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钻孔、灌注事故的预防与处理(转)

发布于:2006-05-02 11:19:02 来自:施工技术/时事快讯 2 2300 [复制转发]
钻孔、灌注事故的预防与处理

一、坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故,坍孔的表征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。
(一)坍孔原因
1、泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
2、由于出渣后未及时补充泥浆(或水),或河水、潮水上涨,或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
3、护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。
4、在松软砂层中钻进进尺太快。
5、提出钻锥钻进,回转速度过快,空转时间太长。
6、冲击(抓)锥或掏渣筒倾倒,撞击孔壁,或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大,造成过大震动。
7、水头太高,使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
8、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低,用空气吸泥浆机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水),使孔内水位低于地下水位。
9、清孔操作不当,供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔后停顿时间过长。
10、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
(二)坍孔的预防和处理
1、在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。冲击钻成孔时投入粘土,掺片、卵石,低冲程锤击,使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护作用。
2、汛期或潮汐地区水位变化过大时,应采取升高护筒,增高水头,或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。
3、发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻。
4、如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1m-2m,如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。
5、严格控制冲程高度和炸药用量。
6、清孔时应指定专人补浆(或水),保证孔内必要的水头高度。供浆(水)管最好不要直接插入钻机中,应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中,可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机,防止触动孔壁。不宜使用过大的风压,不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。
7、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入,严防触及孔壁。
二、钻孔偏斜
各种钻孔方法均可能发生钻孔偏斜事故。
(一)偏斜原因
1、 钻孔中遇有较大的孤石或探头石。
2、 在有倾斜的软硬地层交界处,岩面倾斜处钻进;或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进,钻头受力不均。
3、 扩孔较大处,钻头摆动偏向一方。
4、 钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
5、 钻杆弯曲,接头不正。
(二)预防和处理
1、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。
2、由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架,控制钻杆上的提引水龙头,使其沿导向架对中钻进。
3、钻杆接头应逐个检查,及时调正,当主动钻杆弯曲时,要用千斤顶及时调相。
4、在有倾斜的软、硬地层钻进时,应吊着钻杆控制进尺,低速钻进,或回填征、卵石冲击后再钻进。
用检孔器等查明钻孔偏斜的位置和偏斜的情况后,一般可在偏斜处吊信钻头上下反复扫孔,使钻孔正直。偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处,待沉积密实后再继续钻进。
冲击钻进时,应回填砂砾石和黄土待沉积密后再继续钻进。偏斜严重的可在开始偏斜处设置少量炸药(少于1kg)爆破,然后用砂类土和砂砾石回填到该位置以上1m左右,重新冲钻。
三、掉钻落物
(一)掉钻落物原因
1、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。
2、钻杆接头不良或滑丝。
3、电动机接线错误、钻机反向旋转,钻杆松脱。
4、冲击钻头合金套灌注质量差致使钢丝绳拔出。
5、转向环、转向套等焊接处断开。
6、 钢丝绳与钻头连接处钢丝绳的绳卡数量不足或松弛。
7、 钢丝绳过度陈旧,断丝太多,未及时更换。
8、 操作不慎,落入扳手、撬棍等物。
(二)预防措施
1、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,然后在护筒口加盖。
2、经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。
为便于打捞落锥,可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞环、打捞杠,或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。
四、糊钻和埋钻
糊钻和埋钻常出现于正、反循环(含潜水钻机)回转钻进和冲击锥钻进。正反循环回转钻进中,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、钻渣量大,钻杆内径过小,出浆口堵塞以致钻头被糊住或被埋住。
预防和处理办法: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,适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻,选取用刮板齿小,出浆口大的钻锥;对于冲击钻,除上述方法外,还应减少冲程适当控制进尺;若已严重糊钻,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。

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    十、坍孔
    在灌注过程中如发现井孔护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,应怀疑是坍孔征象,可用测深仪探头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面上未取出的现被埋不能上提,或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度,相差很多,均可证实发生坍孔。
    坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低,或在潮汐河流中涨潮时,孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等,均有可能引起坍孔。
    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。然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土;如不继续坍孔,可恢复正常灌注。
    如坍孔仍不停止,坍塌部位较深,宜将导管拔出,将砼钻开抓出,同时将钢筋抓出,只求保存孔位,再以粘土掺砂砾回填,待回填土沉实时机成熟后,重新钻孔成桩。
    十一、埋管
    导管无法拔出称为埋管,其原因是:导管埋入砼过深,或导管内外砼已初凝使导管与砼间摩阻力过大,或因提管过猛将导管拉断。
    预防办法:应按前述要求严格控制埋管深度,一般不得超过6m-8m;在导管上端安装附着式振捣器,拔管前或停灌时间较长时,均应适当振捣,使导管周围的砼不致过早地初凝;首批砼掺入缓凝剂,加速灌注速度;导管接头螺栓事先应检查是否稳妥;提升导管时不可猛。
    若埋管事故已发生,初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出,凡属并非因砼初凝流动性损失过大的情况,可插入一直径稍小的护筒至已灌砼中,用吸泥机吸出砼表面泥渣;派潜水工至砼表面,在水下将导管齐砼面切断,拔出小护筒,重新下导管灌注。此桩灌注完成后,上下断层间,应照下面所述方法予以补强。
    十二、钢筋笼上升
    钢筋笼上升,除了一些显而易见的原因是由于全套管上拔,导管提升钩挂所致外,主要的原因是由于砼表面接近钢筋笼底口,导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时,砼灌注的速度(m3/min)过快,使砼下落冲出导管底口向上反冲,其顶托力大于钢筋笼的重力所致。
    为了防止钢筋笼上升,当导管底口低于钢筋底部3m至高于钢筋笼底1m之间,且砼表面在钢筋笼底部上下1m之间时,应放慢砼灌注速度,允许的最大灌注速度与桩径有关,当桩长为50m以内时可参考下表。


