旋挖鉆孔樁沉渣產(chǎn)生原因及二次清孔工藝優(yōu)化選擇

1、旋挖鉆孔樁沉渣產(chǎn)生原因及清孔工藝優(yōu)化選擇雷 斌葉 坤李 榛 柴 源（深圳市工勘巖土工程有限公司，廣東 深圳 518026）摘 要隨著旋挖鉆孔灌注樁的廣泛應(yīng)用，樁底沉渣過(guò)厚成為突出的質(zhì)量通病。本文結(jié)合作者從事旋挖鉆孔灌注樁的施工實(shí)踐，分析了樁底沉渣過(guò)厚產(chǎn)生的原因，介紹了六種泥漿正循環(huán)、反循環(huán)、無(wú)循環(huán)清孔工藝方法，并對(duì)比分析了各種清孔工藝的特點(diǎn)，提出了旋挖樁清孔工藝的優(yōu)化選擇方法。關(guān)鍵詞旋挖鉆孔樁；孔底沉渣；清孔工藝；優(yōu)化選擇The Causes of the Sediment at the Hole Bottom of Rotating Excavation Drilling Pile and

2、the Optimal Selection of Hole Cleaning MethodBin Lei, Kun Ye, Zhen Li ,Yuan Cai （Shenzhen Gong Kan Geotechnical Engineering Co. Ltd, Shenzhen Guangdong 518026）Abstract: With the widely application of the rotating excavation drilling cast-in-place pile, the overweighting sediment at the hole bottom i

3、s becoming one of the most prominent quality problems. This article has analyzed the causes of the overweighting sediment at the hole bottom, which is based on the author's construction practice experience of working on rotating excavation drilling cast-in-place pile. In addition, it also introd

4、uces six hole cleaning methods including the slurry direct circulation, the slurry reverse circulation, the non-cycle, and so on. And by the comparison analysis of all the hole cleaning methods, author gives an optimal selection method of cleaning process in the rotating excavation drilling pile.Key

5、 words: rotating excavation drilling pile; sediment at the hole bottom; hole cleaning methods; optimal selection1 引言旋挖鉆機(jī)具有機(jī)電一體化、鉆孔速度快、入巖能力強(qiáng)、綜合成本低、機(jī)動(dòng)靈活、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，隨著旋挖鉆機(jī)整體性能的提升，以及旋挖鉆具的不斷改進(jìn)，旋挖鉆孔樁已廣泛應(yīng)用于樁基礎(chǔ)工程施工。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在深圳及周邊地區(qū)使用的旋挖鉆機(jī)數(shù)量已超過(guò)上百臺(tái)，完成的各類基樁數(shù)量已超過(guò)總量的40%，預(yù)計(jì)數(shù)年后其使用量還將大幅提高。深圳樁基市場(chǎng)中旋挖鉆機(jī)的大量推廣應(yīng)用只是在近些年，一

6、大批國(guó)內(nèi)外各種品牌、大小噸位、型號(hào)的系列旋挖鉆機(jī)同時(shí)在使用，如：三一重工SR220、280、360、420，中聯(lián)重科ZR220、250、280、360A、420，土力機(jī)械SR60、65、70、80、100，寶峨BG20、25、30、40，徐工XR220、280、360、460，上海金泰SH25、30、36等，一大批重點(diǎn)項(xiàng)目的樁基工程均由旋挖樁機(jī)完成，如：國(guó)信金融大廈、中國(guó)人壽大廈、騰訊濱海大廈、百度大廈、阿里云大廈、阿里巴巴大廈、東門新苑、農(nóng)科香堤綠洲家園、動(dòng)漫大廈、海王星辰大廈、百酈大廈等等。旋挖機(jī)的使用，加快了樁基施工進(jìn)度，減少了泥漿使用量，節(jié)省了工程造價(jià)，提升了現(xiàn)場(chǎng)文明施工水平。旋挖鉆機(jī)

