某項目旋挖鉆施工埋鉆事故處理分析

張勁松，晏紹禮，左桂四，李曉珍

（中南勘察基礎工程有限公司，湖北 武漢 430000）

旋挖鉆工藝因其施工速度快、環保、價格低廉的特點而在樁基工程中的應用越來越廣泛。同時由于準備不充分、對地層了解不徹底、施工水平低下等原因，施工過程中常常會出現各種各樣的施工事故，從而造成不同程度的經濟損失。尤其是施工過程中的埋鉆事故，若處理不當將會產生很大的經濟損失和鉆機的工效損失[1]。據近年來此類工程的實踐情況看，埋鉆是該工藝較為常見的事故，發生的頻率和處理難度較高，損失較大。

1 工程概述

西安東南三環連接線某標段是西安東三環和西三環連接段的一部分，主路線均為高架橋，由于地勢起伏較大，部分橋面的雨水設計用一排水溝流至地表，排水溝下胸墻基礎采用鉆孔灌注樁[2]。胸墻2-6#樁設計孔徑Ф800，孔深31.7m。施工場區位于主橋的北面，西面是一于垂直的挖掘邊坡，其余兩邊堆砌著旋挖鉆施工開挖的軟弱渣土，主橋邊有一條可通往施工現場的臨時道路。鉆機可利用的施工區域約為10m＊10m見方。（見下圖）

圖1

2 場地工程地質、水文地質條件

2.1 場地工程地質條件

見圖2。

2.2 水文地質條件

場區的地下水主要為上層滯水及承壓水，施工期間地下水距自然地面8m。

圖2

3 施工過程簡介

某日上午10開鉆，下午3點操作手估計鉆孔施工至30m左右，請技術員測孔深，測繩實測孔深為30m。技術員吩咐再施工兩回次終孔[3]。但主機手在后期幾個回次施工中，鉆筒都無法取上泥土，最后想通過多挖，裝滿鉆筒方式來取土，但在往下旋轉施工時，鉆桿突然無法轉動，也無法上下患動。此時測得孔深為29m。

4 事故產生原因分析

（1）施工用意大利土力R620鉆機最大鉆進深度62m，最大施工孔徑Ф2000。用此型號鉆機施工Ф800鉆孔能滿足施工要求。但經專業維修人員檢修發現主卷揚的兩個液壓鎖都有不同程度泄露，從而導致主卷揚的提升力損失。主機手后來也反應總感覺鉆機提升力低、扭矩小。

（2）深度計損壞，操作手無法準確知道上一回次鉆孔深度（系統誤差除外），也不能準確知道本回次實際進尺有多少，只能通過主卷揚的鋼絲繩走尺來估計，實際誤差相當大。

（3）不按正規程序施工，施工過程中沒有挖泥漿池，孔內水頭保持是通過砂土中的承壓水外流來提供。孔內承壓水從孔壁四周流出的過程中，相應的細砂必會隨之流出。特別是在砂層與土層的交界處，流出的細砂直接隨著水份流入鉆筒與孔壁之間，從而形成了對鉆筒的包裹，阻礙鉆筒的轉動和上下提升。后期處理過程中實測孔深35m，從地層上看，埋鉆位置正好是從砂層進入粘性土中，鉆筒頂在細砂與粘土的交界處。

（4）鉆筒不合適，Ф800鉆筒由于長期未使用，銹蝕相當嚴重；同時鉆頭變形相當大，底蓋與筒體的縫隙達到5cm。因而施工過程中有相當多的泥泥從鉆筒底的縫隙中泄漏。再通過鉆筒上下取土運動，對孔內泥漿與四周流出的泥砂進行攪和，從而使鉆孔內的泥漿濃度相當大，含砂率也相當高。因而測孔深時，技術員采用比平時加重一倍重量的測鍾仍無法測到孔底。事故發生后。實測孔深29m，而實際孔深達到34m（均為鉆筒頂深度）。

5 鉆事故處理難點

①場地狹窄,埋鉆事故旋挖鉆機又占據一塊場地,其它大型機械根本無法進場；②孔徑小，鉆孔直徑Ф800，而旋挖鉆機第一節鉆桿直徑就有Ф600，鉆桿與鉆孔外徑平均間隙不到10cm；③施工資料不完善，不能準確判斷鉆筒具體位置。

6 幾種不成功的處理措施

出現埋鉆事故首先想到用大噸位吊車強力起吊，受場地限制，大型吊車無法就位。本次采用的是用35噸吊車，配合500型裝載機、鉆機主卷揚三種設備同時起吊。未能起拔動鉆桿。此法處理不成功。

