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(shì)鉆孔灌注樁正循環(huán)施工往往因孔底沉渣和孔壁泥皮過(guò)厚往往導(dǎo)致承載力折減， 形成上述質(zhì)量通病的原因是該工藝采取了高濃度、高密度泥漿介質(zhì)（沖洗液）施工 的結(jié)果。為解決這個(gè)難題工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)總結(jié)、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(guò)砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內(nèi)腔形成負(fù)壓，在孔內(nèi)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(lái)的鉆渣帶進(jìn)鉆 桿內(nèi)腔，再經(jīng)過(guò)砂石泵排至地面沉淀池內(nèi)；沉淀鉆渣后，沖洗液流向孔內(nèi)，形成反 循環(huán)。反循環(huán)與正循環(huán)的本質(zhì)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(jìn)入過(guò)水

2、斷面較小的鉆桿內(nèi)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(jìn)只有依靠高濃度高密度泥漿來(lái)懸浮鉆渣。二、反循環(huán)本身所具有的特點(diǎn)，可以給提高成孔效率、成樁質(zhì)量和綜合經(jīng)濟(jì)效 益等方面帶來(lái)如下一系列的好處 :1、鉆進(jìn)速度與成樁效率有大幅度提高鉆頭在工作時(shí)的最有利條件是被切割下來(lái)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(huì)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(zhì)的密度和其運(yùn)動(dòng)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(jìn)速度的高低主要取決于排渣的速度。正、反循環(huán)兩種鉆進(jìn)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(lái)說(shuō)對(duì)于地層和技術(shù)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(jìn)過(guò)程就是清孔過(guò)程，不但節(jié)省了時(shí)間同時(shí)又可靠地保證孔底沉渣符 合要求。機(jī)械鉆進(jìn)速度的提高和清孔時(shí)間的縮短促進(jìn)施工效率的提高、成樁周期縮 短，有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。2、孔壁穩(wěn)定、成孔質(zhì)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(lái)平衡地層壓力維持孔壁的穩(wěn) 定。根據(jù)土力學(xué)計(jì)算以及大量實(shí)踐證明，只要保持孔壁任何深度處壓力不小于0.2 ，即使是在粘聚力較差的流沙層，使用經(jīng)過(guò)處理的泥漿（沖洗液）也可以保持鉆孔不 坍塌、不縮頸、不擴(kuò)頸；反循環(huán)鉆孔根據(jù)澆注混凝土記錄時(shí)澆注深度與混凝土用

4、量 關(guān)系，很容易反算孔徑。計(jì)算結(jié)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(nèi)。這樣就可以有效的防止縮頸、擴(kuò)頸不良現(xiàn)象出現(xiàn)并避免混凝土 的浪費(fèi)。3、混凝土澆注質(zhì)量得到有效保證灌注混凝土是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵工序，“斷樁”、“夾泥”、“堵管”等常 見(jiàn)的灌注質(zhì)量事故都與孔內(nèi)混凝土上部壓力過(guò)大有一定關(guān)系。孔內(nèi)壓力值與沖洗液 的濃度、密度、粘度有直接的關(guān)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(shì)必造成孔內(nèi)壓力大，這樣混凝土入導(dǎo)管排出的阻力增大，澆注 困難；另外正循環(huán)鉆孔過(guò)程中因沖洗液濃度高、密度大所形成的過(guò)厚泥皮與孔底沉 渣，很難從孔中完全清除，所以其中一部分在澆

5、注過(guò)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(jié)束時(shí)更加明顯（此時(shí)孔內(nèi)排出的泥漿密度、 濃度明顯加大，流淌緩慢），若處理不當(dāng)，很容易使臨近樁頂10m左右混凝土質(zhì)量 差、強(qiáng)度低，而該部分又是樁受力的關(guān)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(zhì)量明顯提高。4、提高單樁承載力，降低工程造價(jià)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(guò)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(wú)軟弱層從而提高端 承力。根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)， 一般反循環(huán)比正循環(huán)提高承載力 102

