旋挖钻孔桩沉渣产生原因及清孔工艺优化选择

陈 民

（宁夏地质工程院， 宁夏 银川 750001）

近年来，旋挖钻机的性能得到大幅度增强，各种各样的旋挖钻具也越来越先进，使得旋挖钻孔桩的施工技术广泛应用于桩基工程。例如：我国的阿里巴巴、百度大楼。利用旋挖机，使桩基工程的施工效率显著提升，而且还能减少泥浆用量，精简了渣土外运流程。可是，旋挖钻机在应用中受到诸多因极为严重，影响了上层建筑的安全性能。素的影响，且在我国相关的施工规范不够完善的情况下，桩底的沉渣超标现象

1 旋挖桩桩底沉渣原因及控制方法

1.1 孔壁塌落

第一，沉渣原因。桩体的孔口填土不均匀，使土塌落到孔中；泥浆的悬浮性能差，且密度太低；上提钻具速度太快，孔中形成向上方向的抽吸力；在提钻期间，孔中泥浆逐渐下沉，未得到及时的补充；终孔时，混凝土材料灌注施工不够及时，使孔壁长时间被浸泡。第二，解决方法。在孔口处，安装一个钢护筒，用来起保护作用。护筒的长度要结合施工现场情况予以调整；加大泥浆劲度、密度；有效的控制旋挖回次的进尺；上提钻具时，离开孔口之前，应及时在孔中补充一定量的泥浆；提放钻具的力度、速度要适中，以免刮碰孔壁；用汽车型起重机操作钢筋笼，保证对中、垂直；终孔以后，桩身应及时进行混凝土的灌注施工，提升辅助作业的效率，以免孔中沉渣沉积。

1.2 泥浆发生沉淀

由于泥浆参数设计不合理，护壁质量差；泥浆的含砂量大；灌注施工前，等待时间长，泥浆沉淀。第二，控制方法。结合现场的地层状况，选用膨润、优质土进行泥浆的配制，调整好泥浆的密度，及时进行性能检测；分开设置泥浆的循环池、沉淀池，沉淀后的泥浆，要经过泥浆池向孔内返回，进行循环利用；增强泥浆的携渣性能，并通过专用的分离净化器对排放的泥浆予以浆渣的分离，测试其含砂率；在混凝土灌注桩身前，做好充分准备，有效地控制原料的进场、初凝时间，尽量缩小灌注施工的等待时间，以免泥浆发生沉淀。

1.3 钻孔残留

第一，原因分析。旋挖钻具的取土质量差，在孔底含有残留的钻渣；钻具底端形变，或遭受较大的磨损，渣土下落形成沉渣；钻底结构不合理，例如：间距、钻齿高度等未达到要求，使渣土的残余量过多。第二，解决方法。定期对旋挖钻具相关的性能予以严格地检测，让上、下底板能够自由地回转，确保取土质量；有效地选择旋挖钻具，并定期以钻具的结构、性能进行检查，发现问题，随时修复；终孔的时候，若钻具让固定底、旋转底间隙缩小，应对钻齿的高度进行调整，减少桩底沉渣沉积。

1.4 清孔工艺

1.原因分析。清孔的时候，泥浆的流动速度较大，形成垮孔，沉渣超标；泥浆的性能较差，沉渣不能带出孔底；选择的清孔工艺不科学，导致沉渣未能及时清除。2.控制方法。有效地设计泥浆泵的相关参数。对泥浆上返速度加以控制，以免给孔壁带来很大的冲击；终孔结束时，钻孔换浆要适当加大泥浆劲度，以及泥浆的携渣能力；并根据桩孔的实际情况，择优选用清孔工艺，例如：若桩径较小、孔浅，可用正循环清孔，相反，可用泵吸反循环清孔工艺，提升清孔质量。