（1）人工挖孔。①采用此方案思路：西安是一個嚴重缺水城市。②此方案實施的結果：在14m～16m砂層涌水量太大，護壁無法形成，人工無法向下開挖。此法處理不成功。

（2）用旋挖鉆機在四周成孔。①其目的是清除鉆筒頂部及鉆筒四周局部土體，減少鉆筒的提升阻力。②實際開挖情況：實際施工情況：在原埋鉆鉆孔旁共施工了四個鉆孔，孔深38m～40m，超過原鉆孔3m～5m，孔徑1200，在施工過程中，每個處理孔成孔后，通過鉆機主動鉆桿前伸，成孔處理事故鉆機的鉆筒挨著事故鉆機鉆桿下刮埋鉆鉆筒上的泥土，基本可以保證處理鉆孔邊所埋鉆筒上無泥土。③實施的結果：施工過程中，由于處理鉆孔一邊有土體，另一邊懸空，施工過程中的泥土大部分滑到事故鉆孔中，鉆筒內基本上取不出土。旋挖處理施工在34m處能明顯感覺到事故鉆筒，說明埋鉆孔孔深在35m。四個處理孔施工完畢，事故鉆孔孔深由處理前的14m變為處理后的18m。顯然沒達到清除鉆筒頂部及鉆筒四周局部土體的目的。

7 成功的處理方案

7.1 采用此方案思路

①施工孔深已達到設計孔深；孔深滿足設計要求，不得已條件下可以放棄所埋鉆筒，僅撈出鉆桿；②在主動鉆桿減振片處割斷鉆桿，基本不影響鉆桿以后的使用。③利用大直徑內管，窄翼片沖擊鉆頭套在旋挖鉆桿內沖擊成孔，到達鉆筒位置后，可能會沖開鉆筒四周的包裹泥土，從而可以提出鉆桿。

7.2 方案的實施

（1）鉆頭的加工要求：①鉆頭重量不得少于1.5噸,以保證施工的進度的質量；②翼片不宜過厚，以保證施工過程中鉆孔的垂直度（旋挖處理孔回填土強度明顯低于未處理孔壁處土層強度）、鉆頭強度和鉆頭不變形。

（2）鉆頭的設計及加工。見圖3。

（3）沖擊成孔過程：某年3月25日開始施工，采用常規的ZDD沖擊鉆機，泵吸反循環清孔。兩班人員24小時不間斷施工，施工過程中，未感覺到明顯異常情況。至3月25日，僅3天便施工到35米。此時施工人員嘗試用鉆機主卷揚提升旋挖鉆桿，感覺鉆桿明顯上升，說明鉆桿已松動。然后采用吊車分級將鉆桿順暢地提出地面。

圖3

8 處理結果

①用自行設計的異形鉆頭，采用沖擊成孔工藝處理旋挖鉆埋鉆事故是可行的；②旋挖鉆埋鉆事故采取處理措施前必須仔細分析事故產生原因，以便采取恰當的處理方案，減少處理費用。③采用本方案處理埋鉆事故，在孔位回填前，應將鉆桿擺放垂直后再固定回填，以減少后期施工中沖擊鉆頭對鉆桿的傷害。

9 處理埋鉆事故的思路及若干應對方法

9.1 埋鉆事故可能導致的損失及處理的思路

按程度的大小，大口徑旋挖鉆機無循環鉆進埋鉆事故可能出現的損失，依次是（由小而大）：損耗工時、損失鉆頭、樁孔報廢、鉆具損壞、二次事故。故處理事故的思路應該是在保證不產生更大損失（完全不產生損失是不可能的）前提下采取相應的處理方法。

9.2 若干埋鉆事故處理的方法

處理同類埋鉆事故的關鍵是疏通孔底與鉆頭上部之間的通道，對孔已較深的情形這尤為重要。圍繞這個問題可以采取：泵吸反循環清渣、高壓噴射法清孔、孔底爆破，也可以采用本例所創新的筒狀沖擊鉆頭“套鉆”擴孔的方法。

10 結語

（1）使用旋挖鉆機，采取無循環鉆進工藝施工大口徑樁孔，必然存在埋鉆等事故的風險，其中地層復雜是重要的原因。

（2）為減少在地層中埋鉆事故的發生，應有針對性地制備泥漿，并改進鉆具特別是鉆頭的形式。對鉆具（鉆頭）做針對性的設計根據本例及類似事故處理所反映出的問題，認為在施工相應地層時，應當對鉆具（鉆頭）做以下一些修正性的設計：①適當增加鉆齒超出鉆頭壁的尺寸，以增大鉆頭壁與孔壁的間隙，降低沉渣完全糊堵的可能性。②如果鉆頭材質、鉆頭外形允許時，可在鉆頭壁上設置內凹直槽或螺旋槽（逆向鉆進方向），其目的仍然是保證鉆頭上下部泥漿的貫通。③在鉆桿與鉆頭連接處設置應急脫開機關。

（3）處理埋鉆事故應遵循不產生更大損失的思路，適當準備一定的處理預案。