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1、沖擊鉆孔施工常見問題及預防、處理措施1 前言我國許多地區表土或軟弱土覆蓋層以下是巖層,通過理論計算 ,嵌巖樁一般進入弱風化巖層2 倍樁徑深度 ,同時也有設計為嵌巖（摩擦）樁地. 由于沖擊鉆機在較高強度巖層中鉆進比其它鉆機具有優越性,故得到了廣泛應用.下面以高速公路施工實例 ,介紹沖擊鉆施工常見問題及預防、處理措施. 2 地質情況 (33#墩,1.5m,K48+185, 樁底標高 -43.3 ) 地面以下2.7m 為粘土（標高4.01.3m ）；黃灰色 ,灰黃色 ,可塑 ,部分軟塑狀態 ,中等中偏高壓縮性；屬第四系全新統沖積、海積成因,編號 1-1層表土；鉆孔樁推薦容許承載力【0】=1001402、kpa, 鉆孔樁周土極限摩阻力=2030kpa. 下部有10.8m淤泥質粘土（標高1.3-9.5m）；灰色 ,深灰色 ,流塑 ,部分軟塑狀態 ,天然含水量高、空隙比高、抗剪強度低,壓縮性高；屬第四系全新統海積、沖海積成因,編號 1-2 層淤泥質粘土；推薦容許承載力【 0】=4060kpa, 樁周土極限摩阻力=510kpa. 下部有3.6m 粘土（標高 -9.5 -13.1m ）；灰黃色 ,硬塑可塑狀態,中等壓縮性；屬第四系上更新統,沖洪積成因 ,編號 3-1 層粘土；推薦容許承載力【0】=200240kpa, 樁周土極限摩阻力=50 60kpa. 下部有 3.5m亞粘土混粉砂（標高-13.1 3、-16.6m ）；黃色 ,灰黃色 ,中密密實狀態；屬第四系上更新統,沖洪積成因 ,編號 3-2 層亞砂土；推薦容許承載力【0】=150 240kpa, 樁周土極限摩阻力=4050kpa. 下部有4.5m中粗砂夾粘土（標高-16.6-21.1m ）；灰黃色 ,中密密實狀態；屬第四系上更新統,沖洪積成因 ,編號 3-3 層粉細砂 ,推薦容許承載力【0】=220350kpa, 樁周土極限摩阻力=5560kpa. 下部有5.8m 殘積土夾碎石（標高-21.1 -26.9m）；灰黃色 ,綠灰色 ,灰白色 ,亞粘土夾風化巖碎塊,部分夾碎石 ,密實狀態 ,低中等壓縮性；中密密實狀態；屬第四系上更新統,殘積成4、因 ,編號 5-1 殘積土夾碎石；推薦容許承載力【0】=300350kpa, 樁周土極限摩阻力=6080kpa. 下部有9.2m 全風化云母片麻巖（標高-26.9-36.1m）；灰黃色 ,灰白色 ,棕灰色 ,淺綠色；編號8a-1層全風化云母片麻巖,推薦容許承載力【0】=300350kpa, 樁周土極限摩阻力=7580kpa. 下部有 4.3m 強風化云母片麻巖（標高-36.1-40.4m）；淺灰色 ,褐灰色 ,棕灰色；編號8a-2 層強風化云母片麻巖 ,推薦容許承載力【0】=450800kpa, 樁周土極限摩阻力=80150kpa. 