冲击钻进工程桩事故原因分析及预防处理方法

张国立

（辽宁省物测勘查院，辽宁 沈阳 110121）

与回旋钻进工艺相比，冲击钻进工艺对复杂地层（如冻土层、卵砾石层、岩石层）具有更强的适应性，更大的优越性和较高的经济效益，但由于地层复杂，对钻进技术要求高，容易出现孔内事故，如处理不当，会造成很大的经济损失。我公司曾在省市内多个重点工程中采用冲击钻进工艺，完成了不同直径的钻孔灌注桩，积累了一定的孔内事故处理经验，现就冲击钻进常见事故的原因分析、预防措施及处理的方法进行探讨。

1 钢丝绳断落

1.1 原因分析

1.1.1 钢丝绳折断的主要原因是钢丝绳缺油，钢丝绳缺油时泥浆中的细小砂石及岩石碎片会进入钢丝绳内部并在钢丝之间来回摩擦，导致单根钢丝直至大部分钢丝折断，遇到较大载荷时，造成钢丝绳断落孔内。

1.1.2 钢丝绳老化、折痕及意外磨损。

1.2 预防措施

1.2.1 钢丝绳每个星期保养一次，首先用沾满机油的抹布浸泡钢丝绳，使钢丝绳中麻芯上的机油得到补充，有利于润滑钢丝、减少摩擦、增强钢丝绳的使用寿命。然后在钢丝绳外表均匀涂抹一层黄油，防止泥浆中的岩石碎屑进入钢丝绳的钢丝之间。

1.2.2 不超期使用钢丝绳，避免钢丝绳打圈，另外在钻头顶部固定一直径约0.7m的钢丝绳圈。

1.3 事故处理方法

1.3.1 如钢丝绳断口在孔口以上，则用打捞直钩捞出钢丝绳，视钢丝绳损坏情况，可重新接上继续使用。

1.3.2 如钢丝绳断口在孔口以下，则用打捞直钩钩住固定在钻头顶部的钢丝绳圈，缓慢地拉出冲击钻头。

2 排渣管脱落

2.1 原因分析

2.1.1 控制排渣管升降的钢丝绳过松，导致排渣管在孔内倾斜，易被冲击钻头内的底内边缘击中，导致排渣管脱落。

2.1.2 排渣管接箍内的卡块磨损过度，导致公接箍从母接箍中脱落。

2.2 预防措施

2.2.1 控制排渣管的钢丝绳松紧适度，使排渣管距离孔底0.3m为宜。

2.2.2 经常用游标卡尺检查接箍内的卡块，磨损超过3mm不得使用。

2.3 处理方法

2.3.1 当发现排渣管脱落立即提钻，检查掉落孔内的排渣管的根数和脱落的深度，可用吸力达0.5t以上的磁块将孔内排渣管捞出。

2.3.2 如根数较多使用磁铁打捞无效，则用形状如“9”的打捞钩在孔内排渣管脱落的深度下2-3m处旋转打捞。

3 孔内异物

3.1 原因分析

3.1.1 孔口工具等落物造成钻进困难。

3.1.2 孔壁岩石塌落。

3.2 预防措施

3.2.1 严防孔口工具落入孔内，可用绳索等拴住工具。

3.2.2 提钻或下钻速度尽量放缓，以免抽吸作用导致孔壁岩石坍塌。

3.3 处理方法

3.3.1 孔内工具的脱落可用磁铁吸取。

3.3.2 孔壁脱落的岩石可用小压力短冲程慢慢地将岩石冲碎，以防卡钻。

4 孔斜

4.1 原因分析

4.1.1 钻头的压力未掌握好，导致钻头向较软的一侧跑，造成孔斜。

4.1.2 两种地层交界时，由于岩层的倾角过大，易造成钻头顺层跑，造成孔斜。

4.2 预防措施

4.2.1 适当掌握钻头的压力，根据岩石的强度，钻头单位压力宜大于岩石的抗压强度20%为宜。

4.2.2 根据岩石的倾角和岩石的抗压强度，采取合适的钻进参数，既能破碎岩石又不导致顺层跑的压力为宜，一般采取低压力、短冲程为宜。

4.3 处理方法

对于孔斜较大的钻孔需立即停止钻进，往孔内填坚硬的块石（块石尺寸0.3m×0.3m）至开始倾斜的部位上1m，适当控制钻压，慢慢穿过造斜地层。

5 卡钻

5.1 原因分析

5.1.1 钻头磨损过大，导致钻头底部小于钻头中上部，在孔壁和钻头摩擦力大于机械提升力时卡住钻头，这是卡钻的主要原因。

5.1.2 孔口工具的脱落钢丝绳的脱落、孔壁岩石的脱落等，导致钻头卡在孔壁岩石内，使钻头无法动弹，从而形成卡钻。

建立了以市长为组长、副市长为副组长，市委办、市府办以及21个职能部门主要领导为成员的试点工作领导小组。在水务局设立了日常事务工作办公室，抽调了5名专职人员负责水资源管理制度试点工作。

5.2 预防措施

5.2.1 在破损岩层中钻进用好泥浆，泥浆粘度宜在25S以上。

5.2.2 开孔前一定要对已磨损的钻头底部外切削刃进行加固，加大到钻头的设计参数。

5.3 处理方法

5.3.1 在清干孔底沉渣的前提下，强力起拔，集中冲钻机上的所有卷扬和冲击机构的冲击力，突然强力起拔钻头。

5.3.2 在上一种方法不奏效的前提下，集中冲击钻机上的所有卷扬提升力，同时采用25t以上吊机的最大提升力并配合钻机冲击机构的冲击力，强力提拔钻头。

5.3.3 在上两种方法仍不奏效的前提下，清干孔底沉渣，集中冲击钻机上的所有卷扬机提升力全部施加在冲击钻头上，派有资格证书的专职爆破员取乳胶炸药（硝铵炸药亦可，但须防水严密）50g，两发电雷管，做成炸药包并用粘土做成配套，送至冲击钻头底部，做好200m安全警戒工作后起爆。这种利用爆破瞬间产生向上的巨大冲击力托起被卡的冲击钻头，是解决卡钻的最有效的方法。

6 埋钻

6.1 原因分析

6.1.1 泥浆粘度过小，携带岩石碎屑能力太强，造成孔壁坍塌埋住钻头。

6.1.3 卡钻事故未及时处理，导致埋钻。

6.2 预防措施

6.2.1 配置好泥浆，粘度在25S以上方可。

6.2.2 机械故障后，应立即组织吊车停车将钻头埋离孔底2mm以上。

6.3 处理方法

6.3.1 清孔强力起拔法。在采用泵吸反循环清干孔底清渣的前提下，集中冲击钻机上的所有卷扬和冲击机构的冲击力，突然强力提拔钻头。

6.3.2 人工挖孔法。如果地层适合人工挖孔桩施工，当埋钻发生后，立即用黄砂回填钻孔，采用人工挖孔桩施工，孔径大于原孔径0.6m左右，砼护壁，将孔深挖至钻头底部后，将钻头吊出孔外。