    灌注桩的砼表面靠近钢筋笼底部时允许最大灌注速度
    桩径(cm) ≥250 220 200 180 150 120 100
    灌注速度(m3/min) 2.5
    2006-05-02 11:22:02

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    五、扩孔和缩孔
    扩孔比较多见,一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大,易于出现扩孔,扩孔发生原因同坍孔相同,轻则为扩孔,重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进,应按坍孔事故处理。
    缩孔即孔径的超常缩小,一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。缩孔原因有两种:一种是钻锥焊补不及时,严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔;另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔,前者要及时修补磨损的钻头,后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进,并复钻二三次;或者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孔径要求为止。
    六、钻杆折断
    钻杆折断常发生在正、反循环回转钻进时。一旦发生折杆,钻机的负荷立即减轻,驱动机械的运转噪声减小,钻进速度接近于零,即使提钻后再钻进仍无效,则证明确系发生了折杆故障。
    (一)折断原因
    1、用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用,其强度、刚度太小,容易折断。
    2、钻进中选用的转速不当,使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大,因而折断。
    3、钻杆使用过久,连接处有损伤或接头磨损过甚。
    4、地质坚硬,进尺太快,使钻杆超负荷工作。
    5、孔中出现异物,突然增加阻力而没有及时停钻。
    (二)预防和处理
    1、选择钻杆直径和管壁厚度尺寸时,应按本章第二节方法进行计算决定。
    2、不使用弯曲严重的钻杆,要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好,以螺套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。
    3、钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质,应认真仔细操作。
    4、钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者,及时更换。
    5、在钻进中若遇异物,须经处理后再钻进。
    6、如已发生钻杆折断事故时,可交掉落钻杆打捞上来,并检查原因,换用新或大钻杆继续钻进。
    七、钻孔漏浆
    (一)漏浆原因
    1、在透水性强的砂砾工流砂中,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。
    2、护筒埋置太浅,回填土夯实不够,致使刃脚漏浆。
    3、护筒制作不良,接缝不严密,造成漏浆。
    4、水头过高,水柱压力过大,使孔壁渗浆。
    (二)处理方法
    1、凡属于第1种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。
    2、属于护筒漏浆的,应按有关护筒制作与埋设的规范规定处理。如接缝处漏浆不严重,可没潜水工用棉、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。
    八、导管进水
    (一)主要原因
    1、首批混凝土储量不足,或虽然混凝土储量已够,但导管底口距孔底的间距过大,混凝土下落后不能埋设导管底口,以致泥水从底口进入。
    2、导管接头不严,接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开,或焊缝破裂,水从接头或焊缝中流入。
    3、导管提升过猛,或测探出错,导管底口超出原混凝土面,底口涌入泥水。
    (二)预防和处理方法
    1、若是上述第一种原因引起的,应立即将导管提出,将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出,或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出,不得已进需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土,重新灌入。
    2、若是第二、三种原因引起的,应视具体情况,拔换原管重下新管;或有原导管插入续灌,但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管,必须用潜水泵将管内的水抽干,才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻入,导管插入混凝土内应有足够深度,一般宜大于200cm。由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干,续灌的混凝土配合比应增加水泥量,提高稠度后灌入导管内,灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器予以振动片刻,使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。
    若混凝土面在水面以下不很深,未初凝时,可于导管底部设置防水塞(应使用混凝土特制),将导管重新插入混凝土内(导管侧面再加重力,以克服水的浮力)。导管内装灌混凝土后稍提导管,利用新砼自重将底塞压出,然后继续灌注。
    若如前述砼面在水面以下不很深,但已初凝,导管不能重新插入砼时,可在原筒内面加设直径稍小的钢护筒,用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度,然后将护筒内的水(泥浆)抽除,并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净,再在护筒内灌注普通砼至设计桩顶。
    九、卡管
    在灌注过程中,混凝土在导管中下不去,称为卡管。卡管有以下两种情况:
    1、初灌时隔水栓卡管;或由于砼本身的原因,如坍落度过小、流动性差夹有大卵石、拌和不均匀,以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送砼未加遮盖等,使砼中的水泥浆补冲走,粗集料集中而造成导管堵塞。
    处理办法可用长杆冲捣管内混凝土,用吊绳抖动导管,或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时,则须将导管连同其内的砼提出钻孔,进行清理修整(注意切勿使导管内的混凝土落入井孔),然后重新吊装导管,重新灌注。一旦有砼拌和物落入井孔,须按第2项处理方法将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。
    提管时应注意到导管上重下轻,要采取可靠措施防止翻倒伤人。
    2、机械发生故障或其它原因使砼在导管内停留时间过久,或灌注时间持续过长,最初灌注的砼已经初凝,增大了导管内砼下落的阻力,砼堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械,并准备备用机械,发生故障时立即调换备用机械;同时采取措施,加速砼灌注速度,必要时,可在首批砼中掺入缓凝剂,以延缓砼的初凝时间。
    当灌注时间已久,孔内首批混凝土已初凝,导管内又堵塞有砼,此时应将导管拔出,重新安设钻机,利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出,用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔,待沉实后重新钻孔成桩。
    2006-05-02 11:20:02

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