维普资讯 http://www.cqvip.com ・６６・ 北 方 交 通 ２００７ 水泥混凝土就地灌注桩的成孔方法 选择及事故的预防与处理 丁云丰马戈 徐丹 １１２０００） （铁岭市公路管理处，铁岭１１２０００） （铁岭市公路工程段，铁岭徐德兴 （大连市交通规划勘察设计院，大连１１６０３３） 摘要 简述水泥混凝土就地灌注桩的各种成孔方法的适用范围，提出成孔施工主要事 故的预防和处理意见，以便因地制宜、经济合理的选择好灌注桩的成孔方法，在成孔施工过程 中预防事故的发生，发生事故做到及时科学的处理，保证成孔施工的进度和质量。 关键词人工挖孔回转成孔 冲抓成孔 冲击成孔钻孔偏斜卡锥掉锥 水泥混凝土就地灌注桩的成孔施工，是桩基施 工的重要环节。根据施工进度和质量标准要求，根 据现场水文地质情况，物资机具供应条件的可能，正 梁基础采用了挖孔工艺，大连高速公路清水河大桥 采用了挖孔桩。 １．２挖孔灌注桩成孔施工事故的预防与处理 挖孔时要按施工技术规范组织施工，合理安排 确的选择好符合实际的成孔方法，做好施工过程中 的事故预防和处理，对保证灌注桩的施工质量和施 工进度意义重大。下面对水泥混凝土就地灌注桩各 种成孔方法的适用范围和主要事故的预防与处理意 见分述如下。 １挖孔灌注桩成孔方法的适用范围及事故的预防 与处理 施工进度和工艺流程，做好工程质量和安全检查，发 现问题，及时采取补救措施，人工操作要注意施工安 全，挖孔人工必须配有安全帽、安全绳，必要时应搭 设掩体。提取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等 机具，必须经常检查。井口围护应高出地面２０— ３０ｃｍ，防止土、石、杂物滚人孔内伤人。挖孔工作暂 停时，孔口必须罩盖。挖孔时应检查孔内的二氧化 碳含量，如超过０．３％或孔深超过ｌＯｍ应采用机械 １．１ 挖孔灌注桩成孔方法的适用范围 挖孔灌注桩是用人工挖掘成孑Ｌ，然后再浇注水 泥混凝土成桩的施工方法。即用人力配合简单的机 具设备挖掘成孔，不需要复杂的机械设备，只需一个 简单的提升装置，如农村打水用的转辘、摇动手柄或 用卷扬机提升弃士，孔壁支护简单易做，施工非常方 通通风。孔内爆破后，应先通风排烟，无毒后方可下 井作业。孔内有岩石爆破，应采用浅眼爆破法，严格 控制炸药用量，并在炮眼附近加强支护，防止震塌孔 壁。桩孔较深，应采用电引爆。当桩底进入斜岩层 时，应凿成水平或台阶。挖孔过程中，如发现有水渗 便，成孔造价低廉，挖孔土层摸得着，看得见，便于保 证成孔质量，可多孔同时作业，保证工程施工进度， 入，要及时加强孑Ｌ壁支护，防止水在井壁侵流造成塌 孔。挖孔和护壁两个工序必须连续作业，一次挖孔 和护壁段不易过长，随挖随护，以防塌孔。挖孔如遇 它适用于较密实的各类土层或岩层，适用于无水和 少水的土层，孔内产生的污染物不得超标，孔深不易 过深，开挖深度以不超过１５ｍ为易。这种成孔灌注 方法在很多地方用于钻孔灌注桩断桩事故的处理， 效果非常好。目前具备挖孔施工条件的桥梁工程已 经得到了广泛应用。我市１０２线开原南出口立交桥 应用了挖孔灌注桩，沈大和铁四高速公路有多座桥 到涌水量较大的潜水层承压水时，可采用水泥砂浆 压灌卵石环圈或其他有效的止水措施。 ２钻孔灌注桩的适用范围及事故预防与处理 水泥混凝土灌注桩在我国是六十年代开始推广 应用的，以速磨陕、造价低、工艺设备简单、施工方便 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 丁云丰等：水泥混凝土就地灌注桩的成孔方法选择及事故的预防与处理 （１）冲抓锥成孔的适用范围 ・６７・ （基本避免了水下作业）等优点，深受建筑部门的欢 迎。目前采用水泥混凝土灌注桩做基础的桥梁非常 普遍，灌注桩的成孔方式有回转成孔、冲抓成孔、冲 击成孔、抓冲综合成孔和冲击振动沉管，施工钻具多 样。 ２．１ 回转成孔的适用范围 冲抓成孔是用具有冲击动能并由锥瓣直接抓取 土石的冲抓锥来钻进成孔的，钻进时要设置水头和 调制泥浆，泥浆的作用是护壁而不是浮渣。冲抓锥 适用土层为淤泥、粘性土、砂土、砾石、卵石，适用孔 径为０．