鉆孔灌注樁反循環(huán)的施工工藝

1、鉆孔灌注樁反循環(huán)工藝探討一、鉆孔樁反循環(huán)工藝的優(yōu)勢鉆孔灌注樁正循環(huán)施工往往因孔底沉渣和孔壁泥皮過厚往往導致承載力折減， 形成上述質量通病的原因是該工藝采取了高濃度、高密度泥漿介質（沖洗液）施工 的結果。為解決這個難題工程技術人員經(jīng)過總結、探索，積極研究推廣鉆孔反循環(huán) 制樁工藝。泵吸反循環(huán)是通過砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內腔形成負壓，在孔內液柱和大 氣壓的作用下，孔壁與環(huán)狀空間的沖洗液流向孔底，將鉆頭切削下來的鉆渣帶進鉆 桿內腔，再經(jīng)過砂石泵排至地面沉淀池內；沉淀鉆渣后，沖洗液流向孔內，形成反 循環(huán)。反循環(huán)與正循環(huán)的本質區(qū)別在于沉渣的沖洗、上返流速存在巨大差異，反循 環(huán)沖洗液攜帶鉆渣后迅速進入過水

2、斷面較小的鉆桿內腔，可以獲得比正循環(huán)高出數(shù) 十倍的上返速度。正循環(huán)鉆進只有依靠高濃度高密度泥漿來懸浮鉆渣。二、反循環(huán)本身所具有的特點，可以給提高成孔效率、成樁質量和綜合經(jīng)濟效 益等方面帶來如下一系列的好處 :1、鉆進速度與成樁效率有大幅度提高鉆頭在工作時的最有利條件是被切割下來的巖土屑，立即能夠從孔底帶出并送 到地面，這樣可以減少二次破碎，不會降低效率以及鉆頭的磨損。沖洗液攜帶鉆渣 的能力正比例于介質的密度和其運動速度的平方，所以影響有效排渣的因素是沖洗 液的上返速度。由于鉆孔樁施工的土層多為松散、顆粒差異又較大的土層，因此鉆 進速度的高低主要取決于排渣的速度。正、反循環(huán)兩種鉆進速度的差異，隨

3、著鉆孔直徑以及土層顆粒的增大而增大， 一般來說對于地層和技術要求相同的情況，反循環(huán)施工速度為正循環(huán)的 2 倍左右。反循環(huán)鉆進過程就是清孔過程，不但節(jié)省了時間同時又可靠地保證孔底沉渣符 合要求。機械鉆進速度的提高和清孔時間的縮短促進施工效率的提高、成樁周期縮 短，有效地提高了勞動生產(chǎn)率。2、孔壁穩(wěn)定、成孔質量好反循環(huán)鉆孔樁孔壁的穩(wěn)定，主要是利用靜水壓力來平衡地層壓力維持孔壁的穩(wěn) 定。根據(jù)土力學計算以及大量實踐證明，只要保持孔壁任何深度處壓力不小于 0.2Mpa,即使是在粘聚力較差的流沙層，使用經(jīng)過處理的泥漿（沖洗液）也可以保 持鉆孔不坍塌、不縮頸、不擴頸；反循環(huán)鉆孔根據(jù)澆注混凝土記錄時澆注深度與

4、混 凝土用量關系，很容易反算孔徑。計算結果表明由于孔壁穩(wěn)定，從上到下孔壁的直 徑都是在有效控制范圍之內。這樣就可以有效的防止縮頸、擴頸不良現(xiàn)象出現(xiàn)并避 免混凝土的浪費。3、混凝土澆注質量得到有效保證灌注混凝土是保證成樁質量的關鍵工序，“斷樁”、“夾泥”、“堵管”等常 見的灌注質量事故都與孔內混凝土上部壓力過大有一定關系?？變葔毫χ蹬c沖洗液 的濃度、密度、粘度有直接的關系。正循環(huán)為了有效的排渣，選用的泥漿（沖洗液） 密度高、濃度大，勢必造成孔內壓力大，這樣混凝土入導管排出的阻力增大，澆注 困難；另外正循環(huán)鉆孔過程中因沖洗液濃度高、密度大所形成的過厚泥皮與孔底沉 渣，很難從孔中完全清除，所以其中一

5、部分在澆注過程中卷入沖洗液中更加大混凝 土抬升的阻力，這種阻力在灌注臨近結束時更加明顯（此時孔內排出的泥漿密度、 濃度明顯加大，流淌緩慢），若處理不當，很容易使臨近樁頂10m左右混凝土質量 差、強度低，而該部分又是樁受力的關鍵位置。反循環(huán)成孔由于泥漿（沖洗液）密 度、濃度、粘度都較低，形成泥皮較薄和鉆渣清理較為徹底，因此灌注較為順暢， 樁頂泥漿少，樁身混凝土質量明顯提高。4、提高單樁承載力，降低工程造價單樁承載力的大小，取決于樁周土的摩阻力與樁底端承力，反循環(huán)鉆孔過程中 形成的泥皮較薄從而使摩阻力增大，樁底沉渣清除較為徹底，無軟弱層從而提高端 承力。根據(jù)對比試驗， 一般反循環(huán)比正循環(huán)提高承載力

