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冲击钻孔施工常见问题及预防、处理措施

1 前言

我国许多地区表土或软弱土覆盖层以下是岩层，通过理论计算，嵌岩桩一般进入弱风化岩层2倍桩径深度，同时也有设计为嵌岩（摩擦）桩的。

由于冲击钻机在较高强度岩层中钻进比其它钻机具有优越性，故得到了广泛应用。下面以高速公路施工实例，介绍冲击钻施工常见问题及预防、处理措施。

2 地质情况 (33#墩，Φ1.5m，K48+185，桩底标高-43.

3 )

⑴地面以下2.7m为粘土（标高4.0～1.3m）；黄灰色，灰黄色，可塑，部分软塑状态，中等～中偏高压缩性；属第四系全新统冲积、海积成因，编号1-1层表土；钻孔桩推荐容许承载力【σ0】=100～140kpa，钻孔桩周土极限摩阻力τ=20～30kpa。

⑵下部有10.8m淤泥质粘土（标高1.3～-9.5m）；灰色，深灰色，流塑，部分软塑状态，天然含水量高、空隙比高、抗剪强度低，压缩性高；属第四系全新统海积、冲海积成因，编号1-2层淤泥质粘土；推荐容许承载力【σ0】=40～60kpa，桩周土极限摩阻力τ=5～10kpa。

⑶下部有3.6m粘土（标高-9.5～-13.1m）；灰黄色，硬塑～可塑状态，中等压缩性；属第四系上更新统，冲洪积成因，编号3-1层粘土；推荐容许承载力【σ0】=200～240kpa，桩周土极限摩阻力τ=50～60kpa。

⑷下部有3.5m亚粘土混粉砂（标高-13.1～-16.6m）；黄色，灰黄色，中密～密实状态；属第四系上更新统，冲洪积成因，编号3-2层亚砂土；推荐容许承载力【σ0】=150～240kpa，桩周土极限摩阻力τ=40～50kpa。

⑸下部有4.5m中粗砂夹粘土（标高-16.6～-21.1m）；灰黄色，中密～密实状态；属第四系上更新统，冲洪积成因，编号3-3层粉细砂，推荐容许承载力【σ0】=220～350kpa，桩周土极限摩阻力τ=55～60kpa。

⑹下部有5.8m残积土夹碎石（标高-21.1～-26.9m）；灰黄色，绿灰色，灰白色，亚粘土夹风化岩碎块，部分夹碎石，密实状态，低～中等压缩性；中密～密实状态；属第四系上更新统，残积成因，编号5-1残积土夹碎石；推荐容许承载力【σ0】=300～350kpa，桩周土极限摩阻力τ=60～80kpa。

⑺下部有9.2m全风化云母片麻岩（标高-26.9～-36.1m）；灰黄色，灰白色，棕灰色，浅绿色；编号8a-1层全风化云母片麻岩，推荐容许承载力【σ0】=300～350kpa，桩周土极

限摩阻力τ=75～80kpa。

⑻下部有4.3m强风化云母片麻岩（标高-36.1～-40.4m）；浅灰色，褐灰色，棕灰色；编号8a-2层强风化云母片麻岩，推荐容许承载力【σ0】=450～800kpa，桩周土极限摩阻力τ=80～150kpa。

⑼下部有5.7m弱风化云母片麻岩（标高-40.4～-46.1m）；灰白色，褐灰色；编号8a-3层弱风化云母片麻岩，推荐容许承载力【σ0】=1100～1800kpa，桩周土极限摩阻力τ=140～260kpa。

3 冲击钻施工特点

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。

4 存在问题

4.1 护筒下陷、移位。

钢丝绳断裂。钻头销子断裂。

卡钻。

孔壁坍塌。孔壁倾斜。

4.2桩端持力层判别错误

4.3终孔后发现孔深不够。

探孔器不能顺利到达孔底。

4.4钢筋笼焊接质量不高，速度慢，中心定位不准，个别上浮,掉入孔中。

4.5首盘砼没封住底，导管中进入泥浆，断桩，桩身夹泥。

导管堵管或下料困难、掉入孔中。

4.6砼超方。

5 原因分析、预防处理措施

5.1护筒下陷、移位

(1)原因分析

直径太小，埋设不密实。埋设护筒时挖除全部土，开钻进尺过快。钻孔时提升钻头时触动护筒。孔中顶部泥浆比重较小，造成护筒底部孔壁坍塌。

(2) 预防、处理措施

Φ1.5m钻孔桩，最好使用Φ1.8m以上护筒。埋设护筒时，保留桩位处土体，护筒外侧用黄土夯填密实。小冲程、低速开钻，开孔时抛入黄土、片石，把护筒底部挤密实。提升钻头时，避免砸碰护筒。适当加大泥浆比重，持续循环泥浆。必要时，把护筒固定在钻机上。

