钻孔桩质量事故分析与预防措施

摘要：钻孔桩技术在路桥工程中广泛应用，也是典型的隐蔽工程之一，施工过程的技术控制直接影响其质量的优劣。本文通过对钻孔桩易出现事故进行了分析,并提出防治措施,对施工时发生的事故进行有效的预防和处理,保证钻孔桩施工的顺利进行。

关键词：钻孔桩坍孔质量预防措施

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

钻孔桩在施工过程中由于各个工序都可能出现意外，对客观情况估计不足或地质情况有变化，钻孔过程中常常出现一些事故，现就这些事故产生的原因进行分析和结合实践总结，针对性的提出预防和应对措施。

一、提高防范意识，认真勘察现场

施工前要认真调查施工现场和周边环境、地质情况，了解可能存在的溶洞，裂隙位置、分布与走向。具有针对性的做出评估方案，最大限度的掌握详细情况，就能对施工中出现的问题有预见性，从而采取有效的事故应对措施。

二、施工过程中常见的问题

1. 坍孔现象

坍孔事故多发生在孔内，主要表现为孔内水位突然下降；孔口水面冒细密的水泡；出土量显著增加，没有进尺或进尺量很小；孔口突然变浅，钻头达不到原来的孔深；钻机负荷显著增加等等。其原因有：护筒制作不符合要求，埋置护筒的方法不当，缺乏因地制宜、灵活的埋置方法；使用的泥浆不符合要求，粘土质量不符合标准或泥浆比重不足，起不到护壁的作用；孔内的水头高度不够，低于地下水位，致使孔内水位压强降低，造成坍孔。

1.1预防措施

严格控制泥浆的比重、粘度、胶体率等各项指标，确保泥浆指标合格后，再进行钻进进尺；根据地质、机械、钻进方法和泥浆指标等实际因素，确定一个合理的钻进进度，进行钻进，以保证井孔的稳定性；严格控制孔内水头标高，确保孔壁处于一种负压状态。这一种情况，在水上施工的尤为量要，一般情况下，在砂层中钻孔，要使孔内的水头高出外面的水面2.5—3.0m为宜；严禁将钻机与护简相连结，以防止由于振动引起孔口坍塌，造成大的塌孔事故。

1.2应对措施

发生坍孔后，应立即查明坍孔处位置，分析地质情况，然后采取如下措施：坍孔发生在护筒底脚处，根据实际情况，可以立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒后，再钻进；若坍孔位置较深且较为严重时，则应立即用砂或小砾石加黏土回填至坍孔以上位置，甚至将整个钻孔全部回填，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进，时刻注意不良现象的发生。

2. 斜孔和弯孔现象

2.1由于现场钻成的桩孔，垂直桩不垂直，或发生弯曲等不符合要求。主要原因有：钻孔时遇到较大的孤石或探头石；钻孔中间地质有变化．如地层软硬不均匀，或钻机支撑点强度不均匀等，在钻孔过程中钻机摇摆都可导致上述现象；钻机底座不平或产生不均匀沉降等。

2.2预防和处理措施

（1）对钻机要进行严格的险查。安置钻机前要夯实支撑点地基，钻机安平后要严格校对钻孔中心轴线。

（2）对地质变化情况要做到心中有数．如缩孔或不规则扩孔主要出现在地层变化处。如发生上述现象，应及时调整进钻速度，泥浆稠度，并应上下扫孔使钻机逐渐正位。

（3）弯孔较严重时，如用旋转钻机，可提吊起钻机在弯孔处上下反复扫孔，使钻孔垂直。特别严重时，应回填砂黏土，冲击钻孔应回填砂黏土夹砂卵石或小片石至弯孔以上0.5m，待沉积或用低冲程冲击密实后，再钻进。

3.卡钻现象

3.1造成卡钻原因主要有：（1）用冲击钻施工时，出现梅花孔，冲击钻头被狭窄部位卡住。（2）坍孔、落石或工具掉进孔内，卡住钻头。（3）长护筒倾斜，下端为钻头冲击变形，同钻头卡在一起。（4）未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐减小，而焊补超限，又用高冲程猛击，发生卡钻。（5）伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住冲击锥顶或锥脚。（6）下钻速度太快，大绳松放太多，钻头碰撞在孔内倾倒，顶住孔壁。

