常见钻孔施工故障的成因分析及其预防和处理措施

陈建宏 韩莉莉

（1、陕西交通集团商漫分公司；2、商洛公路局山阳公路段，陕西 山阳 726400）

常见钻孔施工中的故障主要有坍孔、斜孔、扩孔、缩孔、卡钻、掉钻、糊钻等，针对以上问题，结合在具体桥梁钻孔施工中的经验，将其成因和预防及处理措施分别简析浅谈如下。

1 坍孔

1.1 成因

1.1.1 孔口坍塌

A护筒埋置过浅或回填粘土夯实不彻底，周围封填不密实而漏水。

B开钻阶段泥浆不浓，钻进过快，致使护筒刃脚下钻孔护壁不牢。

C孔口排水不畅，致使护筒周围土层长期处于饱水状态，孔口压力太大后外力碰撞致使护筒松动等。

1.1.2 孔内坍塌

A泥浆比重不够，未形成可靠护壁。

B孔内水头高度不够或孔内出现承压水，降低了静水压力差，对孔壁压力小。

C操作不当，如提升冲锤时倾倒或放钢筋骨架时碰撞孔壁，破坏了护壁泥皮。

D向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁。

E钻头长时间快速空转或循环泵量过大，致使水流冲刷护壁泥皮等。

F在松软砂层中钻进，进尺太快。

1.2 预防及处理措施

1.2.1 钻孔施工时，根据不同地质，调整泥浆比重，确保泥浆具有足够的稠度，维护孔壁稳定。

1.2.2 清孔时及时补浆，保证孔内必要的水头高度；供浆管避免直接插入钻孔中，应通过水池使水减速后流入钻机中。

1.2.3 提升钻头及下放钢筋笼时应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁；在松软砂层或含砂较高的砂性粘土层施钻时，应控制进尺速度，并用合适的泥浆稠度施钻。

1.2.4 当发生孔口坍塌时，应及时回填粘土，用编织袋加固护筒后继续钻孔；当护筒有偏斜移位时，则应拆除护筒并回填，待沉淀密实重新埋设护筒后再重新钻孔；坍孔部位不深时，可用深埋护筒法，将护筒周围土夯填密实，重新钻孔；若孔口坍塌严重，应下钢护筒至未塌处1米以下。

1.2.5 当发生孔内坍塌时，首先应判明坍塌位置和程度。轻度坍孔时，可加大泥浆相对密度和提高水位；坍孔严重时，用粘土泥膏或水泥粘土团投入，回填砂和粘土混合物到坍孔处以上1～2m，待孔壁稳定后采用低速小冲程钻进；如坍孔特别严重时，则要全部回填，待回填物沉积密实后再行钻孔。

2 钻孔偏斜

2.1 成因

2.1.1 钻机底座不平或已发生不均匀沉降，或钻机钻架不稳，受振动后产生偏位。

2.1.2 地层分界处土层软硬不均匀、岩面倾斜或卵石大小悬殊致使锤头所受阻力不均匀。

2.1.3 钻孔时遇到有孤石、探头石，由于有孤石的存在，桩身可能处于一半是岩石而另一半是泥土处，孔底情况构成了一边虚一边实的情形，冲锤在落下冲击时，自然地冲向虚的一边，形成了斜孔。

2.1.4 扩孔较大处，锤头摆动，偏向一边。

2.2 预防及处理措施

2.2.1 在安装钻机时使转盘、底座水平，起重滑轮轮轴、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，经常检查和校正钻机的位置，钻杆、接头逐个检查，并采取措施固定其位置不发生偏移。

2.2.2 发生孔身偏斜、弯曲时，应分析原因，进行处理，一般斜孔可在偏斜处吊住钻锤上下反复扫孔，使孔垂直。

2.2.3 当出现斜孔时，冲锤会偏位或倾斜。钢丝绳摆动会很大，倾向一边，此时，要停止冲孔，把冲锤拉起，检查冲锤是否出现蒜头型，如出现蒜头型，则要把冲锤修焊好，并在孔内回填石块并用冲锤将石块夯压实，使孔底平衡受力，再起锤慢慢冲进，起锤的高度应控制在1.5m以内。如再有偏差，重复回填冲进，填石厚度要高于倾斜面为宜，回填太厚则造成浪费而影响修孔速度，回填不够则起不到充填作用。如在填石修孔无效的情况下，则要采取第二步措施，就是把孔内泥浆调节至1.15以下，且无沉碴现象为宜，然后进行水下砼灌注，将倾斜部位用高标号快速凝结砼封底，等到砼硬度和岩石的强度差不多时，再进行冲孔修正。直至倾斜率小于1%，方可继续冲进。

