旋挖钻孔灌注桩二次清孔工艺

高吓密 （福建路桥建设有限公司，福建 福州 350000）

针对如何改进桥梁桩基清孔工艺，使清孔质量达到最佳理想效果。本文结合荆北高架桥工程实践情况，对早期换浆正循环、常规的空压机吹砂管反循环清孔法和本工程所用的空气压缩机带分砂机反循环清孔法分析与对比。综合分析测定泥浆的各项指标和孔底沉渣情况，以此来判断清孔的效果。

1 工程概况

荆北高架桥由西向东布置，沿线现状多为城市主干道，拟建场区属长江北岸二级阶地地貌单元，地面高程一般在27.85～35.46m，沿线地势较平坦。施工地区属东亚副热带季风气候，光照充足、热量丰富、无霜期长。6月中旬～7月上旬为“梅雨期”。降水主要集中在4～9月，多年平均为840.4mm。土壤湿润，地下水埋深较浅，属典型的湿润地区。高架桥桩基范围内地层情况为：0～2m 是素填土、2～5m 是粉质黏土、5～21m 是细砂、21～35m是圆砾、35m以下是卵石。卵石呈中密状，主要成份以石英岩砂岩、石英岩、黑色硅质岩。

2 施工操作流程

高架桥桩基以桩径Ф1.3m和Ф1.5m陆地桩为主施工。共54个承台，每个承台6根桩，共324根桩。324根摩擦桩采用2台ZR360C旋挖钻机施工，25t汽车吊下放钢筋笼，采用刚性导管法进行水下混凝土灌注。采用新型装置带有油气桶压力容器的螺杆式空气压缩机和分砂机组装成的“黑旋风”汽车对桩底进行二次清孔。

3 空气压缩机带分砂机反循环清孔法

3.1 清孔原理

启动空气压缩机，使储气桶里的压力达到0.8MPa,将空气压缩输入内径为50mm，通过灌混凝土导管管内，到达桩底的风管,高压空气在桩基底部排出，孔内泥浆、沉渣因为管内、外液体的密度差,使之孔内泥浆、沉渣混和物沿导管向上运行,通过一头与导管封头连接，另一端与分砂机连接的内径200mm的钢丝网骨架塑料管排到分砂机进行分砂处理，处理过的泥浆完全满足泥浆性能指标要求，保证泥浆质量，从分砂机另一端接口用内径300mm的软管流入桩孔,使泥浆净化循环再利用。从风砂机吹出来的干泥砂直接清理出施工场地。

3.2 机械设备

设备名称 型 号 备 注空压机 JZ37 排气量6.5m3/min;排气压力0.8MPa分砂机 JFS110 处理量80～110m3/h;含砂率0.1%～4%油气桶 37KW-A1轻型卡车

3.3 工艺流程

①施工准备→桩位放样→埋设护筒→旋挖钻机就位钻孔→清孔→成孔检查→下放钢筋笼→安装导管→二次清孔→灌注水下混凝土→孔口围护。

②旋挖钻机施工桩基钻孔达到设计标高后，进行第一次清孔，清孔后吊装钢筋笼，钢筋笼采用25t汽车吊分段吊装入孔，放达到设计标高后，固定牢固。钢筋笼下放完毕后开始安装导管，导管采用内径Φ350型法兰连接管，并进行水密性和承压试验。空压机预先启动，使之压力表达到规定数值。与空压机连接的高压管道通过导管下放桩底，管道不能插入过深，也不宜插入过浅。将高压管道的另一端从中引出与空压机组连接，开启输气阀门，使高压气流进入高压管道内，管内高压气流强势上袭，桩底产生负压，使桩底泥浆和沉渣混合物顺着导管，并与分砂机相接的200mm的钢丝网骨架塑料管排到分砂机。手动电控箱启动分砂机，实时观察设备运行情况，分砂机把可以继续使用的泥浆净化循环再利用，把沉渣吹出可堆填的干泥。约1.5～2h后检测泥浆各项指标,达到规范要求后灌注水下混凝土。

3.4 清孔后泥浆指标

序号 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率1 泥浆比重 ≤1.1 泥浆比重计2 粘度 17～20s 黏度计3 含砂率 ＜2% 含砂量测定仪4 胶体率 ≥95% 胶体率测定瓶5 PH 8≤PH≤10；PH≥6.5 每桩检查

4 常规清孔工艺

4.1 换浆正循环的优缺点

过去桥梁跨径小，施工工艺落后，所以桥梁桩基设计常常以短桩或孔径较小的桩为主。而桩基清孔受工艺限制，常使用的是正循环清孔法。利用流动泥浆胶体性的粘带力，把桩孔中泥浆粘带着沉渣，上浮流动排出桩孔。在挖出的泥浆沟内清渣，再流入沉淀池沉淀，达到清孔目。通过定期测定泥浆的各项指标判断换浆清孔的效果。该工艺由于设备简单，施工工序少，在早期施工中得到推广。但由于清孔时间长，清孔不彻底，泥浆各项指标很难达到规范要求，容易形成塌孔。渐渐被空压机吹砂管反循环清孔法代替。

4.2 空压机吹砂管反循环清孔法

空压机吹砂管反循环清孔法在针对换浆正循环缺点，改进清孔工艺，使桩基清孔有所提高。清孔时间缩短，也能适用于较深的桩基，清孔效果有效提高，减少塌孔、缩径的机率。但该工艺设备较多，施工工序多。采用法兰连接的吹砂管接头，拆管时间较长，管卡连接容易掉管。且吹砂管管径较小，孔底有粗渣时不能排出，达不到彻底清孔的目的。

5 空气压缩机带分砂机反循环清孔法优点

空气压缩机带分砂机反循环清孔法以清除桩底沉渣为目标，一次清孔只需1.5～2h，缩短清孔时间;设备简单，集中装置在一部车上面，机动灵活；施工工序少，操作简单。沉渣经分砂机变成堆填的干泥，便于清理，从而整洁施工现场,利于环保。从而缩短桩基施工周期的作用。

①分砂机主要对冲孔、钻孔等桥梁桩基基础进行清孔处理，把可以继续使用的泥浆净化循环再利用，把桩底沉渣吹出堆填的干泥砂。减少环境污染，从而解决了施工中的废浆沉渣处理等难题，降低施工成本，有利于工程安全文明施工。

②把油气桶压力容器、螺杆式空气压缩机和分砂机组装在一部汽车，占地少，操作简单，节约机械移动时间，加快桩基清孔时间。

③工序少、时间短、清孔效果好、质量保证，大大提高桩基清孔到灌注水下混凝土成桩的成功率。

6 结束语

空气压缩机带分砂机反循环清孔技术在本工程荆北快速公路K14+038～K15+769区段内的94#～100#桩基进行试验，该区段内设计为摩擦桩，平均桩深40多m。经试验证明，空气压缩机带分砂机反循环清孔工艺有效控制的桩基沉渣，泥浆得到循环利用，二次清孔各项指标达到规范要求。施工后的桩基验收全部通过，评定结果达到Ⅰ类桩。同时清孔用时均在1.5～2h内，缩短桩基二次清孔时间，缩短了桩基成孔时间，保证质量,提高效率，给桥梁施工按合同规定的时间完工提供了质量、时间保证，带来的良好经济效果。因此，空气压缩机带分砂机反循环清孔工艺在整个项目区段内所属高架桩基施工过程推广使用。