旋挖钻孔桩沉渣产生原因及清孔工艺优化选择

旋挖钻孔桩沉渣产生原因及清孔工艺优化选择

张军

中冶建工集团有限公司重庆市400000

摘要：旋挖桩施工具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛等优点，施工性化、经济性、工期短、功效高、技术先进的等优势己得到体现，但其施工工艺质量控制标准和施工工艺技术标准现还无国家工法标准，施工过程控制须加强施工组织、加快其它工序的衔接等。控制不好时也会遇到问题。

关键词：旋挖钻孔桩；沉渣原因；对策；分析

引言：旋挖钻孔桩是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法，该施工方法主要特点是施工效率高，节能、低噪音、无挤土等，比较适用于工期要求紧的工程项目，但随着旋挖桩的桩长和桩径的越来越大，对桩的质量要求也越来越高。

1.成孔原理

钻机钻头动力头转动底门镶嵌斗齿的桶式钻斗切削岩土，并将原状土装入斗内，然后再由钻机、卷扬机和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，如此循环往复，不断取土卸土，直至钻到设计深度。

2.施工准备

根据旋挖桩的工艺流程，首先找出控制点，然后进行平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。同时铺设电缆、水管，在进行场地整平后，测量放样人员将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；根据需要埋设护筒，规划行车路线时，要使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定；钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；如地面土层较软需铺垫20mm厚的钢板后钻机方可就位，钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。

3.旋挖桩桩底沉渣原因分析及控制措施

3.1桩孔孔壁塌落

3.1.1原因分析

桩孔孔口填土不稳定，塌落孔内，泥浆密度过低，悬浮能力差，提升钻具太快，形成孔内向上的抽吸，提钻时孔内泥浆液面下降，未及时补充孔内泥浆，钻具提放刮碰孔壁，下放钢筋笼刮碰孔壁，终孔后未及时灌注混凝土，孔壁浸泡时间过长。

3.1.2控制措施

孔口安放钢护筒保护孔口，护筒长度根据地层条件适当加长，加大泥浆密度，提高泥浆黏度，控制旋挖回次进尺，严禁钻筒打满提钻，避免抽吸现场，钻具提离孔口前，及时补充孔内泥浆，保持泥浆液面高度，钻具提放时保持对中，慢提、慢放，防止刮碰，钢筋笼采用汽车式起重机安放，保持对中、垂直，终孔后及时灌注桩身混凝土，缩短辅助作业时间，减少孔内沉渣沉淀。

3.2泥浆沉淀

3.2.1原因分析

泥浆性能参数不合格，护壁效果不佳；泥浆循环池、沉淀池混用，造成废渣循环进入孔内；泥浆含砂率过高，灌注前等待时间过长，泥浆发生沉淀。

3.2.2控制措施

根据场地地层特性，采用优质膨润土配制泥浆，控制好泥浆密度，并及时检测、调整泥浆性能，将泥浆循环池和沉淀池分开设置，确保施工中的钻渣随泥浆从孔内排出经泥浆沟进入沉淀池，沉淀后的泥浆经泥浆池返回孔内循环使用，调整好泥浆密度，提高泥浆的携渣能力，同时可采用泥浆分离净化装置对排出的泥浆进行浆渣分离，并适时对含砂率进行测试，及时调整泥浆性能，事先做好灌注桩身混凝土的各项准备工作，控制好混凝土进场时间和初凝时间，尽可能缩短灌注等待，避免泥浆沉淀。

3.3钻孔残留

3.3.1原因分析

旋挖钻具取土效果差，残留钻渣在孔底，钻具底部变形或者磨损过大，渣土掉落生成沉渣，钻底结构本身限制，如钻齿布置高度、间距等原因造成渣土残留过多产生沉渣堆积。

3.3.2控制措施

定期检查旋挖钻具性能，特别是旋挖钻斗筒体下方的2块底板，保持上下底板回转自如，以实现斗底进土口的正常开启和关闭，以保证取土效果，减少钻渣残留；选用合适旋挖钻具，定期检查钻具钻底结构情况，如出现变形或磨损，及时进行修复，在终孔时，钻具减小旋转底和固定底间隙，缩小钻齿布置高度，并使用孔径小一级的钻具入孔底捞渣，同时增加清渣捞渣次数，以减少桩底残留。