2.2.4 遇到有孤石、探头石时，用低速冲孔，将石打碎。

3 卡钻（锤）

3.1 成因：孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理。冲锤被孔内落下的石块或误落入孔内的大工具卡住。入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。冲锤尺寸不统一，换锤或焊锤后锤径增大。下冲锤太猛，或钢绳过长，使冲锤倾斜卡在孔壁上。冲锤在孔内静置时间过长被沉淀的泥浆埋钻。

3.2 预防及处理措施

在施工过程中定时提锤检查锤齿的磨损情况，严禁使用蒜头型冲锤；入岩后提锤不能太低，防止出现梅花孔；注意换锤直径变化情况，换锤后要缓缓放入孔底，不能强行冲击性沉放；冲锤要反复提升，开始时放入冲程不宜太大，发现没有卡锤时再用高冲程冲孔。

冲锤若能向下活动的卡钻，可用上下提升法解决，即：不断地上下提动钻头，并配以将钢丝绳左右拔移或旋转。

卡钻后不宜强提，只宜轻提钻头，提不动时，可用小冲锤或冲、吸结合的办法将冲锤周围的钻碴松动后再提出。

施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；冲锤更换或维修时尺寸应统一，下钻时控制进尺速度，不要过猛过快。

一旦出现卡锤，冲锤拉不上来，开始可用桩机副卷扬机下钩打捞，当钩住冲锤时，桩机主、副二根钢丝上下抖动，一松一紧，卡得不紧时可拉起冲锤。

如果卡死了，则要进行孔底爆破，实施过程是，采用适当的炸药和电雷管，包扎好后，放入孔底在锤腰处用电引爆，在爆炸的瞬间，冲锤用劲上提，冲锤便可拉起，孔底爆破，地面振动不大，孔壁一般不会塌方，对地层也无破坏，但实施时，要注意安全，轻轻包扎，电线要绝缘，线头不能碰到任何有感应电的地方，做到绝对安全，并要求专业技术人员操作。

4 掉钻（锤）

4.1 成因：吊冲锤的钢丝绳卡环松动。卡钻（锤）时操作不当，强提强拉，使钢丝绳疲劳断裂。

4.2 预防及处理措施

桩机操作人员，应随时掌握孔底深度、钢丝绳的磨损程度、锤壁、螺杆、弹簧、锤牙是否受损或断裂，要预防为主，经常检查转向装置，保证灵活；经常检查钻杆、钢丝绳及联结装置的磨损情况，及时更换磨损件，防止掉钻。每工作班都应把钻锤的钢丝绳卡环螺丝拧紧，防止冲锤断落在孔底。卡钻（锤）时应设有保护绳方能适度强提，严防冲锤空打。万一冲锤断落孔底，则要及时地进行打捞，捞锤方法通常使用一种船锚式的钢板钩，缚在桩机钢丝绳上，放入孔底进行钩捞。对于掉钻，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞。若钻体已被泥沙埋住，可用小冲锤或冲、吸的办法将钻锤周围的钻碴松动后，先清除泥沙，使打捞工具接触钻锤体后再打捞。

5 扩孔及缩孔

5.1 成因

孔壁坍塌或冲锤摆动过大产生扩孔。产生缩孔的原因是冲锤磨损过大，焊补不及时或因地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。

5.2 预防及处理措施

采取防止坍孔和防止冲锤摆动过大的措施。经常检查钻具尺寸，及时焊补冲锤，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时，宜在该处用冲锤上下反复扫孔以扩大孔径。必要时可特制扩孔纠偏检孔器。

6 糊钻、埋钻

6.1 成因

粘土层中钻进的进尺过快，钻渣加大，循环液泵量不够，泥浆比重过大。

6.2 预防及处理措施

预防埋钻，应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算，并控制适当的进尺，减慢钻进速度，加快泥浆循环。遇到坍孔或其他原因造成的埋钻，应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂，提出钻头。冲击钻锤糊钻时,应减小冲程、降低泥浆稠度，并在粘土层上回填部分砂、砾石。若已严重糊钻，应停钻提出钻头，清除钻渣。

[1]《公路施工手册》-桥涵，交部第一公路工程总公司主编，人民交通出版（2002）.

[2]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）,人民交通出版.