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旋挖钻机在不同地层施工中的多发事故分析

杨亚军;井文奇;赵娜

【摘要】分析不同地层的物理特性和受力特点,综述了旋挖钻机施工过程中多发事

故的预防、判别及处理方法,通过对这些施工工法的总结,力求为旋挖钻机的施工提

供一定指导作用,提高钻机成孔效率,延长钻机使用寿命.

【期刊名称】《山西建筑》

【年(卷),期】2010(036)029

【总页数】2页(P101-102)

【关键词】旋挖钻机;地层;多发事故;泥浆

【作者】杨亚军;井文奇;赵娜

【作者单位】陕西建工集团机械施工有限公司,陕西,西安,710032;陕西建工集团机

械施工有限公司,陕西,西安,710032;陕西建工集团机械施工有限公司,陕西,西

安,710032

【正文语种】中文

【中图分类】TU753

旋挖钻机施工具有成孔快、质量高、无噪声、无污染等特点[1],由于其在灌注桩施

工中具备无可比拟的优势而受到越来越多施工单位的青睐,因此,现阶段旋挖钻机作

为地下工程施工的主力军正处于方兴未艾的时期。其施工工艺流程(本文以静浆护

壁施工工艺为例)为:施工准备→测量放线埋辅桩→设备就位→安装护筒→注浆/补

浆→钻进成孔→清孔→成桩。

由于地下工程往往是隐蔽工程,工程质量不易检测,而且一旦有事故发生很难补救,因

此地下工程施工的复杂性和重要性不言而喻。旋挖钻机施工同样具有以上特点。施

工过程中各步骤相辅相成,缺一不可。后续的施工以前面步骤为基础,因此必须严格

保证每一步骤的质量控制都要扎实到位,在复杂地层施工中,任何一处的纰漏都有可

能造成重大的事故。

1各地层多发事故分析与处理

1.1黏土层

黏土层中土颗粒小,胶结力强,透水性差,钻进后孔壁较为稳定,属于良性施工地层。黏

土层施工钻进时,由于黏土附着力强,导致每次钻进后清渣时间过长,严重影响钻进效

率,甚至卸土时间远远长于钻进时间。针对黏土层工况,为提高卸渣效率,防止事故发

生,有必要对钻斗进行一定的改进。使用两瓣开合的钻斗或带有活塞装置可以将黏

土推出的钻斗,不仅方便卸土,也能因为减少高速甩土而降低钻机能耗。

1.2砂层

砂土也叫无黏性土,粒径较黏土大,胶结力弱,遇水软化,渗透系数大,地下水丰富时易

发生流砂现象。砂土密实度不同时力学性质差异大,密实度高时,砂土强度大,结构稳

定,压缩性小。其性质与形成的地质年代、颗粒组成、矿物成分有很大关系。因此

施工前必须详尽了解砂层地质报告。砂层施工要保证“两慢”,即钻进速度慢,提钻

速度慢。这是因为快速的钻进和提钻会造成孔内泥浆对孔壁稳定产生不利影响。如

图1所示,快速提钻会在钻斗下部产生负压抽吸区和孔壁冲刷区,砂层本身颗粒间胶

结力弱,又常含有丰富的地下水,因此容易引起孔壁坍塌,轻者出现混凝土灌注超量,严

重时可能会引起孔壁大面积坍塌、地表沉陷。

1.3卵、砾石层

卵、砾石层密实情况下硬度大、钻进困难、透水性强,形成的孔壁结构也较为稳定。

由于地层较硬,当旋挖钻机施工中钻进压力过大,会致使钻杆在该地层中长期大负荷

运转,钻杆在大压力的作用下可能产生中部弯曲变形,而且钻进过程中又形成一种横

向掰力,导致钻杆开裂、脱落等事故。处理时多采用汽吊法、爆破法或者冲砸法打

捞孔内钻杆钻具碎片。不仅延误工期,还造成巨大的经济损失。因此该地层施工一

方面要严格遵守操作规程,慢压慢钻,另一方面要经常检查易损易开裂的钻杆、钻齿

和销轴等部位,做到及时修复或更换。由于碎石层渗透性大,钻至该层要注意泥浆品

质,及时调整或补充泥浆,防止孔壁坍塌。

1.4硬质岩层

对于工程设计为嵌岩端承桩的深基础,要求桩端入岩大于1.5倍桩径,因此旋挖钻机

必须具备在硬质岩层钻进的能力。由于在坚硬岩层钻进缓慢,对切削具磨损大,对主

机和钻杆也有很大的影响,因此选用合适的钻具和施工工法有重要的意义。

钻具选取先采用牙轮或截齿筒钻取心,之后使用锥形螺旋钻头破碎,再采用双底旋挖

钻斗清渣,如果桩径偏大可以分级钻进。

钻进效率关键在于选取具备合适参数的钻具,同时及时清除岩层碎屑,当孔底清洁时,

牙轮或截齿硬质合金刀刃始终作用在新鲜岩面上,很少进行二次破碎,所以钻进效率

较高。

1.5软土层

旋挖钻机在填土层钻进存在两方面问题:1)因杂填土结构松散、表面松软而致使较

重的旋挖钻机无法在其上行走、就位;2)旋挖钻机就位后,由于杂填土的不均匀性导

致成孔过程中钻机所处杂填土发生不均匀沉降,出现旋挖钻机歪斜等情形。因此可

能造成钻孔偏斜、孔壁坍塌、钻机倾倒等事故。

处理方法为:可在杂填土上铺一层厚度约50cm含碎砖块、石块的房渣土便于钻机

行走;对