钻孔桩回旋钻机施工实践探讨

侯进

摘 要：回旋钻机在钻孔中往往出现各种各样的问题，作者根据自己的施工经验，介绍回旋钻机钻孔施工工艺和常遇问题的处理。

关键词：土质变化；施工事项；问题处理

前言

地基土层的工程性质与水文地质条件以及荷载特性、使用要求、施工技术等因素息息相关。江苏地区等级公路的大中桥基础设计近20年大部分均采用钻孔桩深基础，在作者所参加施工的大、中、小桥中，均采用的是钻孔桩基础。桩基础工程是隐蔽工程，如有缺陷较难发现，也较难弥补或修复，而这些缺陷往往直接影响整个结构的使用。桩基础施工的进度经常控制整个结构的施工进度，因此必须精心施工。桩基础的施工方案和施工方法应该结合设计要求、现场地形、地质条件、施工技术设备、施工季节、气候、水文等情况来研究决定。文章对回旋钻机桩基础施工工艺和常遇问题的处理进行了介绍。

1 回旋钻机工作原理

钻孔桩基础工程的桩孔钻进是桥梁施工的关键工序，回旋钻机成孔的原理是利用钻具的回旋切削土体钻进，并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣，继续钻进成孔，有正、反循环泥浆两种方法。

2 基本条件

2.1 江苏地区所遇土质有亚粘土，粉性粉砂土，细、中粗砂，粘性土，砂类土，含少量砾石、卵石的土，含钙、铁、锰质粘土等。

2.2 钻孔基本上选用GPS15型回旋钻机和125型潜水钻机、哑轮钻机等，常采用正、反两种循环方法施工。

2.3 泥浆的制备

2.3.1 施工中遇到较厚的粘土中钻进，也可放入清水中由钻头旋转钻进自行生成泥浆。

2.3.2 当土质为砂类土，含少量砾、卵石土时，应准备黄粘土和陶土等造浆能力强、粘度大的土，在钻进中分批浆打碎的粘土投入孔内。

2.3.3 泥浆性质指标，在钻进过程中一般在1.1-1.4，粘度18S-20S。

2.4 护筒埋设

2.4.1 护筒平面位置应埋设准确，同时内径比回旋钻孔大20cm以上。

2.4.2 护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5m，无水地面应高出20cm以上。

2.4.3 护筒底应低于施工最底水位0.3m，同时根据地形、土质情况，注意旱地埋置深度，以防穿孔。

2.5 其他应注意的问题

2.5.1 根据孔深和土质变化，选择适用的钻机和泥浆泵。

2.5.2 钻机就位后要做到平稳，其工作平台中的支撑基础承载力也需要满足施工要求。

2.5.3 在钻机钻进过程中，要随时对钻进不同土层时的泥浆指标等性能的变化进行检测和控制，并做好进尺、土质、泥浆的原始记录。

2.5.4 经常检查钻机和泥浆泵的电路连接，密封程度及传动部件等使用情况，以免因机械故障停钻造成塌孔事故。

3 钻进时一般问题及处理

3.1 坍孔应根据塌孔原因采取相应的措施

3.1.1 钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进.

3.1.2 根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.15～1.4之间），改善其孔壁结构。

3.1.3 在潮汐或汛期地区如果水位变化过大时，需保证水头相对稳定。

3.1.4 钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔严重时，应回填重新钻孔。

3.2 掉钻落物的原因及采取相应的措施

3.2.1 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

3.2.2 钻杆接头不良或滑丝。

3.2.3 掉钻落物：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。

3.2.4 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，然后在护筒口上加盖。

3.2.5 掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。

3.3 产生糊钻的原因及相应的措施

正反循环回旋钻进中，糊钻的表征是在细粒土层中钻时进尺缓慢，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，泥渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞以致钻头被糊钻或者被埋住。

3.3.1 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，適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。

3.3.2 在钻进软塑土层中的时候，进尺速度要缓慢，钻速一般控制在65转/分之内。

3.3.3 严重糊钻时应停钻，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。

3.3.4 当粘土层较厚时，改变钻头刮板角度和加大齿距。

3.4 扩孔

3.4.1 遇砂类土层或软淤泥，容易造成坍塌而扩孔，我们采取的措施是输入高浓度泥浆，加大泥浆的比重。

3.4.2 钻进时有硬杆件物体掉入孔内，随着旋转钻头的扩大而孔壁也产生隐患，当发现异常现象的时候要采取特殊的技术予以清除。

3.4.3 钻杆转运中局部受压弯曲或刚度疲劳或导向圆与钻头中心不在同一轴心上。钻前应检查以上内容，更换或较正偏位。

3.4.4 扩孔严重时，按塌孔处理，回填粘土，沉淀密实后重钻。

3.5 缩孔

3.5.1 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，应及时补焊钻锥、合金片等以满足钻孔径要求。

3.5.2 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要求为止。

3.6 钻孔漏浆

3.6.1 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。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。

3.6.2 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护筒。

3.7 钻孔偏斜

3.7.1 钻杆弯曲，接头不正，钻杆接头应逐一检查，及时调正，当主钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。

3.7.2 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。

3.7.3 由于主钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。

4 结束语

在实际施工钻孔过程中，我们要根据土质等具体情况控制和调整钻进速度、泥浆稠度等性能指标，避免和防止坍孔等各种事故的发生。当钻孔遇到问题时，首先在保证工程质量的前提下，同时进行经济效益比较，然后制定切实可行的处理方法。同时要求施工人员应有高度的责任感和较高的技术水平以及实践经验，发现问题，迅速正确地处理，施工中要加强质量管理，严格执行岗位责任制。

参考文献

[1]黄家伟.钻孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2007.

[2]JTG/T F50-2011.公路与桥梁施工技术规范[S].人民交通出版社.