详细论述机械冲孔桩卡钻原因分析及若干问题

摘要:本文笔者结合工程案例，由分析冲孔桩卡钻成因入手，针对具体地质情况，提出预防卡钻的具体措施和卡钻的处理方法，为现场机械冲孔桩施工顺利开展提供参考和借鉴。

关键词:机械冲孔桩;卡钻;原因分析;处理措施

Abstract: in this paper the author project cases, by analyzing the causes of drilling pile card punching, according to the specific geological condition, the author puts forward the prevention of the concrete measures and stuck drill stuck drill, the processing method for the mechanical punching pile construction offer reference and smoothly.

Keywords: mechanical punching pile; Stuck drill; Reason analysis; Processing measures

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

机械冲孔桩是利用冲击式装置或卷扬机提升实心冲锤，上下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，冲击成孔而形成的混凝土灌注桩。这种桩具有承载力大、占地少、对相邻建筑影响小等诸多优点。但冲孔桩地下(包括土层、岩层、破碎带、岩溶等)施工不可预计因素多，特别是岩溶地区，地质情况复杂多变。桩基施工过程中冲锤在孔内被卡住或不能顺利提出孔口，导致卡钻事故时有发生，如何在施工过程中采取一些措施，尽量避免或杜绝卡钻事故发生，或者冲击桩卡钻后能及时处理，是保证施工进度和质量的关键。

1卡钻事故的原因分析

岩溶地区机械冲孔桩施工卡钻事故总结起来有四类:缩孔卡钻、冲锤侧倾卡钻、塌孔卡钻、落石卡钻(见图1)。引起卡钻事故的原因有客观的地质条件，也有主观的人为因素。

图1卡钻类型

(1)客观地质情况表现为:岩溶地区地质结构复杂，岩面参差不齐，岩层岩性软硬不一，溶洞、溶沟、溶槽的位置、大小、深浅及连通性变化无穷;溶洞的填充物及流塑性无法准确探测等，即使地质钻探时采用大体积一孔一探，也很难准确地掌握地下地质的变化情况。当岩层岩性上软下硬，软土较厚、且土的粘性大，含水量高时，采用冲孔灌注施工，软弱土层的土体受强烈扰动和挤压产生很高的孔隙和压力，桩管拔出后，这种压力便作用到新灌注的混凝土桩上，使桩身发生不同程度的颈缩现象，引起缩孔，造成卡钻;另一方面岩溶地区岩层中溶沟、溶洞和溶槽较多，分布没有规律，机械冲孔成桩施工会遇到大体积溶洞或溶洞之间的连通现象，一旦地下水上升出现地下暗河通道，施工泥浆就会很快地流进溶洞空间，造成孔内浆液突然流失，来不及补浆，孔内液面高度下降，冲孔壁内外压力差增大，孔内没有足够的液体压力来维持孔壁稳定，导致坍孔，从而引起塌孔卡钻现象发生;此外桩基施工过程中，实心冲锤冲击岩层，导致岩层破碎，造成地层原有的平衡状态遭到破坏，引起孔壁向临空面发生变形，不稳定不坚固的部分就会向孔中心产生位移，若护壁不当，保径措施不力，就会出现孔壁错动和位移，甚至出现掉块、探头石出露以及孔壁垮塌现象。当掉块和垮塌发生时，块体就会被挤在冲锤与孔壁之间，造成冲锤提不上来，引起塌孔卡钻或落石卡钻。若桩身范围内岩层软硬不均或有倾斜基岩时，冲锤下落就会受力不均，产生倾斜引起卡钻。在岩溶发育地带，基桩成孔时若冲锤在下落过程中遇到口径与冲锤直径相近的溶洞，也极易发生卡钻事故。