下部有5.7m 弱風化云母片麻巖（標高-40.4-46.1m5、 ）；灰白色 ,褐灰色；編號8a-3 層弱風化云母片麻巖 ,推薦容許承載力【0】=1100 1800kpa, 樁周土極限摩阻力=140 260kpa. 3 沖擊鉆施工特點沖擊鉆成孔灌注系用沖擊式鉆機或卷揚機懸吊沖擊鉆頭（又稱沖錘）上下往復沖擊,將硬質土或巖層破碎成孔 ,部分碎渣和泥漿擠入孔壁中,大部分成為泥渣 ,用淘渣筒掏出成孔,然后再灌注混凝土成樁. 沖擊鉆施工特點：設備構造簡單,適用范圍廣 ,操作方便 ,所成孔壁較堅實、穩定,塌孔少 ,不受施工場地限制 ,無噪聲和振動影響等；適用于黃土、粘性土、粉質粘土、人工雜填土、堅硬土層、含有孤石地砂礫石層、漂石層、巖層,因此被廣泛地采用.弱風化云母片6、麻巖中每小時可鉆進710cm. 4 存在問題4.1 護筒下陷、移位 . 鋼絲繩斷裂 .鉆頭銷子斷裂 . 卡鉆 . 孔壁坍塌 .孔壁傾斜 . 4.2樁端持力層判別錯誤4.3 終孔后發現孔深不夠. 探孔器不能順利到達孔底. 4.4鋼筋籠焊接質量不高,速度慢 ,中心定位不準 ,個別上浮 ,掉入孔中 . 4.5首盤砼沒封住底,導管中進入泥漿 ,斷樁 ,樁身夾泥 . 導管堵管或下料困難、掉入孔中. 4.6砼超方 . 5 原因分析、預防處理措施5.1護筒下陷、移位(1) 原因分析直徑太小 ,埋設不密實 .埋設護筒時挖除全部土,開鉆進尺過快 .鉆孔時提升鉆頭時觸動護筒.孔中頂部泥漿比重較小 ,造成護筒底部孔7、壁坍塌. (2) 預防、處理措施1.5m鉆孔樁 ,最好使用 1.8m以上護筒 .埋設護筒時 ,保留樁位處土體 ,護筒外側用黃土夯填密實.小沖程、低速開鉆 ,開孔時拋入黃土、片石,把護筒底部擠密實.提升鉆頭時 ,避免砸碰護筒 .適當加大泥漿比重,持續循環泥漿 .必要時 ,把護筒固定在鉆機上. 5.2 鋼絲繩斷裂、鉆頭銷子斷裂(1) 原因分析產品質量差 .作業人員粗心 ,沒經常檢查 .有空錘現象 . (2)預防、處理措施購買質量好地鋼絲繩、銷子,準備備用地鋼絲繩、銷子.施工時勤檢查鋼絲繩、銷子,避免打空錘現象 . 鉆頭掉下后 ,不停泥漿循環 ,防止被沉淀埋住.先探測鉆頭位置、傾斜方向,用打撈錨鉤反8、復打撈,如卡住鉆頭腰帶撈不起,可以再下打撈錨鉤掛住,用吊車配合鉆機提吊. 根據鉆頭傾斜位置,對打撈鋼絲繩施加拉力,使鉆頭松動 .可請專業爆破打撈人員進行井下爆破,炸藥放置深度、數量須適當,打撈鋼絲繩須吃勁,爆破時同時上拉.必要時 ,請潛水員下潛后把鋼絲繩套入鉆頭銷孔后提吊 . 5.3 卡鉆(1) 原因分析鉆進速度太快 ,地質情況不明 ,巖面傾斜、存在孤石（探頭石）、溶洞或被坍孔落下地石塊卡住,土層縮頸 ,梅花孔 . (2) 預防、處理措施應嚴格按操作規程進行鉆孔作業.卡錘后不宜強提,只宜輕提 ,采用沖、吸等方法將錘周圍松動后再提出. 觀察鋼絲繩偏移情況,判定孔壁傾斜、孤石（探頭石）、縮頸、梅花9、孔深度,不停循環泥漿 ,防止鉆頭被沉淀埋住 . 