冲击式钻机施工灌注桩

1、冲击式钻机主要用于卵砾石地层或坚硬的基岩地层，也适用于粘土、粉砂土、中粗砂地层。它以钻头自由落体的方式冲击各类土层和卵砾石层，挤土为主，排渣为辅。在卵砾石、坚石地层中以锤的自重按一定高度自由坠落冲碎卵石和坚岩，然后采用掏渣筒把碎渣掏出。冲击式钻机成孔直径为600～2500mm。深度可达80m。最深可达180m(小直径、长钻头情况下)。

2、冲击式钻机成孔优点

(1) 用冲击式方法破碎岩土(卵砾石和坚硬基岩)，耗能功率小，破碎效果好，并通过钻头冲挤作用起到坚固护壁的作用。

(2) 对含有较大卵砾石、漂砾石层，采用冲击式钻机施工成孔的功效高。 (3) 设备简单，操作移动方便，由于是机械带动，故障小。 3、冲击式钻机成孔缺点

(1) 冲击钻头，通过钢丝绳的牵引提降，所以大部分时间均花费在提、放钻头和掏渣上，钻进效率低。

(2) 如掌控不严，容易出现成孔失圆，成孔倾斜(欠垂直)的情况。 (3) 与普通反循环钻机相比，冲击式钻机在孔径、孔深方面均不及反循环钻机，尤其在土质地层情况下。

3、冲击式钻机技术要求

(1) 冲击钻头有“一”字钻头、“十”字钻头、“工”字钻头、圆形管状钻头，通常采用“十”字钻头较多。冲击钻头均由铸钢浇铸而成，在钻头底部焊有合金刀(不得任意减少或取消)。冲击钻头重量不宜太轻，一般为提升卷扬机提升能力的80～85％。即当卷扬机提升为5t时，钻头重量不宜小于4t。同样当钻头重量固定，在选配卷扬机时，卷扬机提升能力一般为锤重(钻头重)的1.2～1.25倍。当钻头重量较轻或被磨损时，可在钻头上对称焊接钢轨以增加钻头重量。冲击钻头上必须有转向和打捞装置

(2) 冲击式钻机除了钻头重量需认真选定外，还应注意钻头的长度，一般较长的成孔，我们需选择较长(或较高)的钻头，或管状钻头。一般钻头高度不应小于1.5～2.5m，个别用到4～6m。

(3) 冲击式钻机破碎下的碎渣，需用掏渣筒进行掏渣，一般掏渣筒直径为钻

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孔直径的0.5～0.7倍。对于直径较大的钻孔，应视情况慎定。掏渣筒底部设有单面阀门或双面阀门板。在卵砾石地层用冲击式钻机成孔时，其排渣手段主要为掏渣筒。所以冲击成孔时，只要保证碎渣能自如进出掏渣筒即可，无需把碎渣冲击成细小颗粒。一般在粘土、亚粘土、粉砂、中粗砂地层中，每冲击进尺50～100cm应掏渣一次，每次掏渣4～6筒。当钻进卵砾石层坚硬岩层时，每进尺5～15cm，就应掏渣一次，以减少重复破碎的情况。

(4) 冲击式钻机施钻时应注意的事项

a- 应注意钻头有效悬距，控制钻头刃脚底离孔底距离为50～80cm。此时钢丝绳突放，钻机运行平稳，钻进效率高，钢丝绳不会激烈抖动，锤击不会放空。

b- 根据各类主要土层情况，对钻头冲击行程和泥浆比重的选择

(Ⅰ) 粘性土、粉土层——选用中低冲程为1～2m，泥浆比重1.1～1.2； (Ⅱ) 粉细、中粗砂层——选用中冲程为2～3m，泥浆比重1.2～1.5； (Ⅲ) 砂、卵砾石层——选用中高冲程为2～4m，并加快冲击频率，泥浆比重1.3左右；