6、 10%-20%，因此單位承載力造 價必然降低。5、非運廢漿量減少，施工成本降低根據(jù)定額，廢漿排運費約占工程成本 8%-10%。反循環(huán)鉆頭切削的粘土土層成塊 狀，隨即被吸入鉆桿內腔，也就是說鉆渣來不及水化就被排出孔外，廢漿量勢必減 少；另液、渣分離較為簡單，這樣施工成本必然降低。6、適應性廣反循環(huán)排渣的特點，使這種工藝方法對地層適應性廣，可順利鉆進各種粘土、 砂土、卵礫石層以及基巖層，對于直徑 500-1800mm!占孔樁施工都很適應。因反循環(huán)工藝對班組操作工人要求較高，實施起來有一定的難度，筆者建議加 強班組操作工人的培訓，加以推廣。當然反循環(huán)鉆進也有自身的缺點如水泵故障多、 純鉆進時間較正

7、循環(huán)短、超徑卵石層鉆進困難以及循環(huán)系統(tǒng)復雜等，但這些問題會 隨著研究和應用的深入逐步解決。三、反循環(huán)鉆施工工藝反循環(huán)旋轉鉆機用于各種粘土、砂土、卵礫石層以及基巖層，對地層適應性廣。鉆桿轉速要考慮滿足碎巖土的扭矩需要，又要考慮鉆具的磨耗及孔壁穩(wěn)定等情況。鉆具強度一定時，鉆頭直徑越大，轉速應越慢。開鉆時，先使鉆頭降至距孔口 5cm 左右啟動泥漿泵，待泥漿循環(huán)幾分鐘后，再 啟動鉆機慢度回轉，同時慢慢降下鉆頭，孔口位置先低檔慢速鉆進，鉆至護筒下 1m 后, 且孔口穩(wěn)定后逐漸增加轉速正常鉆進。在鉆進過程中，孔內水位宜高于護筒底腳 0.5m 以上或地下水位以上 1.52.0m； 停鉆后，應及時向孔內補水，

8、保持一定的水頭高度。應經(jīng)常注意土層變化 , 對不同的 土層采用不同的鉆速、鉆壓、泥漿比重和泥漿量。在砂土、軟土等容易坍孔的土層 宜采用低檔慢速鉆進，同時提高孔內水頭，加大泥漿比重。正常鉆進時， 合理控制鉆進參數(shù)， 起、落鉆頭速度宜均勻， 不得過猛或驟然變速， 轉速的控制對成孔及后期水下混凝土澆筑有其重要的影響，進尺速度過快，孔壁難 以形成一定厚度的泥漿護壁層，易形成塌孔等事故的發(fā)生；進尺速度過慢，可能形 成擴孔，影響整個分項工程施工速度，亦不可取。因此在鉆孔過程中，針對地質具 體情況來確定鉆進速度，以確保成孔質量。鉆進時不得隨意提動孔內鉆具，操作時 掌握好鉆具鋼絲繩的松緊度，并注意減少晃動。出

9、土不得堆積在鉆孔周圍。因故停鉆時，孔口應加護蓋。有鉆桿的鉆機，應將 鉆頭提離孔底5m以上，其他鉆機鉆頭提出孔外。鉆孔應一次成孔，不得中途停頓。 鉆孔達到設計深度后，應對孔位、孔徑、孔深和孔形等進行檢查，孔位偏差應滿足 設計要求。1）施工準備（1） 資料準備 開工前應具備場地工程的地質資料和必要的水文地質資料，樁基工程施工圖 及圖紙會審紀要。 施工現(xiàn)場環(huán)境和鄰近區(qū)域內的地上地下管線（高壓線、管道、電纜） 、地下構 筑物、危險建筑等的調查資料，確保不影響現(xiàn)場的施鉆工作。 主要施工機械及其配套設備的技術性能資料， 所需材料的檢驗和配合比試驗， 對所需的材料必需做材料的試驗，試驗室根據(jù)所用的原材料作好

10、混凝土的配合比試驗。 具有可操作性的樁基工程的施工組織設計或施工方案和有關施工工藝的試驗 參考資料。 工程地質資料 作好全面的施工準備，施工前對工程的地質情況進行必要的研究，對鉆孔過程 中可能會遇到的問題及突發(fā)事件采取針對性的措施及應急處理方案。(2) 場地的布置 平整場地鉆機就位前對場地要平整夯實 , 保證場地有一定硬度以免沉陷。 施工便道 合理布置施工便道，保證反循環(huán)鉆機及其它的施工機械安全就位，方便鉆渣并 及時外運。 合理布置臨時用水、 用電設施及泥漿、 排渣等其它設施， 全面滿足施工工作 的要求。(3) 施工機械設備反循環(huán)鉆機、泥漿泵 (排污) 、混凝土攪拌運輸車、運漿車 (泥漿外運

