基于市政路桥基础处理中反循环钻成孔灌注桩应用探讨

基于市政路桥基础处理中反循环钻成孔灌注桩应用探讨

陈颖荣

身份证（440804199002091172）

摘要：本文主要分析了反循环钻成孔灌注桩的优缺点、基本原理及适用范围，并对其施工工艺和常见问题处理进行了论述，以供同仁参考。

关键词：反循环钻成孔灌注桩；市政路桥；桩基；问题处理

一、引 言

  近年来，随着我国社会和经济的不断发展，高新技术的运用越来越广。在市政路桥施工中普遍的应用到钻孔灌注桩技术，并发挥着重要的作用，钻孔灌注桩技术具有质量容易控制、工程造价低、工期短、施工速度快的优点，因此，在市政路桥工程施工中得到极为广泛的应用。本文主要分析了反循环钻成孔灌注桩的优缺点、基本原理及适用范围，并对其施工技术进行了论述，以供同仁参考。

二、反循环钻成孔灌注桩优缺点

（1）优点: ①振动小，噪声低；②可施工超大直径(4.0m以上)、超大深度(100m以上)的桩；③用天然泥浆即可保护孔壁；④几乎在各种土层和岩层中均可施工，采用特殊钻头可切削岩石；⑤可进行水上施工；⑥可在地下水位下厚细砂层(厚度5m以上)中钻进；⑦钻进速度较快。

（2)缺点：①很难在比钻头吸渣口径大的卵石层或漂石中钻进；②土层中有压力较高的承压水或地下水流时，成孔较困难；如果水压头和泥浆比重等管理不当，会引起坍孔；③切削出来的土砂中水分多，弃土困难；④废泥水处理量大；⑤暂时架设的规模大。

三、反循环钻成孔灌注桩的基本原理及适用范围

反循环钻成孔灌注桩施工法是在桩顶处设置护筒(其直径比桩径大15%左右),护筒内水位要高出自然地下水位2m以上，保持孔壁静水压力在0.02MPa以上，以保护孔壁不坍塌，省去切削套管。钻机工作时，旋转盘带动钻杆端部的钻头切削破碎岩土；钻进冲洗液从钻杆与孔壁间的环状空间中流入孔底，冷却钻头，并携带岩土钻渣，混合液在负压作用下从钻杆内腔上升到地面溢进沉淀池后返回泥浆池中净化，净化后的冲洗液又返回孔内形成循环。

反循环钻成孔适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层；当进入软岩时可采用圆锥式钻头；当进入硬岩时可采用滚轮式钻头。反循环钻成孔不适用于自重湿陷性黄土层，也不宜用于无地下水的地层。对于大卵砾石层、大抛石层和大孤石层，反循环钻进效率反而很低。

四、反循环钻成孔灌注桩的施工工艺

（1）施工程序

设置护筒→安装反循环钻机→钻进直至桩端持力层→测定孔底沉渣并进行第1次处理孔底沉渣→移走反循环钻机→测定孔壁→插入钢筋笼→插入导管→第2次处理孔底沉渣→水下灌注混凝土，边灌边拔导管。混凝土全部灌注完毕后，拔出导管和护筒，成桩。

（2）施工特点

1）反循环施工法是在静水压力下进行钻孔作业的, 故护筒的埋设是反循环施工作业中的关键之一。

2）要使反循环施工法在无套管情况下不坍孔，必须具备5个条件:①确保孔壁周围的静水压力在0.02MPa以上，护筒内的水位要高出地下水位2m以上；②泥浆造壁。在钻进中，孔内泥浆一面循环，一面对孔壁形成1层泥浆膜，泥浆的作用是将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实，使孔内漏水减少到最低限度，保持孔内有一定水压以稳定孔壁，延缓砂粒等悬浮颗粒的沉降，易于处理沉渣；③保持一定的泥浆比重。在粘土和粉土层中钻进时泥浆比重取1.02～1.04，在砂和砂砾等容易坍孔的土层中钻进时，必须使泥浆比重保持在1.05～1.08；④钻进时保持孔内缓慢的泥浆流速；⑤保持适当的钻进速度。钻进速度同桩径、钻深、土质、钻头的种类与钻速及扬水能力有关，在砂和砂砾层中钻进需考虑泥膜形成所需的时间；在粘性土中钻进则需考虑泥浆泵的能力并需防止泥浆浓度的增加。