先探測鉆頭位置、傾斜方向,可以對打撈鋼絲繩施加拉力,使鉆頭松動 .可以用打撈錨鉤反復打撈,卡住鉆頭腰帶后用吊車配合鉆機提吊.如提不起 ,可以再下打撈錨鉤掛住,用大噸位吊車配合鉆機提吊. 可請專業爆破打撈人員井下爆破,炸藥放置深度、數量須適當,鋼絲繩須吃勁 ,爆破時同時上拉,使鉆頭松動 . 如果摩擦樁孔底卡鉆無法取出,潛水員亦無法作業時,可以申請變更 . 5.4 孔壁坍塌(1) 原因分析護筒埋深不夠 ,鉆進速度不合理,孔內泥漿水位高度不夠、泥漿比重小,性能差 ,在地質不好地情況下處理不及時 . (2) 預防處理措施確保護筒埋設已穿過軟土、粉沙層.在10、松散砂土鉆進時,控制進尺速度 .適當加大泥漿比重,持續循環泥漿.必要時 ,加入粘土等材料造漿.泥漿性能好 ,在長期停鉆地情況下,沉積物很少 ,還可使孔壁形成一層粘性好、密度大、滲透性差地泥皮,可防止孔內泥漿外滲,減緩孔內水頭降低速度,使孔壁穩定 .鉆進時及時補充孔內泥漿 ,保證孔內水頭相對穩定.下鋼筋籠時 ,泥漿比重1.2,灌注時泥漿比重1.15 1.18. 如坍塌嚴重 ,需要回填靜置 ,重新開鉆 . 5.5 孔壁傾斜(1) 原因分析當遇到巖面傾斜、大孤石、探頭石或地層變化,地面松軟導致鉆機沉陷,稍不注意就會造成斜孔. (2) 預防、處理措施沖錐地鋼絲繩同鋼護筒中心位置偏差不大于2cm. 鉆進11、時檢查鋼絲繩偏移,隨時調整 .如有探頭石、大孤石 ,低速打碎；當遇到巖面傾斜,根據鋼絲繩偏移判定情況,放慢鉆進速度,必要時拋填片石填平后再沖擊；遇到土層軟硬不勻,致使錘頭受力不均時,往孔內填入底標號混凝土,待混凝土凝固到一定強度再用錘低速打進 . 積水、松軟地面提前挖溝排水,鉆機就位時采取換填、多鋪墊枕木加大承載面積等措施,避免鉆機沉陷. 5.6樁端持力層判別錯誤(1) 原因分析施工經驗局限 ,沒有進行綜合判斷. (2) 預防、處理措施對于非巖石類持力層,判斷比較容易 ,可根據地質資料地深度,結合現場取樣進行綜合判定. 對于樁端持力層為強風化巖或中風化巖地樁,判定巖層界面難度較大,可以地勘孔資12、料為基礎,結合鉆機地受力、主動鉆桿地抖動情況、鉆進速率和孔口撈取渣樣進行綜合判定,必要時進行原位取芯驗證.嵌巖樁一般進入弱風化巖層2 倍樁徑深度 ,正確判斷巖層后,對于確定終孔標高十分重要. 5.7終孔后發現孔深不夠、探孔器不能順利到達孔底(1) 原因分析作業人員粗心大意.探孔器自重輕 ,孔壁傾斜 ,存在孤石（探頭石）,土層中縮頸存在梅花孔. (2) 預防、處理措施即將終孔時 ,用鋼尺檢查測繩長度,勤測孔深 .技術復查孔深滿足要求后方可提鉆. 探孔器（比鋼筋籠直徑大10cm ）下不去 ,鋼筋籠很可能下不去.探孔器可以配重200kg后重新下 .如果還下不去 ,觀察鋼絲繩偏移情況,判定孔壁傾斜、孤13、石（探頭石）、縮頸、梅花孔位置深度,鉆頭周邊加焊厚鋼板進行掃孔 ,必要時回填片石 . 