7、自動(dòng)化水平高，適應(yīng)能力強(qiáng)。但受不同鉆機(jī)的機(jī)械性能、人員操作水平、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理能力等存在的差異，特別是受場(chǎng)地地層條件的影響，加之行業(yè)尚未編制相關(guān)旋挖鉆孔樁施工技規(guī)范，沒(méi)有形成系統(tǒng)的工法研究，施工過(guò)程中大量的旋挖成樁的質(zhì)量問(wèn)題也隨之產(chǎn)生，樁底沉渣過(guò)厚即是較普遍的質(zhì)量通病之一。樁底沉渣超標(biāo)或過(guò)厚對(duì)樁基質(zhì)量將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，主要體現(xiàn)在：沉渣過(guò)厚嚴(yán)重制約樁端承載力的發(fā)揮和增大樁的沉降位移，對(duì)樁基上層建筑整體結(jié)構(gòu)安全會(huì)造成巨大不良隱患。鑒于以上問(wèn)題，現(xiàn)行樁基規(guī)范對(duì)鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度提出了明確要求。在建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）中，規(guī)定端承樁沉渣厚度50mm，摩擦樁沉渣厚度100mm，許多地

8、方性行業(yè)規(guī)范也出臺(tái)明確規(guī)定對(duì)此進(jìn)行約束。然而在實(shí)際施工中，由于對(duì)旋挖鉆機(jī)操作人員培訓(xùn)不夠，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理人員對(duì)施工工序把握不嚴(yán)，特別是受復(fù)雜地層的影響，造成樁底沉渣超標(biāo)問(wèn)題依然嚴(yán)峻。因此，如何在旋挖鉆孔樁施工過(guò)程中預(yù)防樁孔沉渣的產(chǎn)生，合理選擇樁孔的二次清孔工藝，保證孔底沉渣滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，成為困擾業(yè)界對(duì)旋挖鉆機(jī)的客觀評(píng)價(jià)和使用前景。本文結(jié)合深圳地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工情況，分析了旋挖樁孔底沉渣產(chǎn)生的原因，提出了幾種有效的二次清孔方法，論述了不同清孔方法的特點(diǎn)，提出了綜合優(yōu)化選擇的方法。2 旋挖樁樁底沉渣原因分析及控制措施旋挖鉆孔灌注樁樁底沉渣可能產(chǎn)生于旋挖鉆機(jī)施工的鉆進(jìn)成孔、安放鋼筋籠、灌注混

9、凝土等多個(gè)環(huán)節(jié)中，分析認(rèn)為沉渣產(chǎn)生的原因大致分為以下幾類：2.1 樁孔孔壁塌落2.1.1原因分析樁孔孔口填土層不穩(wěn)定塌落孔內(nèi)；泥漿比重過(guò)低，懸浮能力差；提升鉆具太快，形成孔內(nèi)向上的抽吸作用；提鉆時(shí)孔內(nèi)泥漿液面下降，未及時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿；鉆具提放刮碰孔壁；下放鋼筋籠刮碰孔壁；終孔后未及時(shí)灌注砼，孔壁浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。2.1.2控制措施孔口安放鋼護(hù)筒保護(hù)孔口，護(hù)筒長(zhǎng)度根據(jù)地層條件，適當(dāng)加長(zhǎng)；加大泥漿比重，提高泥漿的粘度，減少孔底沉淀；控制旋挖每回次進(jìn)尺，嚴(yán)禁鉆筒打滿提鉆，避免抽吸現(xiàn)場(chǎng)；鉆具提高孔口前，及時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，保持泥漿液面高度；鉆具提放時(shí)保持對(duì)中，慢提、慢放，防止刮碰；下放鋼筋籠保持對(duì)中、垂直；

10、終孔后及時(shí)灌注樁身混凝土，減少輔助作業(yè)時(shí)間。 2.2 泥漿沉淀2.2.1原因分析泥漿性能參數(shù)不合格，護(hù)壁效果不佳；灌注前等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，泥漿發(fā)生沉淀；泥漿含砂率高。2.2.2控制措施配制合適參數(shù)的泥漿，并及時(shí)檢測(cè)、調(diào)整泥漿性能；縮短灌注等待時(shí)間，避免泥漿沉淀；設(shè)置泥漿沉淀池或者泥漿分離器將泥漿中泥砂沉淀分離，并調(diào)整泥漿性能。2.3 鉆孔殘留2.3.1原因分析鉆具鉆底變形或者磨損過(guò)大，渣土泄露生成沉渣；鉆底結(jié)構(gòu)本身限制，如鉆齒布置高度、間距等原因造成渣土殘留過(guò)多生成沉渣。2.3.2控制措施選用合適鉆具，經(jīng)常檢查鉆底結(jié)構(gòu)；減小旋轉(zhuǎn)底和固定底間隙；及時(shí)補(bǔ)焊保徑條，更換磨損嚴(yán)重的邊齒；合理調(diào)整鉆齒布置角

