旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术.docx

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旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术

旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术

旋挖钻孔施工过程中应采取适当措施避免沉渣产生，在钢筋笼、灌注导管安放后，对沉渣过厚的桩孔，须选用合适的二次清孔工艺进行沉渣处理。

二次清孔是在完成旋挖成孔、下入钢筋笼和灌注导管后，利用灌注导管清除孔底沉渣的关键工序。

桩孔二次清孔工艺的合理选择，对清除孔底沉渣，保证桩身工程质量极其重要。

1、泥浆正循环清孔

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，流入循环沟、沉淀池，然后进入泥浆池循环使用。

正循环二次清孔工艺原理见图所示：

正循环二次清孔原理示意图

1.2、清孔操作注意事项

泥浆正循环清渣运行时须注意以下事项：

（1）选择合适的泥浆泵，泥浆流量过大，对孔壁冲刷大，容易塌孔；泥浆流量小，沉渣上升速度慢，清渣效果差，耗费时间长。

实际施工中，流量、扬程作为选择泥浆泵的依据，可根据桩孔直径大小配制功率在12～30KW之间的3PN泥浆泵。

（2）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。

（3）泥浆循环过程中，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、加长泥浆循环沟，并派专人沟内捞渣。

（4）清孔过程中，根据清渣效果适时上下提放、左右移动导管，加快扰动孔底沉渣，以达到快速清渣的效果。

2、泥浆旋流器正循环清孔

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，提高泥浆性能指标，缩短清孔时间，提升清孔效果，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，减少岩渣的重复带入，并有效地提高了泥浆的携渣能力，大大缩短清孔时间，既提高工效，又保证清孔效果。

泥浆旋流器二次清孔工艺平面布设见图所示：

旋流器二次清孔原理示意图

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工艺，是我公司拥有的实用新型专利技术，同时被评为2011年度深圳市工程建设市级工法、广东省工程建设省级工法，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：

（1）派专人负责旋流器工作状态，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。

（2）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，以保持底部排渣通畅。

（3）旋流器出渣口设置专门的排渣池，并及时进行清理排渣。

（4）旋流器的选择应与泥浆泵量相匹配。

3、泵吸反循环二次清孔

3.1、工艺原理

为保证清孔满足设计和规范要求，对大桩、深桩通常的做法是采用泥浆泵吸反循环工艺。

泵吸反循环二次清孔是利用砂石泵的抽吸作用，在灌注导管内腔造成负压状态，在大气压力作用下，处在灌注导管与孔壁之间环状空间中的泥浆流向孔底，被吸入灌注导管内腔，随即上升至地面泥浆循环系统，经泥浆沉淀池沉淀处理后，再由泥浆池、泥浆循环沟流入孔内。

泵吸反循环二次清孔工作原理见图所示：

砂石泵

泵吸反循环二次清孔原理示意图

3.2、清孔操作注意事项

采用泵吸反循环二次清孔具有抽吸能力强、清孔时间短、孔底干净的特点，但清孔时需注意：

（1）清孔时需增加6BS反循环砂石泵，整体循环系统管路布设较复杂，反循环现场操作专业性较强，真空度的形成具有一定的难度。

（2）由于泵吸反循环砂石泵流量可达180m3/h，抽吸能力超强，形成的负压对孔壁稳定有一定的影响，对深厚淤泥、砂层厚的桩孔，应控制反循环流量。

（3）清孔时，应注意保持护筒内泥浆面的水头高度，保持回流入孔内的泥浆量与抽吸量平衡一致。

泵吸反循环泥浆使用量较大，需控制好泥浆的性能和参数，做好废浆废渣的处理。

4、气举反循环处理方法

4.1、工艺原理

气举反循环清孔是在导管内安插一根长约2/3孔深的镀锌管将高压空气送入导管内2/3孔深处，与导管内泥浆混合，经充气后在导管内产生低压区，连续充气导管内外压差不断增大，当达到一定的压力差后，平衡打破，则迫使泥浆在高压作用下从导管内上返喷出，同时孔底岩渣被高速泥浆携带从导管上返喷出孔口。

气举反循环原理如下图所示：

气举反循环二次清孔原理示意图

4.2、清孔操作注意事项

气举反循环二次清孔工艺压力差大，流速快，携渣能力强。

清渣工艺运行时，除减少阻力、移动导管、分离泥浆中泥砂等，还须注意：

（1）气举反循环设备配置较为复杂，在进行实际工作之前必须进行一定的调试和优化，尤其是空压机选型，设置合适的进气管长度直接影响循环清渣效率。

（2）气举反循环会引起桩孔底部产生抽吸负压，在不稳定地层使用须防止塌孔。

（3）反循环作业过程中，须始终保持护筒内泥浆液面的水头高度，保持回流入孔内的泥浆量与抽吸量平衡一致，防止产生塌孔。

5、“潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔系统

5.1、工艺原理

为解决大直径桩、超深桩的二次清孔效果差、泥浆循环复杂、泥浆排放量大等难题，我司研发出“潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔系统，即：