11、)、吊車、 電焊機、導管、護筒等。(4) 測量放線采用全站儀精確定位樁孔的位置， 根據(jù)樁定位點拉十字線釘放四個控制樁 , 以四 個控制護樁為基準控制護筒的埋設位置和鉆機的準確就位。護樁要做好保護工作， 防止施工過程中擾動。(5) 鉆機就位 鉆機就位時，要事先檢查鉆機的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機工作正常。 通過測設的樁位準確確定鉆機的位置，并保證鉆機穩(wěn)定，通過手動粗略調平以 保證鉆桿基本豎直后 , 即可利用自動控制系統(tǒng)調整鉆桿保持豎直狀態(tài)。2) 護筒就位護筒采用鋼護筒，由厚8mm勺鋼板卷制焊接而成，護筒頂部加焊寬度 10cm的鋼 板箍，防止護筒變形。護筒單節(jié)長度 2m,在陸上用單節(jié)護筒，在湖中或

12、水塘里護筒 深入淤泥底不小于2m護筒埋入后，通過靠在護筒上的精確水平儀調整護筒的垂直位置。護筒頂一般 高于原地面0.3 m,以便鉆頭定位及保護樁孔。3）泥漿制備調配泥漿太稀，容易造成孔壁坍塌，調配泥漿太稠，使扭矩加大，鉆頭下落困 難，要根據(jù)工地現(xiàn)場地層情況調配稀稠合適的泥漿。根據(jù)地質情況，護壁泥漿選用膨潤土、纖維素和純堿配制，以提高泥漿性能指 標，對孔壁進行有效的保護和封閉，防止坍孔。采用旋挖鉆機鉆孔時泥漿的性能指 標一般應為：入孔泥漿比重為1.051.15。黏度：一般地層1622s,松散易坍地層1928s。含砂率：新制泥漿不大于4%膠體率：不小于95%PH值：應大于6.5。膨潤土造漿配合比（

13、單位：kg）原料名稱淡水膨潤土CMC純堿FCIPHP加重劑配合比100840.004 0.0080.1 0.40.1 0.30.003試驗確定造漿后應試驗全部性能指標，鉆孔過程中應隨時檢驗泥漿比重和含砂率，并填 寫泥漿試驗記錄表，并隨時注意地質變化，根據(jù)地質情況的變化隨時調整泥漿的性 能指標，保證泥漿的各項指標符合規(guī)范要求。鉆孔施工時隨著孔深的增加向孔內及時、連續(xù)地補漿，維持護筒內應有的水頭, 防止孔壁坍塌。樁孔砼灌注時，孔內溢出的泥漿引流至泥漿池內，利用于下一基樁鉆孔護壁中。4）鉆孔施工（1）反循環(huán)鉆機的設置及調整首先將反循環(huán)鉆機移到鉆孔作業(yè)所在位置，精確定位并固定 , 并保證其豎直度 ,

14、保證起吊滑輪 , 轉盤中心與樁基中心在同一鉛垂線上 , 誤差小于 2厘米。（2）鉆孔作業(yè) 鉆孔時先將鉆頭放入護筒之中 ,對準樁基中心 ,先制備泥漿 , 接通泵吸反循環(huán) 系統(tǒng)，經(jīng)空車試運轉 20 分鐘確認無異常后，方可開始鉆進。 在鉆進時，應有統(tǒng)一的指揮人員，不允許多人指揮。 每次接妥鉆桿鉆具放入水中后，應將鉆頭提升距孔底 2030cm以防堵塞吸 渣口。 根據(jù)不同的地質條件、不同土層，掌握卷揚機鋼絲繩的松緊，選擇適當?shù)霓D速和扭矩，以便達到最佳的鉆進效果。 變速箱換檔時，先停機、掛檔后才能開機。 當?shù)谝还?jié)鉆桿鉆完時，先停止轉動，使反循環(huán)系統(tǒng)延續(xù)工作至孔底沉渣排洗 后再換接鉆桿，并予擰緊，以防漏氣、

15、漏水。拆卸鉆桿時要嚴防鉆頭脫落，鉆桿接 頭要擰緊，以防脫扣。 密切注意水龍頭工作情況，若發(fā)現(xiàn)漏氣、漏渣，應立即更換密封圈。 隨時檢查鋼絲繩的完好情況，斷絲若超過規(guī)定時，禁止使用，必須更換新品。 嚴禁在鉆機運轉過程中進行修理和潤滑。 起落鉆頭要平穩(wěn)，避免撞擊孔壁。鉆盤上嚴禁放置物品，以免旋轉中拋出傷人。（3）地質情況記錄 地質情況記錄按相應的地質的相關的表記錄；反循環(huán)鉆機鉆進施工時及時填寫鉆孔記錄表，主要填寫內容為： 工作項目， 鉆進深度， 鉆進速度及孔底標高；鉆孔記錄表由專人負責填寫，交接班時應有交接記錄；根據(jù)鉆機鉆孔鉆進速度的變 化和土層取樣認真做好地質情況記錄，繪制孔樁地質剖面圖，每處孔樁必須備有土 層地質