11、度、間距；增加清渣次數(shù)，減少樁底殘留。2.4清孔工藝2.4.1原因分析清孔時(shí)的抽吸作用造成垮孔；清孔時(shí)泥漿性能不達(dá)標(biāo)，沉渣無(wú)法攜帶出孔底；清孔工藝選擇不合理，沉渣無(wú)法清除干凈。2.4.2控制措施清孔時(shí)控制泵的抽吸力，減少對(duì)孔壁的沖擊；清孔時(shí)換漿，并調(diào)整好泥漿性能指標(biāo)；根據(jù)鉆孔情況，選擇適合的二次清孔工藝。3 旋挖鉆孔灌注樁二次清孔技術(shù)旋挖鉆孔施工過(guò)程中應(yīng)采取適當(dāng)措施避免沉渣產(chǎn)生，在鋼筋籠、灌注導(dǎo)管安放后，對(duì)沉渣過(guò)厚的樁孔，須選用合適的二次清孔工藝進(jìn)行沉渣處理。二次清孔是在完成旋挖成孔、下入鋼筋籠和灌注導(dǎo)管后，利用灌注導(dǎo)管清除孔底沉渣的關(guān)鍵工序。樁孔二次清孔工藝的合理選擇，對(duì)清除孔底沉渣，保證樁

12、身工程質(zhì)量極其重要。目前，業(yè)內(nèi)旋挖樁樁孔二次清孔技術(shù)按泥漿循環(huán)方式可分為以下三類：泥漿正循環(huán)清孔、反循環(huán)清孔和鉆具無(wú)泥漿循環(huán)清孔。3.1 泥漿正循環(huán)清孔3.1.1 工藝原理泥漿正循環(huán)清孔工藝是普遍采用的一種清孔方式，是由泥漿泵泵送的泥漿經(jīng)過(guò)膠管，與孔口的灌注導(dǎo)管連接，并把泥漿送到孔底；送到孔底的泥漿懸浮并攜帶孔底沉渣，再經(jīng)過(guò)灌注導(dǎo)管與孔壁之間的環(huán)狀空間返回地面，流入循環(huán)溝、沉淀池，然后進(jìn)入泥漿池循環(huán)使用。正循環(huán)二次清孔工藝原理見(jiàn)圖1示。圖1 正循環(huán)二次清孔原理示意圖3.1.2 清孔操作注意事項(xiàng)泥漿正循環(huán)清渣運(yùn)行時(shí)須注意以下事項(xiàng)：（1）選擇合適的泥漿泵，泥漿流量過(guò)大，對(duì)孔壁沖刷大，容易塌孔；泥漿

13、流量小，沉渣上升速度慢，清渣效果差，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。實(shí)際施工中，流量、揚(yáng)程作為選擇泥漿泵的依據(jù)，可根據(jù)樁孔直徑大小配制功率在1230KW之間的3PN泥漿泵。（2）減少管道接口，避免管道直徑劇烈變化、運(yùn)行方向劇烈變化，減小泥漿循環(huán)系統(tǒng)中的沿程阻力和局部阻力消耗。（3）泥漿循環(huán)過(guò)程中，泥漿循環(huán)系統(tǒng)中含有較多的粗顆粒或巖渣，會(huì)反復(fù)循環(huán)帶入孔內(nèi)，影響清孔效果。應(yīng)定期對(duì)沉淀池、泥漿池廢渣進(jìn)行清理，可加大、加長(zhǎng)泥漿循環(huán)溝，并派專人溝內(nèi)撈渣。（4）清孔過(guò)程中，根據(jù)清渣效果適時(shí)上下提放、左右移動(dòng)導(dǎo)管，加快擾動(dòng)孔底沉渣，以達(dá)到快速清渣的效果。3.2 泥漿旋流器正循環(huán)清孔3.1.1 工藝原理為減少正循環(huán)二次清孔過(guò)程中

