摘要：鉆孔樁施工過程中掉落鉆頭的事件經(jīng)常發(fā)生，但遇到的具體情況和處理方法也不盡相同，通過對新疆和田地區(qū)重要農(nóng)村公路G315線k2120+854.75岔口至薩勒吾則克鄉(xiāng)公路改建工程k3+691.001-16m中橋1-1*基樁沖擊鉆頭打撈處理的過程進行了總結，現(xiàn)介紹一套簡便易行的打撈方法。
一、工程概況
1．橋梁結構：
1-16m中橋，上部結構采用后張預應力混凝土空心板，下部結構采用鉆孔灌注樁基樁，基樁長度19m，樁經(jīng)1.4m。
2．地理位置及地形地貌：
該項目位于民豐縣東南30公里處，地處塔克拉瑪干大沙漠南緣，昆侖山北麓邊緣的山區(qū)與沙漠平原過渡地段，總體地勢為南高北低，主要地貌為山前洪沖擊平原區(qū)。距最近的地區(qū)市和田市335公里，距庫爾勒市860公里，地處偏僻。
3．水文、地質(zhì)概況：
所在區(qū)域?qū)儆跊_擊沙漠平原，為第四紀晚更新世、全新世沖擊砂層和粉砂層，地質(zhì)巖性主要由粘土、粉土、礫類土組成，地質(zhì)穩(wěn)定性好。
區(qū)域淺層地下水及其匱乏，勘測深度2m內(nèi)無地下水，地下水位埋深6-10m以下，屬地下潛水。
地堪鉆孔揭示地層為：第一層為細紗，層厚2-3m，稍密狀；第二層為圓礫石，揭示厚度13.3-14.4m，中密狀；第三層為卵石土，揭示厚度7.3m，中密狀；第四層：粉沙，揭示厚度9.6m，稍密狀。
二、情況簡介
1．施工工藝、設備的選擇：
項目部依據(jù)設計資料提供的地質(zhì)揭示的復雜情況，選擇采用沖擊鉆成孔；根據(jù)設計基樁的長度和樁經(jīng)，選擇使用cz-5型沖擊鉆機成孔。
2．現(xiàn)場cz-5型沖擊鉆機主要部件：動力電機55kw；主卷揚機鋼絲繩直徑38mm；鉆頭重4.2t，長4.0m，直徑1.39m.。
3．事發(fā)經(jīng)過：
2011年11月19日1時26分，正在鉆孔施工的編號1-1*鉆孔樁在已鉆至18m深度(剩余2.0m)時，鉆孔操作人員發(fā)現(xiàn)主卷揚機提放鉆頭的鋼絲繩脫落，鋼絲繩提出井口后發(fā)現(xiàn)是在與鉆頭連接環(huán)口處鋼絲繩斷裂，與鉆頭脫離。時至深夜，條件有限，操作工人對井底和鉆頭周圍進行撈渣清理后停止了作業(yè)。
4．事故分析與打撈方案：
11月19日早上，項目部接到事故報告后趕赴現(xiàn)場，招集相關人員了解情況，分析原因，現(xiàn)場再次確定掉落鉆頭的位置和狀態(tài)，制定初步打撈方案。
分析原因如下：1，鋼絲繩老化，磨損嚴重，操作人員未及時發(fā)現(xiàn)事故隱患；2，夜間施工，操作過程中與銳器碰撞，造成鋼絲繩部分損傷，未檢查發(fā)現(xiàn)，在卷揚機提升鉆頭的重力牽引下，破損的繩絲繩承受不了負重而斷開；3，不間斷的施工操作，使繩扣與鉆頭吊環(huán)受力摩擦發(fā)熱，鋼絲繩柔性損失、淬變，繩絲在強大的拉力下逐步扯斷。
確定鉆頭的失落位置和狀態(tài)：經(jīng)項目部技術人員的現(xiàn)場再次探測確定，鉆頭掉落的深度是護筒下18m，距基樁底設計高程2.0m的位置，鉆頭直立未出現(xiàn)傾斜，主鉆頭以上部位未淤積掩埋。