采用潜水电泵与灌注导管连接，当潜水电泵开动时，直接抽吸孔底沉渣，形成泥浆反循环；潜水电泵用胶管与泥浆净化装置相连，抽吸上来的泥浆进入泥浆净化系统，实现浆渣分离，渣直接排出装车外运，泥浆重新通过泥浆净化器出口流入孔口，以保持孔内泥浆液面高度，维护孔壁稳定，并循环使用，以达到清孔的目的。

“潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔系统工作原理见图所示：

“潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔系统原理图

“潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔现场布设图

5.2、“潜水电泵+泥浆净化器”清孔工艺特点

该项技术拥有如下工艺特点：

（1）机具设备简单，使用方便。

二次清孔采用单体潜水电泵代替了反循环中的大型泥浆泵、空压机及复杂的循环管道系统，潜水电泵重量轻、装配简单、占用场地小、且无场地条件要求。

（2）清孔效果好，孔底沉渣少。

清孔系统实际形成泥浆反循环，直接抽吸孔底沉渣，沉渣经过泥浆净化器处理，重新排入孔的泥浆含渣量小，减少重复排渣量，泥浆技术指标好，清孔效果佳。

（3）环保、节能，有利于绿色施工。

清孔过程中，抽排出的浆渣直接进行分离，减少了现场泥渣量，利于减少环境污染，为文明施工创造条件，并节省了浆渣处理、外运费用，有利于绿色施工。

5.3、清孔操作注意事项

（1）泥浆净化装置型号的选择将根据潜水电泵型号、处理能力等综合考虑，当潜水电泵流量不大于100m3/h时，可选择ZX-100型；当潜水电泵流量大于或等于100m3/h时，可选择ZX-200型，以达到流量和处理能力之间的平衡，满足泥浆净化能力的需求。

（2）孔口潜水电泵是二次清孔过程中重要的机具设备，潜水电泵分别与灌注导管和泥浆净化装置相连，形成泥浆反循环二次清孔工艺；为了确保潜水电泵的密封性，一般将潜水电泵沉入到泥浆液面下，防止漏气。

（3）清孔系统安装完成后，进行专项检查，包括：

灌注导管离孔底高度、各接口的密封性、泥浆净化装置的稳定性、各类电器的安全性等，检查符合要求进行二次清孔。

（4）清孔过程中，密切监测孔口泥浆液面的高度，保持潜水电泵抽排泥浆量与回流的泥浆量基本一致，以确保孔内泥浆的水头高度，以保持孔壁稳定。

6、旋挖钻斗清孔（无泥浆循环清孔）

6.1、工艺原理

旋挖钻斗清孔即利用专用的捞渣钻斗清除孔内的沉渣，在钻进成孔过程和灌注混凝土前，不需要使用泥浆正循环或反循环进行孔内清孔的一种清孔方式。

这种清孔方式，主要由旋挖钻斗捞取钻孔底沉渣，同时依靠泥浆起到保护孔壁稳定和悬浮沉渣的作用，使孔内泥浆中的粗颗或钻渣在较长时间内处于悬浮状态，在钢筋笼、灌注导管安装后，孔底保持少沉渣或无沉渣。

6.2、旋挖钻斗无泥浆循环清渣注意事项

（1）做好孔口、孔壁的保护。

采用旋挖捞渣钻斗清渣，应充分做好孔口护筒埋设，切实维持好护筒内泥浆液面的水头高度，防止钻进过程中孔口垮塌和孔壁坍孔。

由于桩径大，每次旋挖钻斗提离孔口前，护筒内泥浆面都会下降1.2m左右，此时需进行及时补浆，维持护筒内液面高度。

（2）捞渣钻斗结构合理。

钻进至桩孔设计持力层深度后，使用截齿捞砂斗在不加压的情况下空转数圈，使得桩底尽量平坦，便于清渣；岩层钻进清渣导板尽量短小或平底，以便于孔底渣土进入筒体；清渣导板高度越小，清渣效果越理想。

清渣钻斗钻底结构必须依据截齿斗底形状进行对应修改，尽量减小导板和中心锥高度。

（3）泥浆管理是关键。

旋挖钻机应设置专门的泥浆班组，派专人负责泥浆的调制和管理。

（4）控制泥浆性能是旋挖钻斗清渣过程中的关键，要想实现无泥浆循环清孔，必须科学合理掌握泥浆的调配，并动态使用好泥浆。

如：

上部土层钻进时间短，此时应适当加大泥浆比重，维护孔壁稳定；岩层钻进回转阻力大，时间相对较长，泥浆比重可适当降低；终孔后旋挖钻斗捞渣处理后，由于需要安放钢筋笼、灌注导管，此时将泥浆调制成低比重、高粘度，使底部段泥浆形成絮状和稠度，提升泥浆的悬浮能力，避免泥浆内固相颗粒沉入孔底。

（5）钻具清渣后，缩短辅助作业时间，即刻下笼灌注桩身混凝土，最大限度减少孔底沉渣量。