钻孔事故的预防及处理

PAGEPAGE20钻孔事故的预防及处理常见的钻孔（包括清孔时）事故及处理方法分述如下：一、坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位突然下（一）坍孔原因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、由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，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。3、护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻孔直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。4、在松软砂层中钻进进尺太快。5、提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。6、冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成过大震动。7、水头太高，使孔壁渗浆或护筒形成反穿孔。8、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后末及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。9、清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁，清孔时间过久或清孔后停顿时间过长。10、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。（二）坍孔的预防和处理1、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用；较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。冲击钻成孔时投入粘土，掺片、卵石，低冲程锤击，使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护壁作用。2、汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。3、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。4、如发生孔内坍塌，明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m~2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。5、严格控制冲程高度和炸药用量。6、清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供浆（水）管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5~1.6倍钻孔中水柱压力。7、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。二、钻孔偏斜各种钻孔方法均可能发生钻孔偏斜事故。（一）偏斜原因1、钻孔中遇有较大的孤石或头石。2、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。3、扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。4、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。5、钻杆弯曲，接头不正。（二）预防和处理1、安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、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。2、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，使其沿导向架对中钻进。3、钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。4、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，或回填片、卵石冲平后再钻进。检查钻孔，用检孔器等查明钻孔偏斜的位置和偏斜的情况后，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直，偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。冲击钻进时，应回填砂砾和黄土待沉积密实后再继续钻进。偏斜严重的可在开始偏斜处设置少量炸药（少于1Kg）爆破，然后用砂类土和砂砾回填到该位置以上1m左右，重新冲钻。三、掉钻落物各种钻孔方法均可能发生掉钻落物事故。（一）掉钻落物原因1、卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。2、钻杆接头不良或滑丝。3、电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。4、冲击钻头合金套灌注质量差致使钢丝绳拔出。5、转向环、转向套等焊接处断开。6、钢丝绳与钻头连接处钢丝绳的绳卡数量不足或松弛。7、钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。8、操作不慎，落入扳手、撬棍等物。（二）预防措施1、开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。2、经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。3、为便于打捞落锥，可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞环、打捞杠，或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。（三）处理方法掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被除沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具接触钻杆和钻锥。打捞工具有以下几种：1、打捞叉当大绳折断或钢丝绳卡环松脱，钻锥上留有不小于2m长钢丝绳时，可用打捞叉放入孔内上下提动，将钢丝绳卡住提出钻锥。2、螺旋取物器和卡板取杆器可取出带有接头的圆方钻杆。打捞时将取物器放入孔内断杆处以3、打捞钩打捞钩的强度、尺寸应适当，并有一定重力，适用于设有打捞装置的钻锥。4、打捞活套只要掉入孔内的钻锥留有一定长度的钻杆，可采用打捞活套打捞，该套由偏三角架环和钢丝绳活套两部分用细钢丝或细麻绳松松地扎在一起组成。打捞时提着直杆和钢丝绳将打捞活套轻轻放入孔内。当感到打捞活套套进钻杆或钻锥时，收紧钢丝绳，则细钢丝或麻绳被拉断，活套就将钻杆或钻锥套住，继续提升大绳，即可捞出掉杆或掉锥。5、偏钩和钻锥平钩偏钩适用于浅孔打捞，接头处直径大于钻杆，用φ（20~25）mm钢筋制成。打捞时用钢丝绳穿绑于偏钩孔眼，并用长竹竿和偏钩捆绑在一起，放入孔内旋转钩柄，钩住钻杆后收提钢丝绳捞上来。钻锥平钩是将两个平钩对称地焊在比钻孔直径小40~50cm的钻锥上（可用废钻锥），适用于打捞锥杆，由钻杆将平钩送入孔中，顺时针方向旋转，掉落的钻杆就能卡入平钩内被提上来。6、打捞钳适用于打捞多节钻杆，夹钳用φ50cm圆钢锻成，柄长40cm，钳身锻制成弧形，长20cm，钳的两臂端部各用φ6mm的圆钢筋焊成长6cm的触须。钳臂根部焊两块30mm厚的钢板，每个钳柄各焊两个圆环以使穿绑起吊钢丝绳。打捞时先把钢丝绳二根分别栓穿在钳柄的圆环上，由专人牵住。然后提住钢筋将夹钳放入孔内的钻杆掉落处，紧跟着将钢丝绳下放。这时夹钳呈张口状态，将夹钳来回碰撞钻杆，如感到钻杆进入夹钳，即可将起吊钢丝绳连结到卷扬机上提升，这样钳臂就会将钻杆卡紧，两块弧形钢板也卡住钻杆，将钻杆打捞起来。