5.8鋼筋籠焊接質量有待提高,中心定位不準 ,個別上浮 ,掉入孔中(1) 原因分析鋼筋工技術不高,責任心不強 .灌注砼速度太快.砼初凝和終凝時間太短,使孔內砼過早結塊,當砼面上升至鋼筋籠底時,托起鋼筋籠 .清孔時孔內泥漿懸浮地砂粒太多,砂粒回沉在砼面上,并隨孔內砼逐漸升高,當砼上升至鋼筋籠底部時使鋼筋籠上浮.提升導管時掛住鋼筋籠.吊筋不符合要求 . (2) 預防、處理措施對鋼筋工加強培訓,立焊接頭現場逐根檢查.最后一節鋼筋籠用工字鋼扁擔起吊,鋼筋籠中心和復核無誤地護樁十字線交點重合. 鋼筋籠安裝后應立即灌注砼14、,若推遲灌注砼 ,應重新進行清孔.否則 ,可能造成孔內泥漿懸浮地砂粒下沉而使孔底沉渣過厚,并導致隔水栓無法排出導管外而發生堵管事故.灌注砼接近鋼筋籠底面時,放慢速度 .同時采用機械下壓 ,防止繼續上浮 .提升導管時 , 應輕提輕放 , 并盡量居中 , 垂直 , 以免掛籠 .鋼筋籠放至孔內設計標高后將骨架吊環通過扁擔掛在孔口,扁擔下墊方木 ,不得放在護筒上 . 5.9 首盤砼沒封住底,導管中進入泥漿(1) 原因分析工人技術不高 ,責任心不強 . 隔水閥與儲料斗接觸不夠緊密,存在間隙 ,出現漏漿 ,造成儲料斗底部混凝土集料過多、離析,致使管內混凝土流動性差 .提拔時吊繩斷裂 ,造成混凝土未能連續下15、灌.儲料斗和導管不密封.導管懸空過大 . 罐車性能不好 ,首盤砼隔水閥提起后,沒有連續放砼 ,或罐車放砼速度太慢. 混凝土下灌困難上下提升導管時,導管下口脫空 . (2) 預防、處理措施加強培訓 ,固定人員 .灌注砼時 ,隊長必須在場 . 兩罐車砼到場后方可停止二清、安裝儲料斗.采用軟木塞、覆蓋橡膠板制作隔水閥,采用鋼絲繩吊繩.儲料斗和導管密封連接好.導管懸空保持50cm. 選好罐車送前兩車砼（12m3 ）,首盤砼隔水閥提起后,立即連續放砼 ,罐車放砼速度要快. 混凝土下灌困難上下提升導管時,測量埋深 ,防止脫空 . 發現導管里進入泥漿后,立即測量孔深 ,如有埋深 ,可以用污水泵抽出泥漿后繼續16、灌注.也可采用二次封底技術灌注砼 ,導管底口應高出砼面20cm. 無法保證質量時,可以立即用大吊車配合鉆機拔出鋼筋籠,困難時可以逐根拔出.無法拔出時 ,用 0.6m小錘沖擊砼 ,也可沖擊后進行爆破.可以水下切割鋼筋籠.也可采用二次封底方法灌注砼,待四天后回填片石重新下鉆 ,邊鉆邊用磁鐵打撈鋼筋頭,至少撈出一半 ,同時反復回填片石沖擊鉆進,防止鋼筋籠卡鉆. 5.10導管堵管或下料困難、掉入孔中(1) 原因分析導管密封圈安裝不平、密封圈質量差、不配套、緊固不到位,造成導管沁水 ,灌注時降低管內壓力,形成塞管 . 儲料斗和導管不密封；提拔隔水閥時吊繩斷裂,砼未能連續下灌；首盤砼隔水閥提起后,沒有連續17、放砼,導管里進入泥漿 ,灌注時泥漿洗砼造成離析堵管.導管懸空過小 . 罐車下料平臺填筑高度不足,造成混凝土儲料斗高度降低,更換小料斗后沖擊力更小,壓力差過小 ,砼下料困難 .