5.2 钢丝绳断裂、钻头销子断裂

(1)原因分析

产品质量差。作业人员粗心，没经常检查。有空锤现象。

(2)预防、处理措施

购买质量好的钢丝绳、销子，准备备用的钢丝绳、销子。施工时勤检查钢丝绳、销子，避免打空锤现象。

钻头掉下后，不停泥浆循环，防止被沉淀埋住。先探测钻头位置、倾斜方向，用打捞锚钩反复打捞，如卡住钻头腰带捞不起，可以再下打捞锚钩挂住，用吊车配合钻机提吊。

根据钻头倾斜位置，对打捞钢丝绳施加拉力，使钻头松动。可请专业爆破打捞人员进行井下爆破，炸药放置深度、数量须适当，打捞钢丝绳须吃劲，爆破时同时上拉。必要时，请潜水员下潜后把钢丝绳套入钻头销孔后提吊。

5.3 卡钻

(1) 原因分析

钻进速度太快，地质情况不明，岩面倾斜、存在孤石（探头石）、溶洞或被坍孔落下的石块卡住，土层缩颈，梅花孔。

(2) 预防、处理措施

应严格按操作规程进行钻孔作业。卡锤后不宜强提，只宜轻提，采用冲、吸等方法将锤周围松动后再提出。

观察钢丝绳偏移情况，判定孔壁倾斜、孤石（探头石）、缩颈、梅花孔深度，不停循环泥浆，防止钻头被沉淀埋住。

先探测钻头位置、倾斜方向，可以对打捞钢丝绳施加拉力，使钻头松动。可以用打捞锚钩反复打捞，卡住钻头腰带后用吊车配合钻机提吊。如提不起，可以再下打捞锚钩挂住，用大吨位吊车配合钻机提吊。

可请专业爆破打捞人员井下爆破，炸药放置深度、数量须适当，钢丝绳须吃劲，爆

破时同时上拉，使钻头松动。

如果摩擦桩孔底卡钻无法取出，潜水员亦无法作业时，可以申请变更。

5.4 孔壁坍塌

(1) 原因分析

护筒埋深不够，钻进速度不合理，孔内泥浆水位高度不够、泥浆比重小，性能差，在地质不好的情况下处理不及时。

(2) 预防处理措施

确保护筒埋设已穿过软土、粉沙层。在松散砂土钻进时，控制进尺速度。适当加大泥浆比重，持续循环泥浆。必要时，加入粘土等材料造浆。泥浆性能好，在长期停钻的情况下，沉积物很少，还可使孔壁形成一层粘性好、密度大、渗透性差的泥皮，可防止孔内泥浆外渗，减缓孔内水头降低速度，使孔壁稳定。钻进时及时补充孔内泥浆，保证孔内水头相对稳定。下钢筋笼时，泥浆比重1.2，灌注时泥浆比重1.15～1.18。如坍塌严重，需要回填静置，重新开钻。

5.5 孔壁倾斜

(1)原因分析

当遇到岩面倾斜、大孤石、探头石或地层变化，地面松软导致钻机沉陷，稍不注意就会造成斜孔。

(2) 预防、处理措施

冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于2cm。钻进时检查钢丝绳偏移，随时调整。如有探头石、大孤石，低速打碎；当遇到岩面倾斜，根据钢丝绳偏移判定情况，放慢钻进速度，必要时抛填片石填平后再冲击；遇到土层软硬不匀，致使锤头受力不均时，往孔内填入底标号混凝土，待混凝土凝固到一定强度再用锤低速打进。

积水、松软地面提前挖沟排水，钻机就位时采取换填、多铺垫枕木加大承载面积等措施，避免钻机沉陷。

5.6桩端持力层判别错误

(1)原因分析

施工经验局限，没有进行综合判断。

(2) 预防、处理措施

对于非岩石类持力层，判断比较容易，可根据地质资料的深度，结合现场取样进行综合判定。

对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩，判定岩层界面难度较大，可以地勘孔资料为基础，结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况、钻进速率和孔口捞取渣样进行综合判定，必要时进行原位取芯验证。嵌岩桩一般进入弱风化岩层2倍桩径深度，正确判断岩层后，对于确定终孔标高十分重要。

5.7终孔后发现孔深不够、探孔器不能顺利到达孔底

(1)原因分析

作业人员粗心大意。探孔器自重轻，孔壁倾斜，存在孤石（探头石），土层中缩颈存在梅花孔。