14、泥漿中粗顆粒含量大，提高泥漿性能指標(biāo)，縮短清孔時(shí)間，提升清孔效果，在泥漿正循環(huán)清孔系統(tǒng)中，引進(jìn)了泥漿旋流器輔助清孔，即：在泥漿泵泵送泥漿入孔底的膠管上，在地面串聯(lián)泥漿旋流器，在泥漿被泵入孔底前將泥漿中的粗顆粒排出，預(yù)先進(jìn)行漿渣有效分離，保證優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)入孔底，減少巖渣的重復(fù)帶入，并有效地提高了泥漿的攜渣能力，大大縮短清孔時(shí)間，既提高工效，又保證清孔效果。泥漿旋流器二次清孔工藝平面布設(shè)見(jiàn)圖2示。圖2 旋流器二次清孔原理示意圖3.1.2 清孔操作注意事項(xiàng)泥漿旋流器正循環(huán)二次清孔憑借旋流裝置對(duì)泥漿進(jìn)行有效分離，其操作簡(jiǎn)便、分離效果好，是普通泥漿正循環(huán)清孔系統(tǒng)的升級(jí)工藝，是我公司擁有的實(shí)用新型專利技術(shù)，

15、同時(shí)被評(píng)為2011年度深圳市工程建設(shè)市級(jí)工法、廣東省工程建設(shè)省級(jí)工法，具有實(shí)用性、有效性，為二次清孔提供了新的可靠選擇。泥漿旋流器正循環(huán)二次清孔時(shí)應(yīng)注意：（1）派專人負(fù)責(zé)旋流器工作狀態(tài)，觀察排渣口是否堵塞；如出現(xiàn)旋流器進(jìn)口部分吸入塊石、牡蠣殼、水泥塊等較大異物時(shí)，會(huì)使進(jìn)漿速度降低，應(yīng)及時(shí)清除。（2）如果旋流器進(jìn)口泥漿中的固相粗顆粒含量過(guò)高，或底流口閥門調(diào)節(jié)過(guò)小，會(huì)使旋流器過(guò)載，會(huì)導(dǎo)致底流口堵塞，可通過(guò)調(diào)節(jié)底部閥門，以保持底部排渣通暢。（3）旋流器出渣口設(shè)置專門的排渣池，并及時(shí)進(jìn)行清理排渣。（4）旋流器的選擇應(yīng)與泥漿泵量相匹配。3.3 泵吸反循環(huán)二次清孔3.3.1 工藝原理為保證清孔滿足設(shè)計(jì)和規(guī)

16、范要求，對(duì)大樁、深樁通常的做法是采用泥漿泵吸反循環(huán)工藝。泵吸反循環(huán)二次清孔是利用砂石泵的抽吸作用，在灌注導(dǎo)管內(nèi)腔造成負(fù)壓狀態(tài)，在大氣壓力作用下，處在灌注導(dǎo)管與孔壁之間環(huán)狀空間中的泥漿流向孔底，被吸入灌注導(dǎo)管內(nèi)腔，隨即上升至地面泥漿循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)泥漿沉淀池沉淀處理后，再由泥漿池、泥漿循環(huán)溝流入孔內(nèi)。泵吸反循環(huán)二次清孔工作原理見(jiàn)圖3示。砂石泵圖3 泵吸反循環(huán)二次清孔原理示意圖3.3.2 清孔操作注意事項(xiàng)采用泵吸反循環(huán)二次清孔具有抽吸能力強(qiáng)、清孔時(shí)間短、孔底干凈的特點(diǎn)，但清孔時(shí)需注意：（1）清孔時(shí)需增加6BS反循環(huán)砂石泵，整體循環(huán)系統(tǒng)管路布設(shè)較復(fù)雜，反循環(huán)現(xiàn)場(chǎng)操作專業(yè)性較強(qiáng)，真空度的形成具有一定的難度

17、。（2）由于泵吸反循環(huán)砂石泵流量可達(dá)180m3/h，抽吸能力超強(qiáng)，形成的負(fù)壓對(duì)孔壁穩(wěn)定有一定的影響，對(duì)深厚淤泥、砂層厚的樁孔，應(yīng)控制反循環(huán)流量。（3）清孔時(shí)，應(yīng)注意保持護(hù)筒內(nèi)泥漿面的水頭高度，保持回流入孔內(nèi)的泥漿量與抽吸量平衡一致。泵吸反循環(huán)泥漿使用量較大，需控制好泥漿的性能和參數(shù)，做好廢漿廢渣的處理。3.4氣舉反循環(huán)處理方法3.4.1 工藝原理氣舉反循環(huán)清孔是在導(dǎo)管內(nèi)安插一根長(zhǎng)約2/3孔深的鍍鋅管將高壓空氣送入導(dǎo)管內(nèi)2/3孔深處，與導(dǎo)管內(nèi)泥漿混合，經(jīng)充氣后在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生低壓區(qū)，連續(xù)充氣導(dǎo)管內(nèi)外壓差不斷增大，當(dāng)達(dá)到一定的壓力差后，平衡打破，則迫使泥漿在高壓作用下從導(dǎo)管內(nèi)上返噴出，同時(shí)孔底巖渣被高

