浅谈钻孔灌注桩成孔速度的提高（共3篇）
浅谈钻孔灌注桩成孔速度的提高 篇1
浅谈钻孔灌注桩成孔速度的提高
文章结合无锡市内环西线工程实例,分析了影响钻孔灌注桩成孔速度的.原因,提出了一些提高钻孔灌注桩成孔速度的措施.
作 者：郑晓东 崔瑞平王国庆 作者单位：郑晓东(江苏省无锡市高速公路建设指挥部办公室,江苏,无锡,214123)
崔瑞平(内蒙古建筑勘察设计研究院有限责任公司,内蒙古,呼和浩特,010000)
王国庆(江苏省交通工程集团有限公司,江苏,镇江,21)
刊 名：内蒙古科技与经济英文刊名：INNER MONGOLIA SCIENCE TECHNOLOGY AND ECONOMY年，卷(期)：“”(1)分类号：U44关键词：灌注桩 成孔速度 交通工程
浅谈钻孔灌注桩成孔速度的提高 篇2
用，本文结合中铁十二局连盐铁路工程指挥部通榆河特大桥现场正反循环钻机施工，详细介绍正反循环回旋钻机成孔的原理及各自的优缺点、适用范围、成孔钻进、清孔等方面的差别。
关键词：正循环回旋钻反循环回旋钻钻孔灌注桩成孔适
用范围异同
0 引言
钻孔灌注桩基础日益成为软弱地基上工业建筑、高层楼宇、桥梁码头及重型仓储等工程经常采用的一种深基础形式，其成孔的方法很多，正、反循环回旋钻成孔法由于施工噪音小，对土层扰动小，振动力小，成孔速度快，因此在钻孔灌注桩施工中得到了广泛的应用，同时受到施工单位的高度重视。
1 钻孔灌注桩采用正反循环钻机成孔的发展历史与背景
我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代，首先在桥梁和港口建设中采用，钻孔灌注桩的成孔技术也在工程实践中不断地得到发展，1968年，江苏、湖南进行了旋转钻φ60-150钻孔灌注桩的试验，辽宁、黑龙江也先后研制了泵吸式逆循环钻机进行φ60-150钻孔灌注桩的试验，这些探索是钻孔灌注桩的初期发展阶段，1983年原铁道部大桥局武汉桥机厂研制的BDM-4型气举反循环钻机投入使用，首先在郑州黄河公路大桥完成直径220cm，孔深70m的摩擦桩施工，使钻孔灌注桩的可施工桩径突破200cm大关，是国产回旋钻机向大口径发展的重要里程碑，1986年广东省九江大桥2*160独塔斜拉桥工程中又使用BDM-4型反循环钻机完成φ200-300嵌岩桩的施工，标志着我国应用循环钻机施工钻孔灌注桩的工艺日趋成熟。
2 正反循环钻机成孔的原理
回转钻机是由动力装置带动钻机回转装置转动，再由其带动带有钻头的钻杆移动，由钻头切削土壤。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。
正循环：用高压将泥浆通过钻机的空心钻杆从钻杆底部射出，底部的钻头在回旋时，将土层搅松成钻渣，被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出流到孔外的泥浆溜槽，经沉淀池净化，泥浆再循环使用，孔壁靠水头和泥浆保护，采用本法由于钻渣得靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外，故对泥浆的质量要求较高。
反循环：同正循环相反，泥浆由孔外流（注）入孔内，用真空泵或其他方式（如空气吸泥机等），将钻渣从钻杆中吸出，由于钻杆内径较孔径小得多，故钻杆内泥浆上升速度较正循环快很多，就是清水也可把钻渣带上钻杆顶端流向泥浆沉淀池，净化后泥浆可循环使用，本法的泥浆只起到辅助护壁作用，其质量要求较低，但如土层为易塌土层，则仍需用高质量泥浆。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，能携带较大的土渣。
3 正反循环回旋钻的优缺点
正循环回旋钻：钻进与排渣同时连续进行，故正循环回旋钻的成孔速度较快，钻孔深度较大，最大深度可达100米，缺点是需设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量地水和原料，机具设备复杂，机械故障较多，最大的缺点是由于泥浆较稠，故孔壁的泥浆厚度常达5~7cm，大大降低了桩周摩擦力，因而正循环回旋钻机发展趋势比较缓慢。