(Ⅳ) 基岩层——选用高冲程为3～4m，并加快冲击频率(8～12次/s)，泥浆比重1.3左右。

c- 当在(Ⅱ)、(Ⅲ)土层冲击成孔过程中，土层不是很密实，在泥浆护壁情况下，可适当掺入(或投放)粘土、或粘土+水泥+碎石，后再进行挤压，密实孔壁，而不进尺，以求孔壁稳定，这是防止塌孔的一种有效方法。

d- 上面所提到钻头冲击行程的参考数据，根据具体地质情况选择，一般先按中值采用，然后逐渐调控。对常见土层(粘土、砂性土、中粗砂)习惯选用冲程为75～150cm。冲击频率为40～48次/s。如像此次深安黄河大桥工程的施工地层为较密—很密状态的卵砾石层，应适当提高冲程(2～3m)。若孔壁不坍塌时，建议注意水头(维持一定水头差)，可采用稀泥，甚至清浆护壁。同时每次进尺后采取掏渣筒掏渣。最后可采用气举法进行清孔。

e- 冲击成孔时要求：在开钻时，应低锤密击，锤的提升高度在50～60cm左右。采用粘土、碎片石泥浆，在锤体冲击挤压下，将首层回填土挤密实以防止塌孔。至孔深超过护筒底3～4m左右，才可加大冲程、频率，进入正常施工状态。在冲击成孔全过程中应少松绳，勤松绳，勤掏渣，掏渣时注意水头的保持。

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f- 冲击式钻机成孔过程中，经常会发生卡钻，和钢丝绳突然滑断使钻头落入孔底，因此必须备有打掏工具。常用的有打捞钩，多面打捞钩、打捞套。遇到卡钻，不能硬拉，防止拉断钢丝绳。

5、冲击钻成孔中可能发生的事故和处理

(1) 成孔不圆：主要由于钻顶上的转向装置失灵，钻头只按一个方向冲击而造成失圆或成梅花孔，既影响掏渣，更影响以后钢筋笼的下放就位。

预防措施：经常检查转向装置的灵活性，并不断改变冲程，进行交替冲击以修复孔形。

(2) 钻孔偏斜：主要由于土层硬度不均匀，或冲击时有探头石，漂石或大孤石，使钻头受力不均而造成斜孔。钻机机座安置不平或有不均匀沉陷亦会造成斜孔。

预防措施：机座必须坚实牢固和经常检查及时调整。对于土层密实度、硬度不一，或有探头石和孤石的情况，建议先对探头石和孤石处回填碎石，填至基本与探头石齐平，然后大冲程(高冲程)冲击探头石(孤石)，使其断裂或破碎。并防止探头石处塌孔，做好应急防护措施，同时采用长钻头低冲程，逐段修正孔壁。

(3) 卡钻：主要由于钻孔不圆，钻头在狭窄处卡住，或在塌孔处钻头倾斜，钻头顶卡在孔壁内，或孔壁坍塌有较大孤石压住钻头等。

处理措施：

① 使钻头向下活动，脱离卡点，或上下活动让较大石头落下。 ② 用打捞钩协助提钻，或用掏渣筒冲击钻头和钻头上重物

(4) 孔壁坍塌：本工程的地层情况，可能在探头石处理时发生塌孔，或孔壁岩土不密实，在动水压作用下，颗粒土体向孔内移动而掏空孔壁造成塌孔。

处理措施：加大泥浆比重，在塌孔处大量投填粘土、水泥、碎片石混合料，然后低锤密击，使土，水泥石混合料挤入孔壁，形成较紧密的新孔壁，再根据钻孔记录，逐渐向上抛填，逐层低锤密击挤压，逐步处理。

(5) 流砂涌入孔内：本工程由于地层构造原因，可能不会发生此种情况。若发生流砂大量涌入，可按处理塌孔方法进行处理。应根据施工记录和地质资料查找发生流沙层的标高，然后不断抛填粘土、水泥、碎石混合料入孔，低锤密击流沙层。

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