18、速泥漿攜帶從導(dǎo)管上返噴出孔口。氣舉反循環(huán)原理如下圖4示。圖4 氣舉反循環(huán)二次清孔原理示意圖3.4.2 清孔操作注意事項(xiàng)氣舉反循環(huán)二次清孔工藝壓力差大，流速快，攜渣能力強(qiáng)。清渣工藝運(yùn)行時(shí)，除減少阻力、移動(dòng)導(dǎo)管、分離泥漿中泥砂等，還須注意：（1）氣舉反循環(huán)設(shè)備配置較為復(fù)雜，在進(jìn)行實(shí)際工作之前必須進(jìn)行一定的調(diào)試和優(yōu)化，尤其是空壓機(jī)選型，設(shè)置合適的進(jìn)氣管長(zhǎng)度直接影響循環(huán)清渣效率。（2）氣舉反循環(huán)會(huì)引起樁孔底部產(chǎn)生抽吸負(fù)壓，在不穩(wěn)定地層使用須防止塌孔。（3）反循環(huán)作業(yè)過(guò)程中，須始終保持護(hù)筒內(nèi)泥漿液面的水頭高度，保持回流入孔內(nèi)的泥漿量與抽吸量平衡一致，防止產(chǎn)生塌孔。3.5“潛水電泵+泥漿凈化器”二次清孔系

19、統(tǒng)3.5.1 工藝原理為解決大直徑樁、超深樁的二次清孔效果差、泥漿循環(huán)復(fù)雜、泥漿排放量大等難題，我司研發(fā)出“潛水電泵+泥漿凈化器”二次清孔系統(tǒng)， 即：采用潛水電泵與灌注導(dǎo)管連接，當(dāng)潛水電泵開(kāi)動(dòng)時(shí)，直接抽吸孔底沉渣，形成泥漿反循環(huán)；潛水電泵用膠管與泥漿凈化裝置相連，抽吸上來(lái)的泥漿進(jìn)入泥漿凈化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)漿渣分離，渣直接排出裝車外運(yùn)，泥漿重新通過(guò)泥漿凈化器出口流入孔口，以保持孔內(nèi)泥漿液面高度，維護(hù)孔壁穩(wěn)定，并循環(huán)使用，以達(dá)到清孔的目的。“潛水電泵+泥漿凈化器”二次清孔系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖5、圖6示。圖5 “潛水電泵+泥漿凈化器”二次清孔系統(tǒng)原理圖圖6 “潛水電泵+泥漿凈化器”二次清孔現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)圖3.5.2

20、 “潛水電泵+泥漿凈化器”清孔工藝特點(diǎn)“潛水電泵+泥漿凈化器”二次清孔系統(tǒng)是由我公司立項(xiàng)研發(fā)的科技項(xiàng)目，通過(guò)了廣東省住房和建廳組織的行業(yè)內(nèi)專家鑒定，成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，是我公司擁有的實(shí)用新型專利技術(shù)，同時(shí)被評(píng)為2012年度深圳市工程建設(shè)市級(jí)工法和廣東省工程建設(shè)省級(jí)工法。該項(xiàng)技術(shù)擁有如下工藝特點(diǎn)：（1）機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便。二次清孔采用單體潛水電泵代替了反循環(huán)中的大型泥漿泵、空壓機(jī)及復(fù)雜的循環(huán)管道系統(tǒng)，潛水電泵重量輕、裝配簡(jiǎn)單、占用場(chǎng)地小、且無(wú)場(chǎng)地條件要求。（2）清孔效果好，孔底沉渣少。清孔系統(tǒng)實(shí)際形成泥漿反循環(huán)，直接抽吸孔底沉渣，沉渣經(jīng)過(guò)泥漿凈化器處理，重新排入孔的泥漿含渣量小，減少重復(fù)排