3.4清孔工艺

3.4.1原因分析

清孔时泥浆流速过大产生垮孔，造成沉渣超标；清孔时泥浆性能不达标，沉渣无法携带出孔底，清孔工艺选择不合理，沉渣无法清除干净。

3.4.2控制措施

清孔时，合理选择泥浆泵的抽吸力，控制好泥浆的上返流速，减少泥浆上返对孔壁的冲击，终孔后，进行钻孔换浆，及时调整泥浆性能指标，适当加大泥浆黏度，提高泥浆的悬浮携渣能力，根据桩孔设计（桩径、桩长）、地层及施工情况，选择适合的二次清孔工艺，如桩径小、孔浅，可以采用正循环清孔，如桩径大、孔深，可选择泵吸反循环或气举反循环清孔工艺，确保清孔效果。

4旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术

4.1泥浆正循环清孔

4.1.1工艺原理

泥浆正循环清孔工艺是普遍采用的一种清孔方式，是由泥浆泵泵送的泥浆经过胶管，与孔口的灌注导管连接，并把泥浆送到孔底；送到孔底的泥浆悬浮并携带孔底沉渣，再经过灌注导管与孔壁之间的环状空间返回地面，流入循环槽、沉淀池，然后进入泥浆池循环使用。

4.1.2清孔操作注意事项

一是选择合适泥浆泵，实际施工中流量、扬程作为选择泥浆泵的依据，可根据桩孔径大小配制功率在12-30kW的3PN泥浆泵。二是减少管道接口，避免管道直径剧烈变化、运行方向剧烈变化，减小泥浆循环系统中的沿程阻力和局部阻力消耗。三是泥浆循环系统中含有较多的粗颗粒或岩渣，会反复循环带入孔内，影响清孔效果。应定期对沉淀池、泥浆池废渣进行清理，可加大、加长泥浆循环槽，并派专人捞渣。

4.2泥浆旋流器正循环清孔

4.2.1工艺原理

为减少正循环二次清孔过程中泥浆中粗颗粒含量大，缩短清孔时间，在泥浆正循环清孔系统中引进了泥浆旋流器辅助清孔，即：在泥浆泵泵送泥浆入孔底的胶管上，在地面串联泥浆旋流器，在泥浆被泵入孔底前将泥浆中的粗颗粒排出，预先进行浆渣有效分离，保证优质泥浆进入孔底，减少钻渣的重复带入，并有效地提高泥浆的携渣能力，既提高工效，又保证清孔效果。

4.2.2清孔操作注意事项

泥浆旋流器正循环二次清孔凭借旋流装置对泥浆进行有效分离，其操作简便、分离效果好，是普通泥浆正循环清孔系统的升级，具有实用性、有效性，为二次清孔提供了新的可靠选择。泥浆旋流器正循环二次清孔时应注意以下几点：一是派专人负责监控旋流器工作状态，观察排渣口是否堵塞，如出现旋流器进口部分吸入块石、牡蛎壳、水泥块等较大异物时，会使进浆速度降低，应及时清除。二是如果旋流器进口泥浆中的固相粗颗粒含量过高，或底流口阀门调节过小，会使旋流器过载，会导致底流口堵塞，可通过调节底部阀门保持底部排渣通畅。三是旋流器出渣口设置专门的排渣池，并及时进行清理排渣。四是旋流器容量大小与泥浆泵量相匹配。

总结：目前城市建设过程中，大量使用桩基础，旋挖钻孔灌注桩作为一种较先进的施工方法而被大量采用，但同样因人工无法直接探测具体沉渣厚度而容易产生质量问题，因此施工过程中应从上述各个方面综合控制沉渣。根据场地和地质情况确定合理施工方案和工艺，严格执行质量过程控制要求，方能确保桩基施工质量达到设计和规范要求。

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