3)反循环钻机的主体可在与旋转盘离开30m处进行操作，这使得反循环法的应用更加方便。

4)钻进时钻头不需每次上下排弃钻渣，只要在钻头上部逐节接长钻杆(每节长度一般为3m)，就可以进行深层钻进，与其它的桩成孔法相比，越深越有利。

（3）施工要点

1)规划施工现场时，应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安排，以保证反循环作业时，冲洗液循环通畅，污水排放彻底，钻渣清除顺利。

2)在粘性小的土层中钻进时，为保证要求的粘度、比重，可在泥浆中掺入MC(羧甲基纤维素钠盐)、膨润土等材料；成孔时，由于地下水稀释等使泥浆比重减小时，亦可添加膨润土等材料。

3)为使冲洗液净化，清水钻进时，钻渣可在沉淀池内通过重力沉淀后予以清除；在泥浆钻进时，宜使用多级振动筛、旋流除砂器或其它除渣装置等进行机械除砂清渣。

4)钻头吸水断面应开敞、规整,减少流阻，以防碎砖块、卵砾石等堆挤堵塞；钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm；钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径；碎砖、卵砾石等的尺寸不得大于钻杆内径的4/5。

5)对于泵吸反循环钻进方式，起动离心泵，待反循环正常后，才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底。开始钻进时，应先轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整压力，并使钻头吸口不产生堵水。

6)气举反循环钻进方式钻进时，为了保证不堵吸渣口，应事先开空压机送风吸泥，然后开动动力头，慢慢进给；停钻时，要先停止钻进，然后停止动力头，最后停风。

7)第1次孔底沉渣处理：终孔时停止钻具回转，将钻头提离孔底500～800mm，维持约1个孔容积量的冲洗液循环，并向孔中注入含砂量小于4%的新泥浆或清水，令钻头在原地空转数十分钟，直至达到清孔要求为止。维持反循环的时间，视孔底沉渣厚度、桩孔容积大小而定。

8)第2次孔底沉渣处理：在灌注混凝土之前进行第2次沉渣处理，通常采用普通导管的空气升液排渣法或空吸泵的反循环方式。

五、反循环钻成孔灌注桩施工中的常见问题处理

（1）漏浆问题。漏浆在岩溶地层进行钻孔桩施工是最为常见故障之一，归结其原因主要是由于钢护筒底部漏浆岩或溶裂隙透水、桩孔与溶洞突然贯通等原因所造成的。避免漏浆的预防措施有：1）当钻头击穿顶板进入溶洞时，在保持桩孔内水压力的前提下，可将封堵漏浆的混合料向桩孔内抛填，在经小冲程屡次冲砸后，新的造孔壁就会形成；2）当钢护筒底部漏浆后，钢护筒可以继续下沉，同时用粘土对护筒周围缝隙封闭，防止地表水继续渗入，然后将粘土块和碎石向孔内填掷，填筑高度以高出钢护筒底1米为最优，最后用小冲程反复冲砸，达到堵漏以及加固钢护筒底部孔壁的目的。3）有时岩溶裂隙较大，同时透水性强等原因发生漏浆时，要及时采取加大泥浆比重，改善泥浆稠度和控制钻进速度等措施进行处理。

（2）卡钻。采用冲击钻进行钻孔施工时，因为钻头的晃动，经常造成孔壁冲破的现象，这样一来孔壁不圆，形成梅花孔现象就会经常出现；除此之外，冲击钻钻头易磨损，如果没能补焊，钻孔直径会因为钻头的磨损而逐渐变小，重新采用新钻头或旧的焊头补焊后容易造成钻头直径过大。与此同时在施钻过程中，由于钻头冲击过大，击穿溶洞顶板，钻头旋转不能提钻等均可导致卡钻。预防卡钻的手段有：1）施钻方位是在在溶洞顶板时，应先用冲程小的钻头开孔，同时注意旋转钻头，当溶洞开口后，要在第一时间抛填片石和粘土块进行填筑，随后慢慢稳步进入正常钻孔；2）钻头的更换或补焊要及时，同时将填片石放入桩孔中，在钻进面先用小冲程钻进，然后慢慢提升到正常冲程，进入正常钻孔。

六、结 语

总之，钻孔灌注桩是一种桩基础中常见的形式，市政路桥桩基采用反循环钻进成孔灌注桩，这种施工技术能较好解决钻进速度，且排渣连续性好，它还具有最大的优点是孔壁护膜可较薄，但不减弱桩基的摩擦力。同时，反循环钻进成孔灌注桩属于隐蔽工程，加强施工过程的质量控制，对于避免工程质量事故，提升路桥施工经济效益和社会效益具有重要的现实意义。

参考文献

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