21、渣量，泥漿技術(shù)指標(biāo)好，清孔效果佳。（3）環(huán)保、節(jié)能，有利于綠色施工。清孔過(guò)程中，抽排出的漿渣直接進(jìn)行分離，減少了現(xiàn)場(chǎng)泥渣量，利于減少環(huán)境污染，為文明施工創(chuàng)造條件，并節(jié)省了漿渣處理、外運(yùn)費(fèi)用，有利于綠色施工。3.5.3 清孔操作注意事項(xiàng)（1）泥漿凈化裝置型號(hào)的選擇將根據(jù)潛水電泵型號(hào)、處理能力等綜合考慮，當(dāng)潛水電泵流量不大于100 m3/h時(shí)，可選擇ZX-100型；當(dāng)潛水電泵流量大于或等于100 m3/h時(shí)，可選擇ZX-200型，以達(dá)到流量和處理能力之間的平衡，滿足泥漿凈化能力的需求。（2）孔口潛水電泵是二次清孔過(guò)程中重要的機(jī)具設(shè)備，潛水電泵分別與灌注導(dǎo)管和泥漿凈化裝置相連，形成泥漿反循環(huán)二次清孔

22、工藝；為了確保潛水電泵的密封性，一般將潛水電泵沉入到泥漿液面下，防止漏氣。（3）清孔系統(tǒng)安裝完成后，進(jìn)行專項(xiàng)檢查，包括：灌注導(dǎo)管離孔底高度、各接口的密封性、泥漿凈化裝置的穩(wěn)定性、各類電器的安全性等，檢查符合要求進(jìn)行二次清孔。（4）清孔過(guò)程中，密切監(jiān)測(cè)孔口泥漿液面的高度，保持潛水電泵抽排泥漿量與回流的泥漿量基本一致，以確保孔內(nèi)泥漿的水頭高度，以保持孔壁穩(wěn)定。3.6旋挖鉆斗清孔（無(wú)泥漿循環(huán)清孔）3.6.1 工藝原理旋挖鉆斗清孔即利用專用的撈渣鉆斗清除孔內(nèi)的沉渣，在鉆進(jìn)成孔過(guò)程和灌注混凝土前，不需要使用泥漿正循環(huán)或反循環(huán)進(jìn)行孔內(nèi)清孔的一種清孔方式。這種清孔方式，主要由旋挖鉆斗撈取鉆孔底沉渣，同時(shí)依靠

23、泥漿起到保護(hù)孔壁穩(wěn)定和懸浮沉渣的作用，使孔內(nèi)泥漿中的粗顆或鉆渣在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，在鋼筋籠、灌注導(dǎo)管安裝后，孔底保持少沉渣或無(wú)沉渣。3.6.2 旋挖鉆斗無(wú)泥漿循環(huán)清孔實(shí)踐（1）工程概況：深圳福田中心區(qū)國(guó)信金融大廈樁基礎(chǔ)大直徑鉆孔灌注樁樁徑為1800、2000、2200、2600mm，樁孔深度3841mm，樁底持力層為入中風(fēng)化花崗巖2m或入微風(fēng)化花崗巖0.5m，微風(fēng)化花崗巖抗壓強(qiáng)度達(dá)到75MPa。（2）樁基礎(chǔ)施工及清孔措施：樁基礎(chǔ)施工選擇三一重工SR420旋挖鉆機(jī)，孔口埋設(shè)3m護(hù)筒，采用納基粉、氫氧化納、CMC調(diào)制成化學(xué)泥漿。以樁徑2600mm孔為例：上部填土、粉質(zhì)粘土、殘積土及強(qiáng)風(fēng)化巖層

24、（約38m深）采用旋挖取土鉆斗按直徑2200mm、2600mm分二級(jí)依次成孔，由于旋挖成孔以靜態(tài)泥漿無(wú)循環(huán)鉆進(jìn)，且成孔速度快（約需6h），孔壁泥波薄，因此，此階段泥漿控制在比重1.081.20、粘度1820S。下部中風(fēng)化、微風(fēng)化巖層堅(jiān)硬、入巖深，旋挖硬巖鉆進(jìn)采用分級(jí)擴(kuò)孔，即先用直徑800mm截齒鉆筒鉆進(jìn)，鉆至設(shè)計(jì)終孔深度后，直接取出巖芯；終孔深度確定后，依次采用直徑1300mm、1500mm、1800mm、2000mm、2200mm、2400mm、2600mm旋挖鉆斗或鉆筒從上而下擴(kuò)孔鉆進(jìn)，每級(jí)孔鉆進(jìn)完成后，采用撈渣鉆斗清孔。這種巖層分級(jí)擴(kuò)孔、撈渣，縮短了每級(jí)孔鉆進(jìn)硬巖的施工時(shí)間，減小硬巖鉆進(jìn)

