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旋挖钻机成孔过程中钻具故障的预防及处理中国有色金属工业西安勘察设计研究院 胡春【摘 要】旋挖钻机钻具独特的结构，使其在成孔过程中经常出现钢绳断裂钻杆掉 落钻孔、钻杆卡死、钻头及钻斗活门掉入孔内等故障本文根据作者多年的实践经验， 详细介绍了以上故障的处理及预防措施关键词 】旋挖钻机；钻具故障；预防；处理.、八 、一前言旋挖钻机钻具的特殊结构—钻杆像伸缩式电 视天线一样 ，分几层套 在 一起，提钻钢丝绳固定在最内一节钻杆顶端；它的钻头 为钻斗式取土钻头 这些特殊结构常 导致钢丝绳断裂，钻杆掉入孔内；内 外层钻杆之间进 入砂 粒常发生 卡死；钻头掉入孔内 或钻头活门掉入孔内等故障以上机具故障 如果不能很好 及时处理， 会造 成该钻孔 最终不能 成桩，只能采取补桩 的措 施加以弥补，造成较大的经济损失 ，且形成成桩过程的 质量事故因此处 理好以上机具故障 是十分重要 的本文 通过施工过程的 案例 ，详细介绍了 以上机具故障的处理 方法和 预防措施，实践中 效果良好 一、钢丝绳断裂钻杆落入孔内1、钻具的结构及工作原理旋挖钻机钻杆结构像伸缩式电 视天线一样 （如图 1），当卷扬 机松绳 下 放钻杆到钻机 回转平台 上时（如图 2），第一节（最外层） 钻杆卡在 回转平 台上，此时再向下放 钢绳，第二节钻杆从第一节 钻杆内向下伸出，当第二 节钻杆的上 端到达第一节 钻杆 下端时 ，第二节 钻杆 与第一节 钻杆 之间 卡 住，第三节钻杆从第二节钻杆中伸出， 这样依次直到最下一节 钻杆伸出。

提钻时最后一节钻杆首先缩回，随着钻具的 提升，由内向外逐渐缩回，直 至第二节钻杆缩 回后，整套钻杆全部缩回成图 1形状2、断绳的形成过程该钻杆的结构特 点，决定了提升钻杆的钢绳 只能连接 在最内一层 钻杆 的顶端部分（如图 1）由于钻具反复升降 过程钢绳 与钻杆内壁相互摩擦 以 及钻头卸土时的反复抖动 ，致使钢绳 磨损破坏，严重时钢绳断裂钻杆 呈伸 开状掉入孔内， 如果 钢绳断裂 时留在钻杆上的钢绳 长度 较小，钻杆掉落 时 绳头就随着 最内层钻杆掉入孔内 而无 法抓到绳头形成钻杆掉入孔内 事故图 1钻杆结构 示意图 图 2 钻具工作 原理示意图3、处理方法① 夹板 提 引 法夹板 的制作：用水文下井管时常用的铁夹板改制而 成（如图 3）由于 每一节 钻杆的 外 径不同，选择夹板 时一 般选择与 钻杆 外 径相匹配 的夹板 提升下一节钻杆时使用衬套（如图 4），衬套厚度为 10mm处理过程 ：城市风景 ，都市印象 1#楼桩 基，钻杆掉入孔内的处理过程 将第一节钻杆用主卷扬提 升，升高至 下端到达回转平台 位置的高度（一般 - 3 -距地面2.5m〜3.0m）后将主卷扬刹车刹死在孔口用铁夹板夹住 第二节钻 杆并拧紧铁夹板螺丝卡死钻杆。

用钢绳套住夹板和钻杆，用吊车提升，当 升高到第一节钻杆下端时，停止提升此时用第二付铁夹板卡住井口位置 钻杆，用另一条钢绳吊住此时将第一幅提升铁夹板的钢绳松开，卸下第 一幅铁夹板后再提升钻杆，高度上升到第一节钻杆下端时再卸下第二付铁 夹板重新固定井口部位 的钻杆，重复上一过程，直至第二节、第三节、第 四节钻杆提出孔口由于每一节钻杆的外经缩小一级，此时要在铁夹板的 内侧插入一幅衬套（如图4）然后用上述方法提升随着钻杆直径的缩小 衬套的厚度也在增加每将下一节钻杆串回到上一节钻杆内时，应将两层钻杆焊死，固定之 后再提升下一节钻杆图3铁夹板示意图图4衬套示意图铁夹板规格及荷重钻杆外径（mm）单位（mm）何重（吨）ABCD1701702015064082202202015068082702752220075015② 钢绳套取法：在兵器工业部203所711建筑物的桩基施工过程中，在成孔过程中钢 绳断裂，孔 深32m整套钻杆落入孔内由于现场未配备铁夹板，地层砂 层较厚容易塌 孔， 停置时间过长可能造成砂层塌孔埋钻事故 为了争取时 间采用了钢绳 套法 处理首先将最外层钻杆用钻机主卷扬提到最 高位置 ，刹死主卷扬刹车。