灌注結束時 ,導管內砼柱高度減小,超壓力降低 ,而泥漿及所含渣土稠度增加,比重增大 . 在砼下灌困難時 ,多次上下提升導管,造成導管下口附近砼被振搗密實,管內砼離析 ,形成堵管或下料困難. 混凝土坍落度太小,骨料粒徑太大,和易性、粘聚性差.混凝土供應不及時,間歇時間過長 .料倉內有雜物,砂石料受到污染硬化或水泥受潮硬化.罐車內存雜物或水,造成砼離析或雜物堵管. 提吊導管鋼絲繩斷裂、上下抖動時大料斗和導管斷裂,孔口平臺卡板失18、效. (2) 預防、處理措施固定指揮、操作人員.灌注砼時 ,隊長必須在場 . 先做導管密水實驗.下導管時裝好密封圈、緊固到位.導管懸空保持50cm. 兩罐車砼（ 12m3 ）到場后方可停止二清、安裝儲料斗,儲料斗和導管密封連接好.采用軟木塞、覆蓋橡膠板制作隔水閥,采用鋼絲繩吊繩.選好罐車送前兩車砼,首盤砼隔水閥提起后,立即連續放砼 ,罐車放砼速度要快 .當導管內砼不滿含有空氣時,后續砼要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和導管,以免在導管內形成高壓氣囊 ,擠出管節間地橡皮墊,使導管漏水 . 適當加高罐車下料平臺填筑高度,連續灌注兩車砼后,再更換小料斗 .灌注結束時可在孔內加水稀釋泥漿,并掏出部分沉淀19、物. 砼下灌困難上下提升導管時,先測量埋深 ,下插速度要慢 ,避免反復上下提升,防止導管導管下口砼被搗實、管內混凝土離析.可以換上大料斗 ,或泵送砼 ,增加砼壓力 . 清理干凈料倉內雜物、砂石料、水泥硬化結塊.在拌和站料倉、儲料斗、小料斗頂部加設12 10 10cm 鋼筋網片 ,防止大塊堵住導管.對罐車清理情況進行認真檢查,清除罐車內存儲雜物或水. 實驗室、拌和站抽走拌合機料斗積水,控制好配合比、拌和時間,使各盤砼塌落度、流動性穩定,罐車須自轉 .鐵路南灌注時增設一道檢查.砼在現場目測合格后,方可下灌 . 堵管后 ,可采用二次封底技術灌注砼,檢測不合格時重新沖鉆.無法保證質量時 ,可以立即用大20、吊車配合鉆機拔出鋼筋籠 ,困難時可以逐根拔出.無法拔出時 ,可以進行水下切割鋼筋籠. 如堵管位置距地面12m左右 ,也可拔除導管后 ,下護筒（設4 根導向工字鋼 ,設加強肋、接頭滿焊,不能偏移）至斷樁位置,循環、抽除泥漿后,人工鑿毛后 ,進行樁基灌注 . 也可以回填片石后重新下鉆,邊鉆邊用磁鐵打撈沖斷地鋼筋頭,至少撈出一半多,同時反復回填片石沖擊鉆進 ,防止鋼筋籠卡鉆（盡量少用）. 如發生卡鉆 ,不停循環泥漿 ,防止鉆頭被沉淀埋住.觀察鋼絲繩偏移情況,進行提吊 ,判定卡鉆位置、傾斜方向、原因 .可以對打撈鋼絲繩施加拉力,使鉆頭松動 .可以用打撈錨鉤反復打撈,卡住鉆頭腰帶后用吊車配合鉆機提吊 .21、如提不起 ,可再下打撈錨鉤掛住,用大噸位吊車配合鉆機提吊. 必要時可以請專業爆破打撈人員進行井下爆破、打撈鋼絲繩同時上拉,使鉆頭松動 .