6、0%，因此單位承載力造價(jià) 必然降低。5、非運(yùn)廢漿量減少，施工成本降低根據(jù)定額，廢漿排運(yùn)費(fèi)約占工程成本 810%。反循環(huán)鉆頭切削的粘土土層成塊狀， 隨即被吸入鉆桿內(nèi)腔，也就是說(shuō)鉆渣來(lái)不及水化就被排出孔外，廢漿量勢(shì)必減少； 另液、渣分離較為簡(jiǎn)單，這樣施工成本必然降低。6、適應(yīng)性廣反循環(huán)排渣的特點(diǎn)，使這種工藝方法對(duì)地層適應(yīng)性廣，可順利鉆進(jìn)各種粘土、 砂土、卵礫石層以及基巖層，對(duì)于直徑 500-1800 鉆孔樁施工都很適應(yīng)。因反循環(huán)工藝對(duì)班組操作工人要求較高，實(shí)施起來(lái)有一定的難度，筆者建議加 強(qiáng)班組操作工人的培訓(xùn)，加以推廣。當(dāng)然反循環(huán)鉆進(jìn)也有自身的缺點(diǎn)如水泵故障多、 純鉆進(jìn)時(shí)間較正循環(huán)短、超徑卵石層鉆

7、進(jìn)困難以及循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜等，但這些問(wèn)題會(huì) 隨著研究和應(yīng)用的深入逐步解決。三、反循環(huán)鉆施工工藝反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)用于各種粘土、砂土、卵礫石層以及基巖層，對(duì)地層適應(yīng)性廣。 鉆桿轉(zhuǎn)速要考慮滿(mǎn)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(qiáng)度一定時(shí)，鉆頭直徑越大，轉(zhuǎn)速應(yīng)越慢。開(kāi)鉆時(shí)，先使鉆頭降至距孔口 5 左右啟動(dòng)泥漿泵，待泥漿循環(huán)幾分鐘后，再啟 動(dòng)鉆機(jī)慢度回轉(zhuǎn)，同時(shí)慢慢降下鉆頭，孔口位置先低檔慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒下1m后, 且孔口穩(wěn)定后逐漸增加轉(zhuǎn)速正常鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，孔內(nèi)水位宜高于護(hù)筒底腳 0.5m 以上或地下水位以上 1 .52.0m ； 停鉆后，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)水，保持一定的水頭高度。應(yīng)

8、經(jīng)常注意土層變化 , 對(duì)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(jìn)，同時(shí)提高孔內(nèi)水頭，加大泥漿比重。正常鉆進(jìn)時(shí)， 合理控制鉆進(jìn)參數(shù)， 起、落鉆頭速度宜均勻， 不得過(guò)猛或驟然變速， 轉(zhuǎn)速的控制對(duì)成孔及后期水下混凝土澆筑有其重要的影響，進(jìn)尺速度過(guò)快，孔壁難 以形成一定厚度的泥漿護(hù)壁層，易形成塌孔等事故的發(fā)生；進(jìn)尺速度過(guò)慢，可能形 成擴(kuò)孔，影響整個(gè)分項(xiàng)工程施工速度，亦不可取。因此在鉆孔過(guò)程中，針對(duì)地質(zhì)具 體情況來(lái)確定鉆進(jìn)速度，以確保成孔質(zhì)量。鉆進(jìn)時(shí)不得隨意提動(dòng)孔內(nèi)鉆具，操作時(shí) 掌握好鉆具鋼絲繩的松緊度，并注意減少晃動(dòng)。出土不得堆積在鉆孔周?chē)?/p>