3.2应对措施：事故发生后，应明确卡钻位置，查明该处的地质情况，同时应继续搅拌泥浆，以防沉淀埋钻。再根据实际不同情况，采取不同的措施；

（1）当为梅花孔卡钻时，可松绳落钻然后再提钻，使钻头转一个角度(可用撬棍配合)，有可能顺梅花孔提上来。

（2）用小钻头冲击卡钻一边孔壁或钻头，使钻头松动后，再起吊。

（3）探准障碍物的位置，收紧钻头大绳，可用冲、吸的办法，将卡钻处松动后再提出。

（4）若地质情况较好(防止坍孔埋钻)，用压缩空气管或高压水管下入孔内，对卡钻处适当冲射一段时间，使卡点松动后再提出。

4.钻杆折断

钻杆折断常发生在正反循环钻中, 特征是钻机的负荷立即减轻, 驱动机械的运转噪音减小, 钻进速度接近于零, 即使提钻后再钻进仍然无效, 则表明发生了钻杆折断事故。

4.1施工中发生钻杆折断的原因主要有: 桩基的孔径大, 而钻杆强度、刚度太小, 容易折断；钻进中选用的转速不当, 使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大；钻杆使用过久, 连接处磨损；地质坚硬, 而进尺太快, 致钻杆超负荷工作。

4.2预防和处理

施工中常采用的预防和处理措施主要有:（1）选择钻杆直径和管壁厚度尺寸时, 按照公式进行计算。（2）弯曲严重的钻杆不得使用, 各节钻杆的连接完好, 经常检查各部件的磨损及连接情况。（3）遇到坚硬、复杂的地质, 钻进过程中应控制进尺速度。（4）如果发生折杆事故, 打捞钻杆后, 换用新或大钻杆继续钻进。

通过计算钻杆横截面积来选择钻杆的直径和管壁厚度:

式中F--钻杆横截面积，m2；

Q--泥浆泵的的流量，L/s；

m--安全系数，一般可取为1.2；

--钻渣的粒径，cm；

k--根据钻渣颗粒形状而定的系数，圆形颗粒可取35~40，扁平状或不规则形状的颗粒可取25~30；

r0--钻渣颗粒的相对密度；

r--钻孔内泥浆的相对密度；

R--正循环回转钻机成孔时,输入钻孔的泥浆相对密度与返回孔口的泥浆相对密度的差值(反循环刚好相反),可取0.01~0.03；

u--最大纯钻进速度, m/s。

另外, 还需要验算钻杆截面的弯曲应力和扭转应力 。

5.断桩现象

5.1断桩的主要原因有：（1）首批封底混凝土数量不足，导管底口距孔底间距过大，下落混凝土不能有效淹埋导管口，使泥水从底口进入导管形成断桩。（2）混凝土中导管提升过猛或测深不准使导管底口脱离混凝土而引起断桩。（3）由于导管埋入混凝土太深或导管埋设不正被钢筋笼卡住，不能提升而终止混凝土灌注，形成断桩。（4）混凝土灌注中发生严重的塌孔事故而形成断桩。

5.2处理方法

（1）在灌注混凝土开始不久出现的问题，也就是混凝土灌注的方量还比较小时，应迅速拔出导管和钢筋骨架，将可吸出的混凝土尽量吸出，如全部吸出，问题处理后重新灌注混凝土，如部分吸出，将剩余已硬化的混凝土凿除，在进行灌注混凝土。

（2）如灌注中发现导管进水或其他故障，如有充足的时间，在灌注混凝土不初凝的情况下，可将导管拔出，修理后采用管底堵塞的隔水方法，重新插入导管，去掉底塞恢复灌注或直接将导管插入已灌注的混凝土中，并不小于2m，将导管内的水和表层稀松的混凝土吸出后重新灌注。

（3）在灌注混凝土的中途出现问题 ，如塌孔，设备故障不及时修理又无备用设备、导管，未吸出未凝固的混凝土，接桩处理.

三、结束语

钻孔桩施工难度大、问题多, 且多为突发事故, 施工中要有充分的防范意识,加强施工组织与现场管理, 采用各种有效措施,对施工时可能发生的坍孔、斜孔、弯孔、卡钻、钻杆折断、断桩等事故进行有效的预防和处理。