某项目旋挖钻施工埋钻事故处理分析

张劲松，晏绍礼，左桂四，李晓珍

（中南勘察基础工程有限公司，湖北 武汉 430000）

旋挖钻工艺因其施工速度快、环保、价格低廉的特点而在桩基工程中的应用越来越广泛。同时由于准备不充分、对地层了解不彻底、施工水平低下等原因，施工过程中常常会出现各种各样的施工事故，从而造成不同程度的经济损失。尤其是施工过程中的埋钻事故，若处理不当将会产生很大的经济损失和钻机的工效损失[1]。据近年来此类工程的实践情况看，埋钻是该工艺较为常见的事故，发生的频率和处理难度较高，损失较大。

1 工程概述

西安东南三环连接线某标段是西安东三环和西三环连接段的一部分，主路线均为高架桥，由于地势起伏较大，部分桥面的雨水设计用一排水沟流至地表，排水沟下胸墙基础采用钻孔灌注桩[2]。胸墙2-6#桩设计孔径Ф800，孔深31.7m。施工场区位于主桥的北面，西面是一于垂直的挖掘边坡，其余两边堆砌着旋挖钻施工开挖的软弱渣土，主桥边有一条可通往施工现场的临时道路。钻机可利用的施工区域约为10m＊10m见方。（见下图）

图1

2 场地工程地质、水文地质条件

2.1 场地工程地质条件

见图2。

2.2 水文地质条件

场区的地下水主要为上层滞水及承压水，施工期间地下水距自然地面8m。

图2

3 施工过程简介

某日上午10开钻，下午3点操作手估计钻孔施工至30m左右，请技术员测孔深，测绳实测孔深为30m。技术员吩咐再施工两回次终孔[3]。但主机手在后期几个回次施工中，钻筒都无法取上泥土，最后想通过多挖，装满钻筒方式来取土，但在往下旋转施工时，钻杆突然无法转动，也无法上下患动。此时测得孔深为29m。

4 事故产生原因分析

（1）施工用意大利土力R620钻机最大钻进深度62m，最大施工孔径Ф2000。用此型号钻机施工Ф800钻孔能满足施工要求。但经专业维修人员检修发现主卷扬的两个液压锁都有不同程度泄露，从而导致主卷扬的提升力损失。主机手后来也反应总感觉钻机提升力低、扭矩小。

（2）深度计损坏，操作手无法准确知道上一回次钻孔深度（系统误差除外），也不能准确知道本回次实际进尺有多少，只能通过主卷扬的钢丝绳走尺来估计，实际误差相当大。

（3）不按正规程序施工，施工过程中没有挖泥浆池，孔内水头保持是通过砂土中的承压水外流来提供。孔内承压水从孔壁四周流出的过程中，相应的细砂必会随之流出。特别是在砂层与土层的交界处，流出的细砂直接随着水份流入钻筒与孔壁之间，从而形成了对钻筒的包裹，阻碍钻筒的转动和上下提升。后期处理过程中实测孔深35m，从地层上看，埋钻位置正好是从砂层进入粘性土中，钻筒顶在细砂与粘土的交界处。

（4）钻筒不合适，Ф800钻筒由于长期未使用，锈蚀相当严重；同时钻头变形相当大，底盖与筒体的缝隙达到5cm。因而施工过程中有相当多的泥泥从钻筒底的缝隙中泄漏。再通过钻筒上下取土运动，对孔内泥浆与四周流出的泥砂进行搅和，从而使钻孔内的泥浆浓度相当大，含砂率也相当高。因而测孔深时，技术员采用比平时加重一倍重量的测锺仍无法测到孔底。事故发生后。实测孔深29m，而实际孔深达到34m（均为钻筒顶深度）。

5 钻事故处理难点

①场地狭窄,埋钻事故旋挖钻机又占据一块场地,其它大型机械根本无法进场；②孔径小，钻孔直径Ф800，而旋挖钻机第一节钻杆直径就有Ф600，钻杆与钻孔外径平均间隙不到10cm；③施工资料不完善，不能准确判断钻筒具体位置。

6 几种不成功的处理措施

出现埋钻事故首先想到用大吨位吊车强力起吊，受场地限制，大型吊车无法就位。本次采用的是用35吨吊车，配合500型装载机、钻机主卷扬三种设备同时起吊。未能起拔动钻杆。此法处理不成功。

