冲击钻孔施工掉锤、卡锤原因分析及预防、处理措施

李明

【摘要】冲击钻锥钻孔施工工艺在钻孔灌注桩桩基础施工过程中被广泛使用，但很难避免掉锤、卡锤现象，本文结合济广高速济南连接线工程冲击钻机施工过程中所出现掉锤、卡锤事故的处理及预防措施，简要分析冲击钻孔中出现掉锤、卡锤的原因及预防、处理措施。

【关键词】钻孔灌注桩；卡锤 ；掉锤；原因分析；预防；处理措施

在济广高速济南连接线工程中，冲击钻是普遍采用的桩基成孔机具，然而在施工过程中，经常出现锤头脱落、卡锤等情况，下面就施工中常见的掉锤、卡锤情况及处理措施做一分析。

一、冲击钻的特点

冲击钻成孔灌注系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。

冲击钻施工特点：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少，不受施工场地限制，无噪声和振动影响等；适用于黄土、粘性土、粉质粘土、人工杂填土、坚硬土层、含有孤石的砂砾石层、漂石层、岩层，因此被广泛地采用。弱风化云母片麻岩中每小时可钻进7～10cm。

由于冲击钻的适用性广、操作简单、成本低，因此被钻孔桩基施工中广泛采用。

二、原因分析

1、掉锤原因分析

1）钢丝绳断丝过多，未及时更换，造成钢丝绳断裂。

2）施工人员操作不当，出现卡钻情况下，强提猛拉造成钢丝绳超负荷或疲劳断裂。

3）锤头顶部质量差，导致套筒部位（俗称锤脖子）断裂或者销子断裂，从而导致掉锤。

4）钢丝绳的绳卡数量不足或者松弛，未能及时加固检查，致使钢丝绳接头滑脱。

2、卡锤原因分析

1）在采用旋挖加冲击接力施工工艺时，旋挖成孔的倾斜度、冲击钻与孔的对中很重要，如上部倾斜或者冲击钻没有和孔中心对中，钻进时极易钻偏，造成卡锤。

2）锤头焊补不及时，严重磨耗的锤头往往钻出较设计桩少小的孔，而焊补后的锤头大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锤。

3）孔口掉物，防护措施不到位，孔口掉下石块或其他铁件卡住锤头。

4）钢丝绳在冲击过程中放松太多，锤头倾倒，顶住孔壁。

5）地质不均匀，如漂卵石层、姜石层等，易造成局部孔壁凸进，成孔不圆，或锤顶转向装置不灵活，钻头转动时间不充分或者转动很小，改变不了冲击钻位置，形成梅花孔，锤头被狭窄部位卡住。

6）地层中有软塑土、流沙层，遇水膨胀后使孔孔径缩小，或地层中有淤泥软卧层，钻进过程不连续，停顿时间稍长，容易发生缩孔，锤头未及时提出，导致卡锤发生。

7）孔内有探头石、岩面不平，造成锤头倾斜，导致卡钻。

8）粘土层地质中，冲击钻冲程太高，换浆不及时，导致泥浆太稠，以致锤头被吸住。

三、处理方法

1、掉锤处理方法

掉锤后要及时进行打捞，以免停顿时间太长致使锤头被沉积物或坍孔土石埋住。打捞工具主要有以下几种：

1）打捞钩。一般锤头上都有用钢丝绳圈成的打捞圈，将打捞钩放入孔内，探到锤头位置后，左右上下摆动，使打捞叉钩往锤上的打捞圈，以提出锤头。

2）打捞活套。一般用于当打捞钩难以钩住锤头，或当打捞钩不足以将锤头提起时，可以用打捞活套以附加一根钢丝绳用其他起重设备配合钻机一起拉起锤头。

3）打捞抓。打捞抓是专门制作的，下放时主绳不用力，由副绳提着下放，此时圆周的抓是敞开的，等到放到锤顶时，主绳用力提时打捞抓四周的抓收缩，如能抓住锤头顶部的窗口，用起重机拉起锤头，在锤定左右摆动以便能抓住锤顶。

