车须自转 铁路南 灌注时增设一道检查 砼在现场目测合格后 方可下灌 堵管后 可采用二次封底技术灌注砼 检测不合格时重新 冲钻 无法保证质量时 可以立即用大吊车配合钻机拔出钢筋 笼 困难时可以逐根拔出 无法拔出时 可以进行水下切割钢 筋笼 如堵管位置距地面 12m 左右 也可拔除导管后 下护筒 设 4 根导向工字钢 设加强肋 接头满焊 不能偏移 至断 桩位置 循环 抽除泥浆后 人工凿毛后 进行桩基灌注 也可以回填片石后重新下钻 边钻边用磁铁打捞冲断的钢 筋头 至少捞出一半多 同时反复回填片石冲击钻进 防止钢 筋笼卡钻 尽量少用 如发生卡钻 不停循环泥浆 防止钻头被沉淀埋住 观察 钢丝绳偏移情况 进行提吊 判定卡钻位置 倾斜方向 原因 可以对打捞钢丝绳施加拉力 使钻头松动 可以用打捞锚钩反 复打捞 卡住钻头腰带后用吊车配合钻机提吊 如提不起 可 再下打捞锚钩挂住 用大吨位吊车配合钻机提吊 必要时可以请专业爆破打捞人员进行井下爆破 打捞钢丝 绳同时上拉 使钻头松动 可以让潜水员水下加挂钢丝绳或切 割钢筋 必要时可以用振动锤下压 15mm 厚 2 5m 钢护筒 桩基 1 5m 设 4 根导向工字钢 设加强肋 接头满焊 不能偏移 至隔水层 没有沉降要求时 循环 抽除泥浆 存在涌水时打 管井降水或定向封堵 在护筒内加设支撑 人工挖出钻头 须 控制沉降时 可以在护筒底部四周注浆阻水 须计算好参数 或采用水下砼阻水 经常检查提吊导管钢丝绳 导管卡箍 大料斗和导管接口 提升导管后 立即盖住孔口平台卡板 导管掉下后 迅速测定管顶口位置并打捞 离井口 5m 并 在砼面以上时 可以抽水后直接打捞 用潜水泵抽出导管里的 泥浆后继续灌注 较深无法打捞时 可以采用二次封底技术灌 注砼 如不满足质量要求 较浅时可下护筒人工凿除并灌注砼 较深时可以重新冲击 5 11 成桩检测出断桩 夹泥层 泥心 原因分析 首盘砼没封住底 导管中进入泥浆 灌注时未及时提升导 管 下料困难造成堵管 导管掉入孔中后二次封底 提升导管 时碰撞钢筋笼 使孔壁土体混入混凝土中 砼初凝和终凝时间 太短 或灌注时间太长 使砼上部结块