9、因故停鉆時(shí)，孔口應(yīng)加護(hù)蓋。有鉆桿的鉆機(jī)，應(yīng)將 鉆頭提離孔底5m以上，其他鉆機(jī)鉆頭提出孔外。鉆孔應(yīng)一次成孔，不得中途停頓。 鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)對(duì)孔位、孔徑、孔深和孔形等進(jìn)行檢查，孔位偏差應(yīng)滿(mǎn)足 設(shè)計(jì)要求。1 ）施工準(zhǔn)備（1） 資料準(zhǔn)備 開(kāi)工前應(yīng)具備場(chǎng)地工程的地質(zhì)資料和必要的水文地質(zhì)資料，樁基工程施工圖 及圖紙會(huì)審紀(jì)要。 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地上地下管線(xiàn)（高壓線(xiàn)、管道、電纜） 、地下構(gòu) 筑物、危險(xiǎn)建筑等的調(diào)查資料，確保不影響現(xiàn)場(chǎng)的施鉆工作。 主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料， 所需材料的檢驗(yàn)和配合比試驗(yàn)， 對(duì)所需的材料必需做材料的試驗(yàn)，試驗(yàn)室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗(yàn)。

10、 具有可操作性的樁基工程的施工組織設(shè)計(jì)或施工方案和有關(guān)施工工藝的試驗(yàn) 參考資料。 工程地質(zhì)資料 作好全面的施工準(zhǔn)備，施工前對(duì)工程的地質(zhì)情況進(jìn)行必要的研究，對(duì)鉆孔過(guò)程 中可能會(huì)遇到的問(wèn)題及突發(fā)事件采取針對(duì)性的措施及應(yīng)急處理方案。(2) 場(chǎng)地的布置 平整場(chǎng)地鉆機(jī)就位前對(duì)場(chǎng)地要平整夯實(shí) , 保證場(chǎng)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(jī)及其它的施工機(jī)械安全就位，方便鉆渣并 及時(shí)外運(yùn)。 合理布置臨時(shí)用水、 用電設(shè)施及泥漿、 排渣等其它設(shè)施， 全面滿(mǎn)足施工工作 的要求。(3) 施工機(jī)械設(shè)備反循環(huán)鉆機(jī)、泥漿泵 (排污) 、混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)、運(yùn)漿車(chē) (泥漿外運(yùn) )、吊車(chē)、 電焊機(jī)、

11、導(dǎo)管、護(hù)筒等。(4) 測(cè)量放線(xiàn)采用全站儀精確定位樁孔的位置， 根據(jù)樁定位點(diǎn)拉十字線(xiàn)釘放四個(gè)控制樁 , 以四 個(gè)控制護(hù)樁為基準(zhǔn)控制護(hù)筒的埋設(shè)位置和鉆機(jī)的準(zhǔn)確就位。護(hù)樁要做好保護(hù)工作， 防止施工過(guò)程中擾動(dòng)。(5) 鉆機(jī)就位 鉆機(jī)就位時(shí)，要事先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機(jī)工作正常。 通過(guò)測(cè)設(shè)的樁位準(zhǔn)確確定鉆機(jī)的位置，并保證鉆機(jī)穩(wěn)定，通過(guò)手動(dòng)粗略調(diào)平以 保證鉆桿基本豎直后 , 即可利用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整鉆桿保持豎直狀態(tài)。2) 護(hù)筒就位護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，由厚8mm勺鋼板卷制焊接而成，護(hù)筒頂部加焊寬度 10的鋼板 箍，防止護(hù)筒變形。護(hù)筒單節(jié)長(zhǎng)度 2m,在陸上用單節(jié)護(hù)筒，在湖中或水塘里護(hù)筒深 入淤泥底不

12、小于2m護(hù)筒埋入后，通過(guò)靠在護(hù)筒上的精確水平儀調(diào)整護(hù)筒的垂直位置。護(hù)筒頂一般 高于原地面0.3 m,以便鉆頭定位及保護(hù)樁孔。3）泥漿制備調(diào)配泥漿太稀，容易造成孔壁坍塌，調(diào)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(chǎng)地層情況調(diào)配稀稠合適的泥漿。根據(jù)地質(zhì)情況，護(hù)壁泥漿選用膨潤(rùn)土、纖維素和純堿配制，以提高泥漿性能指 標(biāo)，對(duì)孔壁進(jìn)行有效的保護(hù)和封閉，防止坍孔。采用旋挖鉆機(jī)鉆孔時(shí)泥漿的性能指 標(biāo)一般應(yīng)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%值：應(yīng)大于6.5。膨潤(rùn)土造漿配合比（單位：）原料名稱(chēng)淡水膨潤(rùn)土純