对严重的坍孔埋锥，可采用比钻锥直径大的空心冲击锥或冲抓锥将坍在原锥上面的土、石清除掉，接触原锥后，再换用比直径稍大的栅式圆柱形的空心锥，冲钻至原锥底部，使原锥与周围孔壁分离后，提出空心锥；再将前述的打捞钩入孔钩捞，先将原锥身扶正，再用卷扬机会同链滑车同时提拉。四、糊钻和埋钻糊钻和埋钻常出现于正、反循环（含潜水钻机）回转钻进和冲击锥钻进。正反循环回转钻进中，糊钻的表征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象；在粘土层中冲击成孔时，由于冲程太大、泥浆粘度过高、钻渣量大、钻杆内径过小，出浆口堵塞以致钻头被糊住或被埋住。预防和处理办法：对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥；对于冲击钻，除上述方法外，还应减少冲程适当控制进尺；若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。五、扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。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，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要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；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计孔径要求为止。六、梅花孔（或十字孔）常发生在冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，发生的形状，叫做梅花孔或十字孔。（一）形成原因1、锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。2、泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。3、操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改变不了冲击位置。4、有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。（二）预防办法2、选用适当粘度和相对密度的泥浆，并及时掏渣。3、用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。4、出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。七、卡锥（一）原因1、钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。2、未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锥。3、伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。4、孔口掉入石块或其它物件，卡住冲锥。5、在粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。6、大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。（二）处理方法处理卡锥应先弄清情况，针对卡锥原因进行处理。宜待冲锥有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。1、当为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。2、卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻3、用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾住后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。4、在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。5、用其他工具，如小的冲锥、小掏渣筒等下到孔内冲出，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。但要稳住大绳以免冲锥突然下落。6、用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。7、使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。8、用以上方法提升卡锥无效时，可试用水下爆破提锥法。将防水炸药（少于1Kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出来的。（三）预防卡锥事故针对发生卡锥的原因采取相应措施。八、钻杆折断钻杆折断常发生在正、反循环回转进时。一旦发生折杆，钻机的负荷立即减轻，驱动机械的运转噪声减小，钻进速度接近于零，即使提钻后再钻进仍无效，则证明确系发生了折杆故障。（一）折断原因1、用水文地质或地质钻探小孔径钻孔来作桥梁大孔径桩用，其强度、刚度大小，容易折断。2、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，因而折断。3、钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。4、地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。5、孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。（二）预防和处理1、选择钻杆直径和管壁厚度尺寸时，应进行计算决定。2、不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。3、钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。4、钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者，及时更换。5、在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进。6、如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。九、钻孔漏浆（一）漏浆原因1、在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。2、护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致辞使刃脚漏浆。3、护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。4、水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。（二）处理方法1、凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。2、属于护筒漏浆的，应按有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。灌注事故的预防及处理灌注水下混凝土是成桩的关键工序，灌注过程中应分工明确，密切配合，统一指挥，做到快速、连续施工，灌注成高质量的水下混凝土，防止发生质量事故。如出现事故时，应分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救。对于确实存在缺点的钻孔桩，应尽可能设法补强，不宜轻易废弃，造成过多的损失。（一）、主要原因1、首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。2、导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。3、导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。(二)预防和处理方法为避免发生导管进水，事前要采取相应措施加以预防。万一发生，要当即事故原因，采取以下处理方法：1.