2 旋挖钻孔灌注桩的清孔工艺

2.1 泥浆的正循环清孔

第一，工艺原理。由泥浆泵半泥浆泵送到胶管，与孔口的灌注导管相连，将泥浆送至孔的底部，里面的泥浆呈悬浮状，带出沉渣，再经灌注导管、孔壁空间返回到地面，分别流进循环槽、沉淀池，最终流进泥浆池，可再次使用。第二，清孔操作。其一，有效地选用泥浆泵，依据施工现场的扬程、流量情况，可以根据桩的孔径，配制功率适宜的泥浆泵。其二，对管道接口予以控制，防止管道的运行方向、直径产生大的变化，并对泥浆循环系统、沿程阻力消耗予以合理地控制。其三，系统中若含有岩渣、粗粒太多，会被循环性地带入孔中，给清孔效果造成影响。所以，需要定期清理泥浆池、沉淀池内的废渣，适当加大循环槽，由专门人员捞渣。其四，一般正循环的清孔工艺，泥浆的上返速度慢，要及时调节泥浆的劲度、密度，强化其携渣性能；而且，在清孔期间，结合清渣的情况，适当左右移动、上下提放导管，形成孔底沉渣的有效扰动，取得良好的清渣成效。

2.2 旋流器的正循环清孔

第一，工艺原理。由泥浆泵将泥浆向孔底的胶管处输送，在地面与泥浆的旋流设备采用串联方式。在泵伸进孔底以前，会排出一些很粗的泥浆颗粒，先对浆渣予以分离处理，使优质泥浆进入孔底，预防钻渣被重复带入，增强泥浆的携渣性能，提升清孔的成效。第二，清孔操作。其一，由专业人员对旋流器的运行状态予以监控，关注排渣口有无堵塞；若旋流器的进口吸入了水泥块、块石等异物，要及时清理。其二，若旋流设备的入口泥浆，其粗颗粒较多，或底流口的开关调节不合理，易引发旋流设备过载的问题，发生底流口的拥堵，可以迅速对底部的阀门进行调节，确保排渣效果。其三，旋流器的出渣口，应当设置相应的排渣池，定期对内部的沉渣加以清理。其四，旋流器的规格必须与泥浆泵量协调。

2.3 泵吸反循环清孔

第一，工艺原理。有效地利用砂石泵的抽吸力，在灌注导管内形成一定的负压，受到外界大气压强的影响，存留于灌注导管的泥浆会从孔底被吸进导管，然后，再上升到地面以上的循环系统，经过沉淀池的处理，流入孔内。第二，清孔操作。其一，加大6BS反循环的砂石泵，现场的操作具有极强的专业性，形成真空难度较大。其二，因泵吸反循环的砂石泵，其流量可以达到180 m3/h。对泥浆形成较大的抽吸力、负压，影响了孔壁的稳定性。对于较厚的淤泥、砂层较厚的桩孔，必须对反循环的流量加以控制。其三，清孔时，一直关注孔中泥浆面的水头高度，使回流入孔的泥浆量和抽吸量二者平衡。其四，工作人员在应用泵吸反循环系统的时候，泥浆量很大，应当有效地控制泥浆的参数、性能，及时处理废浆中的沉渣。

2.4 气举反循环清孔

第一，工艺原理。在导管里插入一根长为2/3孔深的镀锌管，输入高压空气，与泥浆混合，予以充气处理后，会在导管内形成一个低压区，对导管进行持续性的充气，使内外的压力差逐渐加大，当达到一定值时，内部失去平衡，则泥浆会在高压环境下喷出导管以外，孔底的岩渣也会随着向上升起的泥浆，被携带离开导管，从孔口喷出来。第二，清孔操作。其一，由专业人员配置设备，有效地选用空压机型号及进气管长度。其二，安装清孔机时，注意接头、管路部位，以免影响清孔的质量。

3 结束语

总之，旋挖钻的孔灌注桩在施工中的普及成为重要趋势。相关工作人员必须对旋挖钻孔桩的施工通病保持充分地关注，加强旋挖钻具、清孔工艺、泥浆管理的研究，在实际应用时，应当充分地结合施工现场、地层条件等，坚持去繁就简、因地制宜的原则对清孔工艺进行有效地选择。