13、堿加重劑配合比100840.004 0.0080.1 0.40.1 0.30.003試驗(yàn)確定造漿后應(yīng)試驗(yàn)全部性能指標(biāo)，鉆孔過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢驗(yàn)?zāi)酀{比重和含砂率，并填寫(xiě)泥漿試驗(yàn)記錄表，并隨時(shí)注意地質(zhì)變化，根據(jù)地質(zhì)情況的變化隨時(shí)調(diào)整泥漿的性 能指標(biāo)，保證泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。鉆孔施工時(shí)隨著孔深的增加向孔內(nèi)及時(shí)、連續(xù)地補(bǔ)漿，維持護(hù)筒內(nèi)應(yīng)有的水頭, 防止孔壁坍塌。樁孔砼灌注時(shí)，孔內(nèi)溢出的泥漿引流至泥漿池內(nèi)，利用于下一基樁鉆孔護(hù)壁中。4）鉆孔施工（1）反循環(huán)鉆機(jī)的設(shè)置及調(diào)整首先將反循環(huán)鉆機(jī)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 , 保證起吊滑輪 , 轉(zhuǎn)盤(pán)中心與樁基中心在同一鉛垂線(xiàn)上

14、, 誤差小于 2厘米。（2）鉆孔作業(yè) 鉆孔時(shí)先將鉆頭放入護(hù)筒之中 ,對(duì)準(zhǔn)樁基中心 ,先制備泥漿 , 接通泵吸反循環(huán) 系統(tǒng)，經(jīng)空車(chē)試運(yùn)轉(zhuǎn) 20 分鐘確認(rèn)無(wú)異常后，方可開(kāi)始鉆進(jìn)。 在鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)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(yīng)將鉆頭提升距孔底2030,以防堵塞吸渣口。 根據(jù)不同的地質(zhì)條件、不同土層，掌握卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩的松緊，選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和扭矩,以便達(dá)到最佳的鉆進(jìn)效果。 變速箱換檔時(shí)，先停機(jī)、掛檔后才能開(kāi)機(jī)。 當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿鉆完時(shí)，先停止轉(zhuǎn)動(dòng)，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、漏水。拆卸鉆桿時(shí)要嚴(yán)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(yīng)立即更換密封圈。 隨時(shí)檢查鋼絲繩的完好情況，斷絲若超過(guò)規(guī)定時(shí)，禁止使用，必須更換新品。 嚴(yán)禁在鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)行修理和潤(rùn)滑。 起落鉆頭要平穩(wěn)，避免撞擊孔壁。鉆盤(pán)上嚴(yán)禁放置物品，以免旋轉(zhuǎn)中拋出傷人。（3）地質(zhì)情況記錄 地質(zhì)情況記錄按相應(yīng)的地質(zhì)的相關(guān)的表記錄；反循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)施工時(shí)及時(shí)填寫(xiě)鉆孔記錄表,主要填寫(xiě)內(nèi)容為： 工作項(xiàng)目, 鉆進(jìn)深度, 鉆進(jìn)速度及孔底標(biāo)高；鉆孔記錄表由專(zhuān)人負(fù)責(zé)填寫(xiě),交接班時(shí)應(yīng)有交接記錄；根據(jù)鉆機(jī)鉆孔鉆進(jìn)速度的變 化和土層取樣認(rèn)真做好地質(zhì)情況記錄,繪制孔樁地質(zhì)剖面圖,每處孔樁必須備有土 層地質(zhì)樣品