然 后用两个钢丝绳套（活套）套住钻杆第二节井口外部的最下端 两个钢绳 套要在钻杆的 两侧对称 180°布置，钢绳 套套住钻杆时要在钻杆 与绳套之 间插入小方木（胶皮板为最佳），以增加绳套与钻杆之间的摩擦阻力，防 止在提升过程中绳 套滑落钢绳绑好后，用钻机副卷扬和吊车分别拉紧一根钢绳同时缓慢提升 将第二节钻杆地面部 分串入第一节 钻杆内 停止提升 此时小心地将其中 一根绳缓慢松开，将绳套解开串到井口钻杆处的 位置重新固定好 钢丝绳， 并提住钻杆 然后松开上边另 一根钢绳， 向下 移动固定 在适当位置 ， 重新 绑好（同第一次提升前一样）， 两根钢绳 替换着绑好后， 缓慢 提升， 到达 提升的最高位置 时， 重 复这一 过程， 直至全部 钻杆 提出孔 口4、故障预防措施钻具掉入孔内 主要是钢绳断裂 而引起， 一般做好以下工作 完全可以预 防故障 发生 ① 提升钢绳要勤检查保养 ，发现问题及时更换，严禁凑合 使用， 一般 情况下每班应对 整条钢绳检查一次， 每一钻孔完成应检查 绳卡是否松动， 发现断股现象要及时更换② 提升钻具要平稳，严禁猛拉硬提，损伤钢丝绳③ 每班定时向 万向节内 注入润滑油， 保持万向节的灵活性防止万 向节 卡死不能转 动损伤钢绳。

④ 提钻时卷筒钢绳要整齐顺序排列 ，防止排列错位损坏钢绳5、注意事项① 处理此事故时，一定要 沉着冷静，不可心 急，动作要稳而慢，钢 绳套一定要套 牢，与钻杆 接触部分要采取 防滑措施② 操作人员要细心，精力集中，防 止钢绳滑脱钻杆下串伤人③ 要专人统 一指挥，两台提升设备要步调一致 严禁单独提升④ 两层钻杆焊接要牢固，避免在提升过程中上 一层钻杆脱焊滑落伤人⑤ 事故处理 完要将焊接两层钻杆的 焊痕用角磨机打磨光滑，避免钻 杆伸缩 时卡死， 造成 新 的事故二、钻杆卡死不能伸缩高新水晶岛公寓楼桩基工程施工过程中， 一台钻机成孔25m提升钻 具过程中， 第二节 钻杆 不能 缩回第一节 钻杆内经 分析研究 认为由于 砂层 为粗砾砂且较厚，泥浆粘稠 ，钻孔液中砂粒进入两层钻杆之间间隙，在提 升 钻具 时 两层 钻杆卡死1、处理方法① 用高 压水枪（洗车泵）沿着两层钻杆 之间 360°的环状间隙冲洗 ， 冲洗过程中 反复提放钻杆，并用大锤敲击震 动钻杆，这一方法 对轻微卡死 效果较 佳 ② 以上方法不能 “脱卡”可将钻杆从钻机上 卸下来平放在场地内， 一 头固定 在钻机的 底盘 上， 另一头用机械拉伸， 拉伸力量较大时 ，再用机 械（装载 机即可）将其推回原来位置 ，这样来回伸缩串动钻杆， 此时 可在 钻杆的上 下两端分 别交替冲洗 ，并滚动钻杆在 360°的环状空间均匀冲洗 ， 并反复伸缩 串动，直到能自由活动为止。

在拉伸冲洗的过程中经常 用大锤 敲击震 动钻杆， 容易 松动脱开 ③ 如果 经过以上 两种方法处理 仍无法排除，可采取孔内处理 法在空 旷场地打一直径600〜700mnr钻孔（如图5）,深度比卡死钻杆的 长度浅1〜 2m左右在钻孔的底部水平放置10cm厚的圆形钢板，然后将钻杆小头向下放入孔内用吊车吊起钻杆1〜2m左右脱钩，让钻杆自由下落，用下落的 冲击能量使钻杆缩 回处理时钻杆的自由下落高度由 低到高逐渐增加为宜 高度适当增加，但不能超过3m以防冲击能量过大损伤钻杆经过 数次冲 击至整套钻杆缩回 再提出钻杆进行冲洗直到能自由伸缩故障排除2、故障预防措施① 每一工程结束时，精心冲洗钻杆，并让钻杆自由伸缩串动几次② 严禁在钻杆两层之间 的键槽上涂抹黄油或机油，避免油 污沾上砂 粒卡死钻杆③ 发现有钻杆卡死现 象，不要 硬提，可轻提快放活动并用大锤敲击 震动钻杆 排出卡钻 颗 粒 物④ 钻杆维修补焊后一定要 精心打磨光滑，将打磨后的铁屑仔细的清 理干净 避免铁屑落入两层钻杆之间 卡死钻杆图5 孔内处理法示意图3 、注意事项根据实践经验，在处理 时应注意以下几 点：① 用机械拉伸钻杆 时力量不 宜过大，严禁用千斤 顶顶升，否则会卡 的 更死。