初步打撈方案：依據(jù)現(xiàn)場探查鉆頭的位置、狀態(tài)、淤積及現(xiàn)場的現(xiàn)實條件等情況，項目部決定利用工地現(xiàn)有的工具和材料加工打撈工具。采用硬連接的探勾勾牢鉆頭脖頸的空隙處，利用鉆機自帶的主卷揚機做動力提升鉆頭，同時利用副卷揚機吊一鋼錘，捶擊鉆頭的腰部，以其產(chǎn)生的震動力使鉆頭與泥土松動、剝離，減少泥土的吸附力，兩臺卷揚機同時操作，相互配合，提出鉆頭。并安排鉆孔操作人員在加工工具期間，利用淘渣筒清理鉆頭周圍的泥沙，防止更多的淤積。
探勾只所以加工成硬連接是便于地面上的操作工人摸索井孔內(nèi)的鉆頭位置和勾掛鉆頭，探勾是利用現(xiàn)場已有的槽鋼和鋼板加工而成。由于鉆頭脖經(jīng)的深度在護筒以下15.2m的位置，所以探勾的臂長需要16m長；因鉆機的高度有限，卷揚機的提升高度最大只有7m，故而探勾臂加工為兩節(jié)。
鋼錘是利用廢舊的三根鋼錠捆綁焊接，底端平焊一塊鋼板，形成一個平面，頂端焊接一個吊環(huán)便于連接副卷揚機的鋼絲繩，重約1t。
三、初次打撈
由于現(xiàn)場條件簡單，加工的探勾和鋼錘11月21日上午才加工好，中午安排工人開始打撈。
首先，將第一節(jié)探勾臂利用主卷揚機放入井內(nèi)，固定在井臺上，摘除鋼絲繩，再將第二節(jié)探勾臂吊起與第一節(jié)連接在一起。卷揚機提起探勾，拆除固定裝置，將探勾徐徐下放至鉆頭脖經(jīng)位置。
為方便工人操作，在護筒上用木板搭一簡易平臺。操作工人站在平臺上，活動探勾柄，摸索鉆頭脖頸的位置，找尋鉆頭脖頸的縫隙，伺機勾勞。由于探勾較重，且是人工靠手感摸索，至晚上11時才將鉆頭勾牢。
探勾勾住鉆頭后，用鉆機的副卷揚機吊起鋼錘邊錘擊鉆頭（腰部），邊提升主卷揚機，力拔鉆頭，鉆頭卻紋絲不動。經(jīng)過近一小時的反復錘擊、提拔不見效果。分析主要原因是泥沙淤積嚴重，鋼錘沒有直接錘擊到鉆頭的關鍵部位，錘擊效果甚微。時至凌晨，決定放棄這種方法打撈。
次日，又對井下進行了仔細探測，發(fā)現(xiàn)鉆頭的一半都淤積在泥沙之中。如此情況，單靠沖擊鉆機本身的提拔力量提出鉆頭的可能性已不可能。
四、打撈方案
1.方案的確定：
12月22日下午，項目部再次召開專題會議研究打撈方案。根據(jù)本項目工程的特殊性和力爭減少經(jīng)濟損失和簡便易行的指導思想，經(jīng)過反復對比研究，決定采用擴孔法打撈。由于12月20日，地區(qū)總監(jiān)辦已正式通知全面停工，加之時下日最低氣溫已至—18度，打撈工作已無法再進行，并且該擴孔法需要加工一個空心沖擊鉆頭，施工現(xiàn)場不具備條件，項目部綜合考慮，決定利用冬季停工期間，加工空心沖擊鉆頭和準備配套機具，來年開春氣溫回升后進行打撈工作。方案確定后，安排加大井孔內(nèi)的泥漿比重，防止塌孔。
2.擴孔法打撈鉆頭的原理：
此方法主要是針對解決淤積卡死在較深井孔中鉆頭的情況，利用擴大孔徑，剝離鉆頭周圍的泥沙，孤立鉆頭，解除井壁、淤泥對鉆頭的擠壓和吸附力，輕松提出鉆頭。
空心沖擊鉆頭的要求：材料最好采用重型鋼管，整體性好；長度大于3M，保證鉆進的垂直度和方向；重量大于2.5T，保證鉆進的速度，重量不足應平衡增加配重；空心沖擊鉆頭管身內(nèi)徑大于預打撈沖擊鉆頭主身的最大直徑10ＣＭ左右，防止兩者相卡；空心沖擊鉆頭底口內(nèi)口直徑大于預打撈沖擊鉆頭鉆腰的最大外徑１０ＣＭ左右，同樣是防止兩者相卡。具體形狀尺寸參見圖－４。