（1）人工挖孔。①采用此方案思路：西安是一个严重缺水城市。②此方案实施的结果：在14m～16m砂层涌水量太大，护壁无法形成，人工无法向下开挖。此法处理不成功。

（2）用旋挖钻机在四周成孔。①其目的是清除钻筒顶部及钻筒四周局部土体，减少钻筒的提升阻力。②实际开挖情况：实际施工情况：在原埋钻钻孔旁共施工了四个钻孔，孔深38m～40m，超过原钻孔3m～5m，孔径1200，在施工过程中，每个处理孔成孔后，通过钻机主动钻杆前伸，成孔处理事故钻机的钻筒挨着事故钻机钻杆下刮埋钻钻筒上的泥土，基本可以保证处理钻孔边所埋钻筒上无泥土。③实施的结果：施工过程中，由于处理钻孔一边有土体，另一边悬空，施工过程中的泥土大部分滑到事故钻孔中，钻筒内基本上取不出土。旋挖处理施工在34m处能明显感觉到事故钻筒，说明埋钻孔孔深在35m。四个处理孔施工完毕，事故钻孔孔深由处理前的14m变为处理后的18m。显然没达到清除钻筒顶部及钻筒四周局部土体的目的。

7 成功的处理方案

7.1 采用此方案思路

①施工孔深已达到设计孔深；孔深满足设计要求，不得已条件下可以放弃所埋钻筒，仅捞出钻杆；②在主动钻杆减振片处割断钻杆，基本不影响钻杆以后的使用。③利用大直径内管，窄翼片冲击钻头套在旋挖钻杆内冲击成孔，到达钻筒位置后，可能会冲开钻筒四周的包裹泥土，从而可以提出钻杆。

7.2 方案的实施

（1）钻头的加工要求：①钻头重量不得少于1.5吨,以保证施工的进度的质量；②翼片不宜过厚，以保证施工过程中钻孔的垂直度（旋挖处理孔回填土强度明显低于未处理孔壁处土层强度）、钻头强度和钻头不变形。

（2）钻头的设计及加工。见图3。

（3）冲击成孔过程：某年3月25日开始施工，采用常规的ZDD冲击钻机，泵吸反循环清孔。两班人员24小时不间断施工，施工过程中，未感觉到明显异常情况。至3月25日，仅3天便施工到35米。此时施工人员尝试用钻机主卷扬提升旋挖钻杆，感觉钻杆明显上升，说明钻杆已松动。然后采用吊车分级将钻杆顺畅地提出地面。

图3

8 处理结果

①用自行设计的异形钻头，采用冲击成孔工艺处理旋挖钻埋钻事故是可行的；②旋挖钻埋钻事故采取处理措施前必须仔细分析事故产生原因，以便采取恰当的处理方案，减少处理费用。③采用本方案处理埋钻事故，在孔位回填前，应将钻杆摆放垂直后再固定回填，以减少后期施工中冲击钻头对钻杆的伤害。

9 处理埋钻事故的思路及若干应对方法

9.1 埋钻事故可能导致的损失及处理的思路

按程度的大小，大口径旋挖钻机无循环钻进埋钻事故可能出现的损失，依次是（由小而大）：损耗工时、损失钻头、桩孔报废、钻具损坏、二次事故。故处理事故的思路应该是在保证不产生更大损失（完全不产生损失是不可能的）前提下采取相应的处理方法。

9.2 若干埋钻事故处理的方法

处理同类埋钻事故的关键是疏通孔底与钻头上部之间的通道，对孔已较深的情形这尤为重要。围绕这个问题可以采取：泵吸反循环清渣、高压喷射法清孔、孔底爆破，也可以采用本例所创新的筒状冲击钻头“套钻”扩孔的方法。

10 结语

（1）使用旋挖钻机，采取无循环钻进工艺施工大口径桩孔，必然存在埋钻等事故的风险，其中地层复杂是重要的原因。

（2）为减少在地层中埋钻事故的发生，应有针对性地制备泥浆，并改进钻具特别是钻头的形式。对钻具（钻头）做针对性的设计根据本例及类似事故处理所反映出的问题，认为在施工相应地层时，应当对钻具（钻头）做以下一些修正性的设计：①适当增加钻齿超出钻头壁的尺寸，以增大钻头壁与孔壁的间隙，降低沉渣完全糊堵的可能性。②如果钻头材质、钻头外形允许时，可在钻头壁上设置内凹直槽或螺旋槽（逆向钻进方向），其目的仍然是保证钻头上下部泥浆的贯通。③在钻杆与钻头连接处设置应急脱开机关。

（3）处理埋钻事故应遵循不产生更大损失的思路，适当准备一定的处理预案。