② 冲洗时应沿着两层钻杆之间 360°的环状空间并分别从钻杆的 两 头冲洗③ 使用第③种方法处理 时，注意人员及机械设备的安全，并控制好 下落高度 ，避免 损伤钻杆三、钻头掉入孔内事故旋挖钻机钻头 为钻斗式 取土钻头 如图 6钻头 和钻杆用销轴连接，在 枫林绿洲 桩基工程中， 遇见钙 质结核层时 ，阻力 大、震动大，使 连接 钻头 与钻杆的 销轴震动退出，将钻头掉在孔 底，形成“掉钻”事故图 6 钻头结构 示意 图1、处理方法从钻头的结构 可以看出（如图 6），钻头上 部有横梁 ，十字交叉的横梁 之间有空隙 ，可用打捞工具捞取钻头a、打捞工具的制作：用厚3cm左右的钢板切割成如图的铁锚形状，钩长要视钻头上部十字 交叉空隙的大小而定，一般以5〜6cm为宜，（如图7）b、打捞处理：抓钩上的 圆环与副卷扬 连接好后，逐渐 下入孔内， 快要到钻头顶部时 用人工逐渐下放钢丝绳， 感觉碰 到钻头时将小钩一放一提进 行打捞， 感觉 到钩住钻头时提 紧钢丝绳， 指挥钻机 操作人员缓慢平稳提升如果钻头内 有泥土， 可将一只抓钩焊接在钻杆 四方头下端进行打捞图 7 抓钩（ 钢板）2 、注意事项① 制作打捞工具（抓钩）时，弯钩的长度要适宜。

太长，不好进 入两 个横梁之间的空隙；太短，钩住钻头在 提升过程中易脱钩② 提升过程一定要缓慢平稳，避免提升过程中钻头 脱钩再次掉入孔内③ 在下入抓钩时，接近钻头 顶部时要 将抓 钩靠近 孔壁一侧， 感觉 抓 钩碰到钻头时再向下放一 点钢绳而后 要缓慢提升，多次耐心操作方可钩住 钻头3、故障预防① 在钻机 日常运行 中， 要经常 检查 销轴是否卡好， 养成每次在提钻 卸泥的过程中， 拉钩人和操作人员顺 便观察销轴的位置来预防“掉钻”事 故发生② 经常 检查四 方套 焊缝的焊接情况 ，随时补 焊，避免 掉钻事故发生③ 经常检查 销轴 的磨损情况 ，磨损严重时 及时更换，以 免销轴 磨断 致 使钻头 调入钻孔四、钻头卸土活门掉入孔中钻斗式钻头 底部活门结构 如图 8 所示，该活门用一转轴固定在取土筒 的一侧，另一侧为卡口当卡子脱卡时活门 打开，筒状钻头内的 泥土即可 卸出在施工中 往往由于 检查工作 不细， 下钻时活门 口与取土 筒之间 未卡住， 在回转的过程中 将活门与取土筒连接 轴扭断，或遇到较硬地层，回转阻力 较大时 将活门连接 处扭断，使活门 滞留孔内图 8 活门结构 示意 图1、打捞方法① 冲抓 锥抓取活门。

冲抓锥是一个三爪机具，自重约 1吨左右，在下入孔内时三爪呈张开 状态，离孔底 1~2m 左右时，让冲抓锥自由下落冲击孔底然后提升冲抓 锥在 提升过程中 它的内 部机构使 冲抓锥的三爪合拢抓住 被冲抓物并 卡 紧继续 提升时钢绳带动整个冲抓锥上升将活门 抓出孔内② 冲击 锥冲击 处理一般情况下活门往往埋在钻孔 底部泥土里，当活门靠紧孔壁冲抓锥无 法抓取时，可用冲击锥将活门冲碎或冲挤入孔壁以外的泥土中，可另换 钻 头继续成孔2、故障预防为了更好地预防此类事故，平时要 做好如下工作：① 每次 下钻时要 检查钻头活门卡 是否卡住② 在较硬地层钻进过程中， 严禁强行 回转 ，避免 拧断连结销造成活 门脱落。