探讨旋挖钻在桥梁桩基成孔施工中的缺陷与控制

叶 帅

(贵州省公路工程集团有限公司)

1 孔身偏斜

钻孔倾斜是旋挖钻施工中很容易出现的问题，特别是岩层节理倾斜严重时更容易出现。但是我们也不需要担心，因为旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面，从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的x 轴、Y 轴方向的偏移，在施工过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施工过程中，有时也需要斜孔作业，操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位，然后再进行相同的调垂操作。

在钻无水干孔时用测绳就可以检孔，但在有水和泥浆钻孔中，须用检孔器经常检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4～6 倍。每钻进10 m，接近通过易缩孔土层(软土、软塑土层、低液限粘土等)或更换钻斗前都必须检孔。当检孔器不能沉到原来钻达的深度，或偏离大绳(拉紧时)的位置即偏移护筒中心时，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况。遇有孔身偏斜、弯曲时应分析原因，进行处理，一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直，如不严重时可调整钻机位置或钻具继续钻孔，偏斜严重时应回填粘性土到偏斜处，待沉积密实后再钻进，钻进达到设计标高经检验合格后即可终孔。

2 扩 孔

(1)泥浆原因:泥浆质量不合格，泥浆比重、粘度或含砂率达不到技术要求，使泥浆不能有效的护壁，造成松散地层坍塌。在地下水较高的地区，孔内泥浆面如果低于地下水位，孔内地下水渗入孔内，造成软流塑层流陷，松散地层坍塌，孔径扩大。

(2)操作原因:在软流塑地层，由于钻感不明显，钻头往往是压入而不是钻入该地层，使钻头和四周的泥土粘连，形成泥包钻头现象，而且由于钻具的扰动使该层趋于液化，使地层失去原有的稳定状态，当提钻时出现活塞效应，使钻头周边的部分泥土被抽吸到钻头下部，使得孔壁部分泥土流入孔内造成超径。

(3)钻头和钻杆的连接问题:由于钻头和钻杆的连接卡方长时间的使用磨损，钻杆的公方磨损变小，而钻头上的母方磨损变大，使连接间隙变大，当旋转钻进时，钻头和钻杆形成一定的角度，使钻头的回转直径大于钻头直径，成孔大于设计成孔直径，造成超径。

为了预防成孔超径我们需要做到以下几点措施:

①保持孔内泥浆面的高度，增加对孔壁的压力。

当地下水位较高的软流塑和松散地区，首先保证泥浆的质量，使各项指标达到施工要求，使泥浆能充分护壁。为保持孔内泥浆面，在孔口做一围堰与孔内泥浆相连，当提出钻具时，围堰内的泥浆补充到孔内，使孔内泥浆始终高于地下水位，且泥浆面越高，对孔壁的压力越大，孔壁越稳定。

②控制钻进，避免泥包钻头现象

当钻进软流塑地层时，为了避免钻头压入地层，钻进时记录每次的孔深，下钻时从该深度钻进;控制钻进的速度，减少对该层过大的扰动。

③控制进尺

在软流塑地层，进尺要小于正常地层的进尺，避免或减少提钻时活塞效应所产生的阻力。

④保持钻头外表光滑

避免或减少糊钻在软流塑地层，每次提钻时，钻头周围经常附着一些粘性土，要及时清除掉，减少钻头与周围粘性土的粘连，以免造成糊钻。

⑤减少钻头和钻杆的连接间隙

要经常检查钻头和钻杆的连接卡方，有磨损及时修补，减少连接间隙。

3 坍 孔

坍孔原因有很多种，可能是遇到流沙层引起，可能是孔内水位与地下水位水位差过大，不能保持原有静水压力引起，也可能由于护筒周围堆放重物或机器振动等均可引起坍孔。

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，并加入适量的泥浆以保证孔内水头压力，即浆面最少高出地下水位2 m以上，随着钻进深度的增加及时补充泥浆，保证孔内水头压力，防止坍孔。坍孔不严重时可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施，继续钻进。坍孔严重时应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填，暂停一段时间后查明坍孔原因，采取相应措施重钻。坍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。

还有必须严格控制钻斗在孔内升降速度，因为如果快速地上下移动钻斗，那么水流将以较快速度由钻斗外侧和孔壁之间的空隙流过，导致冲涮孔壁，有时还会在上提钻斗时，在其下方产生负压，而导致孔壁坍塌，所以钻进时应根据孔径大小及土质情况来调整钻斗的升降速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75～0.80 m/s.当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。

4 缩 孔

旋挖钻机在施工提升料筒时，发现提升力显著增大，并有孔壁颈缩现象。经过详细分析，是因为筒式钻斗完全无护壁作用，在提升钻斗时，其下部产生较大负压力作用，致使产生“吸钻”现象，从而造成孔壁颈缩现象。因此，必须对筒式钻斗进行改进，在筒壁上加焊4 块双曲面护壁钢板(或增设导流槽)，两两对称布置，为防止升降时碰怀孔壁，钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径2 cm.由施工现场实践得知，改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小，钻孔颈缩现象得到改善。

如果缩孔是因为钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的，前者应注意及时焊补钻锥，后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象，在钻机施工时应严格一次钻进深度，一般在粘土层采用泥钻，每钻进尺在50 cm 左右，在松散砂砾、砂层采用砂钻，每钻进尺在40 cm 左右。