25、的阻力，提高入巖鉆進(jìn)效率。為減小鉆具截齒與硬巖摩擦的熱能，巖層鉆進(jìn)時(shí)泥漿控制為低比重、中粘度，比重為1.051.15、粘度1822S。在終孔后、下入鋼筋籠、灌注導(dǎo)管之前，采用氫氧化納調(diào)整孔底段泥漿性能，使孔底以上10m左右范圍內(nèi)形成小比重（比重1.051.10）、大粘度（粘度2225S）泥漿，使孔底段泥漿狀態(tài)處于絮狀，保持泥漿中的粗顆粒處于懸浮狀態(tài)，確保在鋼筋籠、灌注導(dǎo)管安放后，孔底沉渣滿足設(shè)計(jì)要求。（3）旋挖鉆進(jìn)、成樁效果：國(guó)信大廈旋挖樁施工直徑2600mm、深度41m、入中（微）風(fēng)化花崗巖3m的樁，采用無(wú)泥漿循環(huán)清孔，每2.02.5天完成成樁；施工直徑2000mm及以下樁，每天可完成23根

26、。3.6.3旋挖鉆斗無(wú)泥漿循環(huán)清渣注意事項(xiàng)（1）做好孔口、孔壁的保護(hù)。采用旋挖撈渣鉆斗清渣，應(yīng)充分做好孔口護(hù)筒埋設(shè)，切實(shí)維持好護(hù)筒內(nèi)泥漿液面的水頭高度，防止鉆進(jìn)過(guò)程中孔口垮塌和孔壁坍孔。由于樁徑大，每次旋挖鉆斗提離孔口前，護(hù)筒內(nèi)泥漿面都會(huì)下降1.2m左右，此時(shí)需進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)漿，維持護(hù)筒內(nèi)液面高度。（2）撈渣鉆斗結(jié)構(gòu)合理。鉆進(jìn)至樁孔設(shè)計(jì)持力層深度后，使用截齒撈砂斗在不加壓的情況下空轉(zhuǎn)數(shù)圈，使得樁底盡量平坦，便于清渣；巖層鉆進(jìn)清渣導(dǎo)板盡量短小或平底，以便于孔底渣土進(jìn)入筒體；清渣導(dǎo)板高度越小，清渣效果越理想。清渣鉆斗鉆底結(jié)構(gòu)必須依據(jù)截齒斗底形狀進(jìn)行對(duì)應(yīng)修改，盡量減小導(dǎo)板和中心錐高度。（3）泥漿管理是關(guān)

27、鍵。旋挖鉆機(jī)應(yīng)設(shè)置專門的泥漿班組，派專人負(fù)責(zé)泥漿的調(diào)制和管理。（4）控制泥漿性能是旋挖鉆斗清渣過(guò)程中的關(guān)鍵，要想實(shí)現(xiàn)無(wú)泥漿循環(huán)清孔，必須科學(xué)合理掌握泥漿的調(diào)配，并動(dòng)態(tài)使用好泥漿。如：上部土層鉆進(jìn)時(shí)間短，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大泥漿比重，維護(hù)孔壁穩(wěn)定；巖層鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)阻力大，時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，泥漿比重可適當(dāng)降低；終孔后旋挖鉆斗撈渣處理后，由于需要安放鋼筋籠、灌注導(dǎo)管，此時(shí)將泥漿調(diào)制成低比重、高粘度，使底部段泥漿形成絮狀和稠度，提升泥漿的懸浮能力，避免泥漿內(nèi)固相顆粒沉入孔底。（5）鉆具清渣后，縮短輔助作業(yè)時(shí)間，即刻下籠灌注樁身混凝土，最大限度減少孔底沉渣量。4 旋挖鉆孔樁孔底沉渣二次清孔技術(shù)對(duì)比分析從適用范圍、設(shè)備