若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出，不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。2.若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻入，导管插入混凝土内应有足够深度，一般宜大于200cm。由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管内，灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振器予以振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配全比。若混凝土面在水面以下不很深，未初凝时，可于导管底部设置防水塞（应使用混凝土特制），将导管重新插入混凝土内（导管侧面再加重力，以克服水的浮力）。导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土自重将底塞压出，然后继续灌注。若如前述混凝土面在水面以下不很深，但已初凝，导管不能重新插入混凝土时，可在原筒内面加设直径稍小的钢护筒，用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度，然后将筒内的水（泥浆）抽除，并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净，再在护筒内灌注普通混凝土至设计桩顶。二、卡管在灌注过程中，混凝土在导管中下不云去，称为卡管。卡管有以下两种情况：1．初灌时隔水栓卡管；或由于混凝土本身的原因。如坍落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥将被冲走，粗集中而造成导管堵塞。处理办法可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振动器等使隔水栓下落。如仍不能下落时，则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修理（注意切勿使导管内的混凝土落入井孔），然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌合物落入井孔，须按前述第二项处理方法将散落在孔底的拌和物粒料等到予以清除。提管时应注意到导管上重耳轻，要采取可靠措施防止翻到候伤人。2．机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加速混凝土灌注速度，必要时，可在首批混凝土中掺加缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。当灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管内又堵塞有混凝土，此时应将导管拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。三、坍孔在灌注过程中如发现井孔护筒内水（泥浆）位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是坍孔征象，可用测深仪探险头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在混凝土表面上未取出的线被埋不能上提，或测探仪探头测得的表面深度达不到原来的深度相差很多，均可证实发生坍孔。坍孔原因可能是护筒脚周围漏水，孔内水位降低，或在潮汐河流中涨潮时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等到，均有可能引起坍孔。发生坍孔后，应查明原因，采取相应的措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续坍孔。然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土；如不继续坍孔，可恢复正常灌注。如坍孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾回填，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。四、埋管导管无法拔出称为埋管管，其原因是：导管埋入混凝土过深，或导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。预防办法：应按前述要求严格控制埋管深度一般不得超过6m~8m；在导管上端安装附着式振动器，拔管前或停灌时间较长时，均应适当振捣，使导管周围的混凝土不致过早地初凝；首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度；导管接头螺栓事先应检查是否稳妥；提升导管不可猛拔。若埋管事故已发和生，初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出，凡属并非因混凝土初凝流动性损失过大的情况，可插入一直径稍小的护筒至已混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面泥渣；派潜水工下至混凝土表面，在水下将导管齐混凝土面切断；拔出小护筒，重新下五、钢筋笼上升钢筋笼上升，除了一此显而易见的原因是由于全套管上拔、导管提升钩挂所外，主要的原因是由于混凝土表面接近钢筋笼义底口，导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时，混凝土灌注的速度（m3/min）过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力时所致。为了防止钢筋笼上升，当导管底口低于钢筋笼底部3m至高于钢筋笼底1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时，应放慢混凝土灌注速度，允许的最大灌注速度与桩径有关，当桩长为50m以内时可参考表1办理。灌注桩的混凝土表面靠近钢筋笼底部时允许最大灌注速度表1桩径（cm）≥250220200180150120100灌注速度(m3/min)2.51.91.551.251.00.550.4注:本表根据京津塘高速公路宜兴埠桥测试结果推算得出,数据不多,仅参考使用.克服钢筋笼上升，除了主要从上述性改善混凝土流动性能、初凝时间及灌注工艺方面着眼外，还应从钢筋笼自身的结构及定位方式加以考虑，具体措施为：①适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少混凝土向上的顶托力；②钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用；③在孔底设置直径不小于主筋的1~2道加强环筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部，实践证明对于克服钢筋笼上升是行之有效的。六、灌短桩头灌短桩头亦称短桩。产生原因：灌注将近结束时，浆渣过稠，用测深锤探测难于判断浆渣或混凝土面，或由于测深锤太轻，沉不到混凝土表面，发生误测，以致拔出导管终止灌注而造成短桩头事故。还有些是灌注混凝土时，发生孔壁坍方，未被发觉，测深锤或测深仪探头达不到混凝土表面，这种情况最危险，有时会灌短数米。预防办法是：1、在灌注过程中必须注意是否发生坍孔的征象，如有坍孔，应按前述办法处理后再续灌。2、测深锤不得低于规范规定的重力及形状，如系泥浆相对密度较大的灌注桩必须取测深锤重力规定值。重锤即使在混凝土坍落度尚大时也可能沉入混凝土数十厘米，测深错误造成的后果只是导管埋入混凝土面的深度较实际的多数十厘米；而首批混凝土的坍落度到灌注后期会越来越小，重锤沉入混凝土的深度也会越来越小，测深还是能够准确的。3、灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀土。4、采用热敏电阻仪或感应探头测深仪。5、采用铁盒取样器插入可凝层取样判别。处理办法可按具体情况参照前述接长护筒；或在原护筒里面或外面加设护筒，压入已灌注的混凝土内，然后抽水、除渣，接浇普通混凝土；或用高压水将泥渣和松软层冲松，