(2)主观的人为因素主要表现为:施工前施工人员没有深入查阅地质资料，对桩位地质情况不熟悉，不能正确判断桩长范围内土质的软硬情况，溶洞、溶沟、溶槽的位置、大小、深浅及连通性情况等，就盲目施工，不仅引起了各种类型的卡钻事故发生，也诱发了其他施工事故。施工过程中施工人员对熔岩地质开展机械冲孔桩的施工技术不够精通，遇到岩土交接面软土层分布较厚的区间，没有在冲孔之前采取一定措施，保证护壁质量(如采用泥浆护壁内投入片石成孔方法或套管护壁成孔方法加强护壁);遇到岩层中溶沟、溶洞和溶槽或大体积溶洞或溶洞之间的连通现象，没有及时根据溶洞大小情况做出相应的处理，比如用好泥浆，使桩孔形成稳定的孔壁等，引起坍孔卡钻或落石卡钻;采用实心冲锤冲击岩层时没有控制好冲锤速度和冲程的高度，在冲击钻进时盲目使用反循环造成孔壁坍塌及扩径;遇到卡钻没有及时处理，例如坍孔要及时用粘土回填，重新造壁成孔等等，使得卡钻越来越紧，增加卡钻的处理难度。

2卡钻事故的处理方法

2.1松动提拉法

这种方法适用于冲锤卡在距桩底一定深度的桩中间，处理卡钻时不宜强行上提冲锤以防坍孔、埋钻，应该由下向上顶撞，轻敲打卡点部位的石头，使冲锤上下活动，脱离卡点或使掉入的石块落下;也可采用较粗的钢丝绳带打捞钩放进孔内，将冲锤钩住后，与大绳同时提动或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，将冲锤提出。上述方法必须保持提拉过程中搅拌泥浆以防止沉淀埋钻。此外，我们还可用其他如小冲锤工具或小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锤的石块挤进孔壁，或把冲锤冲击活动脱离卡点后，再将冲锤提出。或使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。在此过程中需要稳住大绳以免冲锤突然下落。若上述方法仍无法提起，可用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准卡锤一侧或吸锤处适当冲射一段时间，使卡点松动后强行提出。

2.2水下爆破提锥法

这种方法适用于塌孔卡钻或落石卡钻情况，其原理是利用水的不可压缩性和水能良好地传递压力的功能，使在水中爆破的炸药能量通过水传送到桩基孔壁，引起可塑性较大的孔壁发生变形，形成孔壁与冲锤间产生空隙，使得以冲锤与孔壁为支点的刚性卡物在重力作用下发生脱落，进而改变原先卡锥卡物的状态，解除卡物、孔壁对冲锤的约束。具体操作时是将防水炸药(小于1kg)放于孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆，震松卡锤，再用卷扬机和链滑车同时提拉。

2.3放坡开挖

这种方法适用于冲锤卡在桩底，无法采用松动提拉法解决卡钻问题，或者冲锤落入溶洞内，无法提拉。具体操作时一般是在卡钻的桩位附近按一定坡度开挖深坑，以便探清孔底情况和拉吊冲锤。

图2水下爆破提锥法示意图

3工程实例

3.1工程概况

某16层综合楼，位于江边岩溶地区，结构形式为框架－剪力墙，基础采用桩基础，共43根桩。因地质复杂、溶洞、溶沟、溶槽较多(根据勘察报告，该场地已在强风化白云岩层已测出28个溶洞或溶隙)房屋紧靠江边，地下水丰富，因此基础施工全为机械冲孔灌注桩，桩直径分为1.6m和2.0m两种，桩混凝土强度为C30。该楼地基岩土层分布特征为:杂填土①，厚0.20～0.50m;素填土②，厚0.2～0.80m;硬塑状红粘土③，厚3.80～12.20m;强风化白云岩④(原生状态已被破坏，岩芯呈砂状、碎块状，裂隙发育，偶见黑褐色粘土充填)，厚0.20～4.80m;中微风化白云岩⑤(岩石质硬、性脆，裂隙发育，小溶孔多，较硬岩，较完整)厚5.00～12.80m;石灰岩⑥，设计时选择中风化白云岩为桩基持力层。该楼的31#基桩冲孔口顶标高为97.85m，桩底标高为90.35m。没有超前钻资料。在对该桩进行冲孔施工过程中，当冲孔深度达到7.3m(标高90.55m)时，突然发生卡钻，6t重的桩机冲锤被卡在孔底，无法拉起。前后采用了①桩机转动拉吊;②小型挖掘机协助拉拔;③葫芦及820型大挖掘机协助拉拔。三种方法均无效。