備用機具：３０Ｔ以上千斤頂２架；重型１６*工字鋼２根，長度大于護筒直徑的１.５倍；枕木數(shù)根，起重托盤２個。
具體方法和操作過程如下：
A．空心沖擊鉆頭的鉆進和正常沖擊鉆頭的鉆機基本相同，開始破口時要放穩(wěn)、放平，保證中心位置不偏移錯位，鉆進3M以前嚴格控制垂度，偏差不得大于1%；
B．鉆進過程中，擴孔的鉆渣不斷落入井底，泥漿的比重要加大，并及時撈渣，防止沖擊鉆頭淤積嚴重；
C．鉆進至接近沖擊鉆頭位置后，每進尺一段時間都要探測一下沖擊鉆頭的位置；在擴孔至沖擊鉆頭鉆腰以下后，停止下擴，防止鉆頭完全孤立發(fā)生傾斜。提出空心沖擊鉆頭，利用撈渣筒清理鉆渣并將預打撈沖擊鉆頭上粘結的泥沙盡可能的清理干凈，以便于套掛鋼絲繩；
D．用鉆機的副卷揚機連接空心鉆頭，主卷揚機的鋼絲繩打一松緊扣，從空心鉆的管心上口穿入至下口，繩扣沿空心鉆底口的內(nèi)壁用綁扎絲固定在鉆頭的合金鋼齒上；
E．將空心鉆頭提起重新放入井孔內(nèi)，下落至沖擊鉆鉆腰以上的高度，鎖死副卷揚機。啟動主卷揚機提升繩扣，固定繩扣的綁扎絲會被逐漸掙斷，繩扣脫離空心鉆頭并套在沖擊鉆的鉆桿上。沿沖擊鉆鉆桿四周平衡焊接有棱角突出的配重，上端吊環(huán)下還有一細頸處，繩扣在提拉的過程中會在以上某一處收緊，套牢鉆頭。如果鉆桿上粘結的泥沙過多，繩套會提空，這時要利用探勾對鉆桿進行清理，使鉆桿上的突出部位暴露出來，便于勾掛；
F．確定繩扣套牢鉆頭后，提升副卷揚機，將空心鉆頭提出井外摘除。此時，慢提主卷揚機，掙緊鋼絲繩，加力上提提拔鉆頭；
G．如果提拔困難，可用副卷揚機吊鋼錘錘擊鉆腰，輔助主卷揚機提升；如果還是提拔不動，可用預備的工字鋼梁架設在護筒上方，鋼梁的兩端下方頂立千斤頂，將已鉤掛鉆頭的鋼絲繩打扣固定在鋼梁上；調(diào)整千斤頂或起重托盤的高度，使鋼絲繩基本拉緊。此時，鋼梁兩端下方的千斤頂同上頂，鉆頭在兩臺平衡上頂?shù)那Ы镯數(shù)姆醋饔弥亓Φ奶岚蜗轮鸩剿蓜?、慢慢上升。鉆頭完全脫離井底、井壁泥土的吸附力后，拆除頂立裝置，提升主卷揚機，拔出鉆頭，完成打撈工作。
五、二次打撈
2012年2月26日，打撈的準備工作就緒，上午開鉆擴孔。28日空心沖擊鉆機擴孔至預定深度，按照上述方法，主卷揚機繩扣套牢鉆桿后，一舉拔出了埋置的鉆頭，打撈工作圓滿成功。此前我們最先考慮的是人工挖孔擴孔法打撈，更簡單，成本更低，速度快，只需加工一個轆轤即可。但考慮到地面以下10M處有一滲水沙層，可能會給護壁帶來困難，產(chǎn)生不安全因素，后來放棄了人工擴孔的方法。
眾所周知，在橋梁工程的下部工程施工中，基樁的鉆孔與灌注極其關鍵和風險重大，任何一個小的環(huán)節(jié)的疏忽都有可能造成整座橋梁的移位或付出重大補救損失，本次利用空心沖擊鉆頭擴孔法打撈鉆頭，不但有效避免了工程質(zhì)量事故的出現(xiàn)，而且較之其它如大開挖、潛水人工打撈、重型設備力拔等方法簡單易行、投入少、安全性好、成功率高，特別適宜于地質(zhì)情況復雜、埋置深度大、地下水位高、位置偏僻的工程項目解決類似的打撈問題。
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