28、配置、清渣效率、泥漿使用量共4個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析所述清渣方法特點(diǎn)：4.1 適用范圍（1）正循環(huán)清渣：包括旋流器正循環(huán)清渣，其適用于直徑和深度都較小的樁孔，便于泥漿攜帶沉渣上返，一般樁徑1.5m及以下，深度40m以內(nèi)。否則需要配置超大功率泥漿循環(huán)泵才能實(shí)施。（2）反循環(huán)清渣：包括泵吸反循環(huán)、潛水電泵泥漿凈化器反循環(huán)清孔、氣舉反循環(huán)清渣，其適用于樁徑1.5m以上的大直徑樁，為使循環(huán)有足夠的壓力差，一般要求樁孔深度大于10m，泵吸反循環(huán)樁深可達(dá)80m左右，氣舉反循環(huán)孔深可超過(guò)100m。（3）鉆具清渣采用撈渣鉆具配合泥漿清孔，其適用于所有旋挖鉆進(jìn)工藝，尤其適合長(zhǎng)護(hù)筒、全護(hù)筒鉆進(jìn)及泥漿循環(huán)容易引起塌孔的

29、情況。綜上所述，正循環(huán)清渣適用范圍較小，反循環(huán)清渣適用范圍較大，鉆具清渣適用范圍最廣。4.2 設(shè)備配置（1）正循環(huán)清渣：所需設(shè)備為泥漿泵、導(dǎo)管等；（2）旋流器正循環(huán)清渣：所需設(shè)備為泥漿旋流器、泥漿泵、導(dǎo)管等；（3）泵吸反循環(huán)清渣：所需設(shè)備為砂石泵、導(dǎo)管；（4）氣舉反循環(huán)清渣所需設(shè)備：空壓機(jī)、泥漿泵、導(dǎo)管、進(jìn)氣管、接頭等；（5）潛水電泵泥漿凈化器反循環(huán)清孔：潛孔電泵、泥漿凈化器、導(dǎo)管等；（6）鉆具清渣：配置與樁徑適應(yīng)的清渣鉆頭。在以上六種清渣工法中，反循環(huán)系統(tǒng)所需設(shè)備最多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，操作有一定的技術(shù)難度，如反循環(huán)真空度的掌握等。另外，鉆具清渣無(wú)需太多外配設(shè)備，但由于旋挖清渣鉆斗價(jià)格與普通

30、旋挖鉆具接近，大直徑清渣鉆具價(jià)格較為昂貴，并且孔徑不同時(shí)需要不同直徑的清渣鉆斗，初期投資較多是它與泥漿循環(huán)清渣相比存在的缺點(diǎn)。4.3清渣效率在以上正循環(huán)、反循環(huán)、鉆具無(wú)泥漿循環(huán)清渣工法中，以鉆具清渣效率最高，通常經(jīng)過(guò)35次提放清渣即可滿足灌注要求；氣舉或泵吸反循環(huán)次之，清渣耗時(shí)往往在24h之間，而正循環(huán)清渣效率最低，往往耗時(shí)46h。然而，實(shí)際清渣時(shí)間與設(shè)備配置、工程地質(zhì)特征、泥漿質(zhì)量等因素密切相關(guān)，難以一概而論。4.4泥漿使用量以上六種清孔工藝中，反循環(huán)泥漿使用量最大，正循環(huán)次之，鉆具清渣最小。5旋挖鉆孔樁清渣工藝優(yōu)化選擇對(duì)于旋挖鉆孔樁清渣及二次清孔工藝的優(yōu)化選擇是確保樁孔質(zhì)量的關(guān)鍵，我們認(rèn)為主要應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：（1）旋挖鉆孔樁清渣方法較多，我們提倡的是沒(méi)有最好、只有合適，每一種工藝方法都必須與設(shè)備、人員、地層、環(huán)境相適宜，能簡(jiǎn)單處理，就不復(fù)雜操作，以達(dá)到清孔效果為目的。（2）小直徑樁、淺樁，由于樁孔斷面小、清孔深度小，采用泥漿正循環(huán)二次清孔能較好滿足要求。（3）對(duì)于大直徑樁、超深樁，采用泥漿正循環(huán)清孔速度慢、效果差，此時(shí)必須采用泥漿反循環(huán)清孔工藝。反循環(huán)清孔工藝中，根據(jù)孔徑、孔深，合理選擇泵吸或氣