可以讓潛水員水下加掛鋼絲繩或切割鋼筋. 必要時可以用振動錘下壓15mm 厚 2.5m鋼護筒（樁基1.5m, 設 4 根導向工字鋼 ,設加強肋、接頭滿焊,不能偏移）至隔水層.沒有沉降要求時,循環、抽除泥漿,存在涌水時打管井降水或定向封堵,在護筒內加設支撐、人工挖出鉆頭.須控制沉降時 ,可以在護筒底部四周注漿阻水（須計算好參數）或采用水下砼阻水. 經常檢查提吊導管鋼絲繩、導管卡箍、大料斗和導管接口,提升導管后 ,立即蓋住孔口平臺卡板. 導管掉下后 ,迅速測定管頂口22、位置并打撈.離井口5m 并在砼面以上時,可以抽水后直接打撈,用潛水泵抽出導管里地泥漿后繼續灌注.較深無法打撈時,可以采用二次封底技術灌注砼.如不滿足質量要求,較淺時可下護筒人工鑿除并灌注砼,較深時可以重新沖擊. 5.11 成樁檢測出斷樁、夾泥層、泥心原因分析：首盤砼沒封住底,導管中進入泥漿,灌注時未及時提升導管、下料困難造成堵管,導管掉入孔中后二次封底 .提升導管時碰撞鋼筋籠,使孔壁土體混入混凝土中.砼初凝和終凝時間太短,或灌注時間太長,使砼上部結塊 ,造成樁身砼夾渣.灌注結束拆除最后一節導管時拔除速度過快. 處理措施在拔出最后一段長導管時,拔管速度要慢 ,以防止樁頂沉淀地泥漿擠入導管,形成泥23、心 . 可以用沖擊鉆硬沖,將鋼筋籠及樁底砼砸入樁四壁及樁底.斷樁、夾泥層位置較淺時,可以下護筒（設導向工字鋼 ,設加強肋、接頭滿焊,不能偏移）至缺陷位置,鑿除上部砼后 ,進行樁基灌注 . 以上措施造價昂貴,耗時過長 .還可以采用高壓噴射注漿法處理.在樁頂設3 個鉆芯孔 ,取芯至缺陷部位以下 50cm, 查明缺陷位置和范圍.用泵壓大于20Mpa地高壓水流對缺陷段自下而上沖洗,噴射時噴管提升速度為 10cm min, 旋進速度為20轉/min,噴射處理長度上下各延長50cm, 另一孔有清水溢出時可認為已沖通,換另外二孔 ,至 3 個孔全部沖通 .壓入清水循環排出廢渣,直至所有孔都為清水時,清渣工作24、結束 ,進行高壓噴射注漿. 5.12 砼超方(1) 原因分析鉆機、鉆頭類型不同造成.工人操作水平不一致.土層、砂層里擴孔較大.沉淀池偏小 ,與循環池沒有分開,造成泥漿含砂率降低過慢.清孔時間過長 . (2) 預防、處理措施選用直徑比樁徑小46cm地沖擊鉆頭；巖層較軟時,可以選用沃卡斯鉆機,選用厚壁定向空心鉆頭；巖層較硬時 ,選用手拉式鉆機 .選用合適沖程 ,避免打空錘擴孔. 適當加大沉淀池 .下鉆最后 2M 時,邊鉆進 ,邊循環泥漿 .終孔后連續循環泥漿浮出鉆渣,泥漿中只有細沙后及時安裝濾砂器,逐步降低比重、砂率,縮短一清、二清時間.清孔時水管應下至孔底.清孔時不得提前降低泥漿比重 ,或采取清水稀釋泥漿過快,盲目降低含砂率,造成孔內中下部泥漿比重較大,懸浮物過多 ,泥漿黏度不足 . 【參考文獻】1公路橋涵施工技術規范（JTJ041-2000 ）2公路施工手冊橋涵（第1版） ,交一局主編 ,人民交通出版社 ,2002