一般情况下，当发生掉钻情况后，打捞时锤头周围都有不同程度的沉淀物，如不将这些沉淀物清离锤头，使用打捞工具很难将锤头拉起。因此，打捞前应保持孔内泥浆密度，泥浆泵不能停，保持孔内泥浆不会沉淀，对于沉淀部分要用泥浆泵或用掏渣筒将其清除，以减小锤头周围阻力。对于沉淀较厚或较难冲起的，应用小锤头或者泥浆管端部做出尖锤形在其周围冲击，或用高压气管下到孔内，把沉淀物冲起，待锤周围松动后将锤提起。

2、卡锤处理措施

处理卡锤时，首先要弄清楚是何种原因造成的，针对不同原因进行不同处理，如经过一下措施均不能捞出锤头的，需要及时聘请专业水下捞锤队伍进行打捞。

1）定时检查机械设备，定期检查桩机、泥浆泵等设备的运行是否正常，一般应每四小时检查一次索具和桩锤，发现隐患及时处理。每次换锤时应检查锤径是否符合要求，为便于打捞，应在桩锤上设打捞环、打捞杠、打捞套。更换新桩锤后应上下拉孔数次，冲程不宜太大，确定不会卡锤时方能继续冲孔。若机械设备出现故障，应及时设法将桩锤提出孔外。

2）当因梅花孔造成卡锤时，若锤头有向下活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头，也可略微松一松钢丝绳，使锤头转动一个角度，也有可能将锤头提出。

3）用较粗的钢丝绳带打捞钩放进孔内，将锤头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，有时能将锤头提出。

4）钻头卡住铁件等物品时，不要强提猛拉，以防造成钢丝绳断裂及坍孔。采用由上向下顶撞的办法轻轻击打卡点的物品，使钻头上下活动，有时也能脱离卡点或者使掉入的物件落下。

5）用其他工具，如小的锤头等下到孔内冲击，将卡锤的石块挤进孔壁，或把卡锤碰活动脱离卡点后，再将锤头提出，或用压缩空气管或者高压水管下入孔内，对准卡锤一侧或吸锤处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。

6）当埋锤时间较短或者较浅时，可在桩孔四周搭设枕木垛，将两根大钢轨扣在一起，同时将大绳扣在钢轨上，钢轨两头用两台不小于50T的千斤顶，慢慢顶起钢轨，使钢轨带动大绳缓慢上升，但要注意顶升过程要缓慢，待钢轨有一定挠度时，停一会，借钢轨回弹之力缓缓拉起，以免用力过大将大绳拉断。对严重的塌孔埋锤，可采用比锤头直径大的空心锤在原锤上面的土、石清除掉，接触原锤后，再换用比原锤稍大的空心锤，冲钻至原锤底部，使原锤与周围孔壁分离后，提出空心锤。再将打捞钩入孔打捞。再用卷扬机会同其他起重机械设备同时提拉。

7）用以上方法提升卡锤无效时，可试用水下爆破法，将防水炸药放于孔内，沿锤的滑槽放到锤底，然后引爆震送卡锤，再用钻机或者其他起重机具同时提拉。一般能够提出。但在爆破时应注意炸药用量，以免过大损坏锤头或造成塌孔。

四、预防措施

1）开钻前要对钻机位置进行平整压实，保证钻机稳定，四周设防护，防治施工中孔内落石掉物。

2）经常检查钻机、钢丝绳和连接装置，经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。

3）钻进过程中要经常测量泥浆密度、粘度等指标，以免粘锤卡锤。

4）钻进时要根据地质情况来确定不同的冲程及进度，用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔径。

5）经常检查补焊锤头，防治直径过小造成塌孔。

6）为方便打捞，锤头上预先焊打捞环、打捞杠或者钢丝绳圈的打捞圈。

五、结术论

冲击钻掉锤、卡锤产生的原因及处理预防措施进行分析和描述，在施工中，操作人员要细心，勤检查，按操作规程操作，遇到的问题采用合理的处理方法，就能够顺利解决。引起钻孔灌注桩质量问题的原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。只要掌握了这些容易出现问题的原因之所在、出现这些问题后的处理措施，才能在桩基施工过程中有针对性地做到事先预防和控制、才能做到发生了其中的某种故障后能从容的进行处理，才能确保桩基的工程质量，确保工程进度。

【参考文献】

[1]公路桥涵施工技术规范（JTG-TF50--2011）

[2]公路施工手冊—桥涵（第7版），交通部第一公路工程公司，人民交通出版社，2007.

[3]梅华国.冲孔灌注桩施工中埋锤或卡锤事故的处理措施.电力建设，2004（3）