６～１．５ｍ，适用孔深为２０～４０ｍ。 （１）人力旋转锥和机动推转成孔的适用范围 人力旋转锥成孔是用人力转动推钳，带动钻杆 （２）冲击实心锥和冲击管锥成孔的适用范围 用冲击式钻机或卷扬机带动的冲击钻头上下往 和锥头切削土石成孔的方法，这种方法在六十、七十 年代应用的非常广泛，昌图通江口辽河特大桥、辽中 辽河特大桥、新民柳河特大桥都是采用人力旋转锥 完成钻孔的。由于经济的发展，钻孔机具的增多，现 在基本由机动推钻所代替。人工旋转锥适用于粘性 土、砂土，桩径和桩长不易过大的灌注柱，桩径不易 超过１ｍ，桩长不易超过２０ｍ，机动推钻适用于粘性 土、砂土、粒径小于ｌＯｃｍ的砾石、碎石含量少于 ３０％的碎石土。这两种钻具施工中都需要设置水 头，都需要配制泥浆护壁（土层土质适应护壁除 外）。 （２）正循环回转钻机和正循环潜水钻机成孔的 适用范围 正循环方式钻进时要设置水头，要用泥浆护壁 和浮悬钻渣，泥浆用泥浆泵输入钻杆内腔，经钻头的 出浆口射出，带同钻渣沿钻孔上升到孔口溢进泥浆 流槽，返回泥浆池中净化，再供使用，这样的循环称 为正循环。正循环回转钻机适用于粘性土、砂土、粒 径小于２ｃｍ的砾卵石、软岩，孔径适用于０．８～２ｍ， 孔深适用于３０～１００ｍ。正循环潜水钻机适用于淤 泥、粘性土、砂土、粒径小于ｌＯｃｍ的砾卵石、碎石含 量少于２０％的碎石土，孔径适用于０．８～１．５ｍ可达 ５０ｍ。 （３）返循环回转钻机和返循环潜水钻机成孔的 适用范围 返循环方式钻进时，开动真空泵，在抽吸的作用 下，使由孔口流进钻孔的泥浆和钻渣混合物，由钻杆 内腔引经泥石泵泄到沉淀池中净化再供使用，同正 循环正好相反，故称之为返循环。返循环回转钻机 和返循环潜水钻机适用于粘性土、砂土、粒径小于钻 杆内腔２／３的卵石、含量少于２０％的碎石土、软岩。 适用孔深，泵吸可达４０ｍ，气举可达ｌＯＯｍ。返循环 回转钻机适用孔径０．８～２．５ｍ，返循环潜水钻机适 用孔径为０．６～１．５ｍ。这两种钻机使用时都要设置 水头，都要配制泥浆，泥浆只起护壁作用。 ２．２ 冲抓、冲击和抓冲结合成孔的适用范围 复冲击，将钻孔中的土石劈裂破碎或挤入钻孔壁中 成孔的方法叫冲击成孔。使用泥浆的作用是护壁和 悬浮钻渣。冲击实心锥和冲击管锥是冲击成孔的代 表机械，冲击实心锥适用于各种土层，适用孔径为 ０．８—２ｍ，适用孔深为５０ｍ，是目前使用最广的成孔 机具。冲击管锥适用粘性土、砂土、砾石、松散卵石， 适用孔径为０．６～１．５ｍ，适用孔深为５０ｍ。 （３）全护筒冲抓和冲击钻机成孔的适用范围 全护筒冲抓和冲击钻机是抓、冲综合成孔机具， 适用嵌岩钻孔桩的修建。它适用于各类土层，适用 孔径为０．８～２ｍ，适用孔深可达５０ｍ，不需要配制泥 浆。 ２．３冲击、振动沉管 采用锤击或振动方法将钢管沉入土内，然后在 管内灌注混凝土（或钢筋混凝土），随灌随拔管而形 成灌注桩叫沉管灌注桩。冲击、振动沉管适用土层 为软土、粘性土、砂土、砾石、松散卵石，适用小孔径 水泥混凝土灌注桩，适用桩径为０．２５～０．５ｍ，适用 深度为２０ｍ，不需要配制泥浆。 ２．４钻孔桩成孔事故的预防和处理 成孔施工和机具操作一定要符合公路桥涵施工 技术规范，要坚持施工质量和施工安全检查制度，合 理安排施工进度和工艺流程，机械设备检查维修要 及时，搞好护筒的制作和埋设，控制好水头的设置高 度，控制好泥浆的质量。这些环节只要有一个环节 出现了问题，都会造成成孔事故的发生，这些环节做 到位，就会预防施工事故。下面提出成孔施工主要 常见事故的预防和处理意见。 ２．４．１ 塌孔事故的预防和处理 塌孔是水泥混凝士灌注桩成孔施工中最常见的 工程事故。 （１）事故产生的原因 ①泥浆配制质量达不到要求，护壁不可靠。 ②水头的设置高度不够，孔内静水压力低。 ③护筒埋置深度不够，夯填不密实，有漏水。 ④机械运转震动，钻具撞击孔壁或有爆破施工。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・６８・ ⑤有流砂层或地下水活动较强。 （２）事故的预防措施 北 方 交 通 ２００７ ⑤发现探头石后，回填片石、卵石，用冲锥冲击 打掉探头石，或将钻架略移向探头石一侧，用冲锥斩 断探头石，然后将钻架移回原位继续钻进。也可用 小型钻机对探头石打眼爆破。 ①预防塌孔有效措施之一是配制好适合钻层的 高质最泥浆，在流砂层和地下水活动较强的地方，要 控制进尺速度，要尽量增大泥浆的粘度和比重。或 投入粘土掺片石、卵石，低锤冲击，使粘土、片石、卵 石挤入孔壁起护壁作用。 ②一定要保持有足够的水头高度，保证水头高 ⑥在倾斜的岩面上回填３０～５０ｃｍ的片石、卵 石，然后冲击成孔，也可向钻孔中灌注贫混凝土，达 到倾岩面上缘相平高度，待混凝土达到一定强度后 再冲击成孔。 度是不塌孔的关键。要有遇到不良情况，及时增加 水头高度的措施和准备。 ③一定按埋设护筒的技术要求，把护简埋设好。 ④避免机械运转强震动，避免钻具碰撞孔壁，要 控制冲锥的冲程高度，爆破施工要严格控制炸药用 量。 （３）事故的处理方法 发生塌孔要认真分析研究，一定要查明塌孔的 原因和塌孔的位置，然后再进行处理。塌孔不严重 时，可回填至塌孔位置以上，采取改善泥浆性能、加 高水头、埋深护筒等措施，继续钻进。塌孔严重时， 应立即将钻孔全部用砂或小砾石加粘土回填，暂停 一段时间后，查明塌孔原因，采取相应措施重钻。塌 孔部位不深时，可采取深埋护筒法，将护筒周围土夯 实，重新钻孔。 ２．４．２钻孔偏斜事故的预防和处理 钻进过程中，钻孔常常产生偏斜，形成斜孔和弯 孔。如偏斜过大，将使继续施工发生困难，还会改变 桩的受力状态，甚至钻孔不能使用而报废。 （１）事故产生的原因 ①钻孔中遇到了较大的探头石，使钻头偏向一 方。 ②遇到了倾斜硬层，或在粒径大小悬殊的砂卵 石层中钻进，钻头向较软或粒径较小的～方偏斜。 ③钻机安放不平，机架底座支撑不均。 ④操作不当使钻杆弯曲过大，或钻具连接后不 垂直。 （２）事故的预防措施 ①安装钻机，必须保证开孔正确，安放的要平， 立轴中心同钻孔中心必须在同一垂线上。 ②弯曲和有缺陷的钻杆不得使用。 ③回转钻均应采用减压钻进，不可加压使钻杆 产生过大的弯曲。 ④回转钻遇到了倾斜的软硬变化的地层，特别 在由软变硬地段，应吊住钻杆控制进尺。如使用有 变速装置的钻机，可用低速档钻进。 （３）事故的处理方法 发现钻孔发生了偏斜，要及时弄清偏斜的位置 和偏斜的程度，然后进行处理。目前处理钻孔偏斜 多采用扫孔法。将钻头提高到出现偏斜的位置，上 下反复进行回转扫孔，使钻孑Ｌ逐渐正直。偏斜严重 时，应回填粘性土到偏斜处，待沉积密实后再钻进。 ２．４．３卡锥事故的预防和处理 钻锥卡在孔内，提不起来叫卡锥。卡锥事故主 要发生在冲击钻孔。 （１）事故产生的原因 ①钻孔发生梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。 ②没及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，焊补后 的冲锥大了，非常容易卡钻。 ③伸入孔内的探头石没被打碎，卡住了锥脚或 锥顶。 ④孔口掉下石块或其他物件，卡住冲锥。 ⑤在粘土层中冲击的冲程太大，泥浆太稠，以至 冲锥被吸住。 ⑥大绳松放太多，冲锥倾斜，顶住孔壁。 （２）事故的预防措施 ①避免钻孔出现不规则的孔形，预防梅花孔的 形成，要经常检查冲锥转向装置的灵活性，冲程要保 证冲锥有足够转动的时间。 ②冲锥的损耗要及时修补，防止锥体大小变化 突然。 ③在冲孔操作中，不可将大绳放的太多。 ④在粘土层施工中，冲击不可过猛，泥浆不可太 稠。 ⑤孔口附近的石块杂物应移走，以防掉入孔中 形成卡锥。 （３）事故的处理方法 ①梅花孔卡锥，如向下有活动余地，可松绳落 锥，转个角度在提锥，有可能顺梅花孔提上来。 ②用由下向上的办法，轻打卡点的石头。 ③用较粗的钢丝绳带打捞工具放入孔内，将冲 锥勾住后，与大绳同时提动，或交替提动，做多次摆 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 丁云丰等：水泥混凝土就地灌注桩的成孔方法选择及事故的预防与处理 转向套断裂，或螺栓螺母松脱。 ⑤冲锥本身在薄弱截面折断。 （２）事故的预防措施 ・６９・ 动试探，有时能将冲锥提出。 ④用其他工具，如小的冲锥、小掏渣筒等下到孔 内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或将冲锥碰活动脱 离卡点，再将冲锥提出。 ⑤用滑轮组或千斤顶强提。为避免拉断大绳， 另备钢丝绳下孑Ｌ内套住锥体，并注意将孔口垫木加 长，以免孔口受力过大而坍塌。 ①发生埋锥或卡锥时，没有措施不可强行提锥。 ②不要过早刹车而打空锤。 ③对大绳和冲锥要勤检查，发现钢丝绳磨损要 及时更换。转向装置、吊环等焊接处及锥身有裂纹 时，要及时焊补。 ④为了容易打捞掉锥，可在冲锥锥身预先焊些 打捞装置，如打捞环、打捞杠等。 （３）掉锥的打捞方法 一⑦用压缩空气管或高压水管下人孔内，对准卡 锥一侧或吸锥处适当冲射一些时间，使卡点松动后 强行提出。 ２．４．４掉锥事故的预防和打捞 （１）事故发生的原因 ①发生埋锥或卡锥时强行上提，拉断了大绳。 ②大绳放松的过少而形成“打空锤”时，因受荷 载过大而拉断。 ③大绳与转向装置连接处被磨断，或在靠近转 向装置处被扭断，或绳卡松脱。 ④转向装置与冲锥的联结处脱开，或冲击锥的 旦发现掉锥，就应及时打捞。间隔时间越长， 锥头会埋得更深，与周围泥砂淤得更死。规范规定 要迅速用打捞叉、打捞钩、打捞绳套等工具打捞。若 钻锥已被泥砂埋住，使用打捞工具无济于事时，比较 有效的方法是采用空气吸泥机或空气压缩机冲开埋 锥泥砂，然后打捞。也可用冲抓锥来抓取掉落的冲 锥。 Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｍｏｕｌｄｅｄ ｉｎ Ｐｌａｃｅ Ｐｉｌｅ， ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｓ——Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｏｆ Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｎａｒｒａｔｅｓ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｌｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｏｕｌｄｅｄ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ，ｍａｋｅｓ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｍａｉｎ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｌｏｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ—ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｏ ａ— ｖｅｒｔ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ．Ⅱｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｅｍｅｒｇｅｓ．ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｉｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｈｅ ｃｏｎｓｔｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ Ｐｕｎｃｈｉｎｇ ｄｒｉｌｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ Ｉｍｐａｃｔｉｏｎ ｄｒｉｌ— ｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ Ｄｒｉｌｉｎｇ ｓｋｅｗｎｅｓｓ Ｃｏｎｅ ｂｌｏｃｋｅｄ Ｃｏｎｅ ｆａｌｌｉｎｇ