反循环回旋钻：排除钻渣连续性好，速度较正循环快，功效较高，目前此类钻机最大嵌岩桩钻孔孔径可达250cm，普通土层钻孔直径可达300cm，深度可达80~120cm，钻进岩层的岩石强度可达180MPa左右，这类钻机排渣无需泥浆，在孔壁十分稳定的地层中甚至可以用清水，在孔壁不稳定的地层中，出于固壁的特殊需要，必须调制优质泥浆，但其造浆原材料的用量远远低于正循环，反循环回旋钻机的最大优点是孔壁保护膜较薄，不会太多影响桩的摩擦力，其缺点是扩孔率大于正循环回旋钻机，并且钻机结构较正循环钻机更为复杂，造价偏高，特别是钻孔直径达到300cm和孔深达到100m以上实造价会更高，尽管如此，目前反循环回旋钻在桥梁钻孔灌注桩成孔中仍处于主导地位。
二者噪音都较小，机身高度中等，振动小，成孔速度快。
4 适合地质条件
正循环回旋钻：黏性土，粉砂，细中粗砂，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩。
反循环回旋钻：黏性土，砂类土，含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土。
5 孔径及孔深范围
孔径：
正循环回旋钻：80cm~250cm
反循环回旋钻：80cm~300cm
孔深：
正循环回旋钻：30m~100m
反循环回旋钻：用真空泵<35m，用空气吸泥机可达65m，用气举式可达120m。
6 泥浆作用及性能指标
泥浆作用：
正循环回旋钻：浮悬钻渣并护壁
反循环回旋钻：辅助护壁
泥浆性能指标：
[钻孔
方法
正循环
反循环
][地层
情况
一般
易坍
一般
易坍
卵石土][相对
密度
1.05-1.2
1.2-1.45
1.02-1.06
1.06-1.1
1.1-1.15][黏度
（s）
16-22
19-28
16-20
18-28
20-35][含砂
率（%）
≤4
≤4
≤4
≤4
≤4][胶体
率（%）
≥96
≥96
≥95
≥95
≥95][失水量
（ml/30min）
≤25
≤15
≤20
≤20
≤20][静切力
（Pa）
1.0-2.5
3-5
1.0-2.5
1.0-2.5
1.0-2.5]
7 正反循环回旋钻机循环系统示意图
8 正反循环钻机钻进成孔
8.1 开孔钻进的控制
对正循环，应稍提钻杆，启动泥浆泵和转盘使之空转一段时间，使泥浆由泥浆泵从泥浆池输进钻杆内腔后，经钻头的出浆口在护筒内射出进行造浆，待泥浆均匀后以低档速进行钻进，钻至护筒脚下1m后，再按正常速度钻进。钻进过程中必须保持钻孔的垂直，并保证孔内水位高于地下水位。
对反循环，先将钻头提高距孔底约20cm，将真空泵加足清水，然后启动真空泵，抽出管路内的气体，待泥浆泵充满水时，关闭真空泵，启动泥浆泵，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循环后，启动钻机，慢速开始钻进。待一节钻杆钻完时，停钻沉淀，关闭泥浆泵，接长钻杆钻进。
8.2 正反循环钻机钻进过程的差别
正循环钻进时，进尺适当控制，在护筒刃脚处，低档慢速钻进，使刃脚处有坚硬的泥皮扩壁。钻至刃脚下1m后，再按土质以正常速度钻进。黏土中钻进，由于泥浆黏性大，钻锥受阻力也大，易糊钻，选用尖底钻锥、中等钻速、大泵量、稀泥浆；砂土或软土层钻进时，易坍孔，选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠密泥浆；在轻亚黏土或亚黏土夹卵、泥石层中钻进时，因土层太硬，会产生钻锥跳动、钻机运转困难、钻杆摆动幅度加大和钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量、两级钻进的方法钻进。待终孔后检查钻孔直径和竖直度，用探笼吊入孔内，圆笼中心与钻孔中心一致，如上下各处均无挂碍，则钻孔直径和倾斜度符合要求。钻进过程中，将主吊钩稍提高一些，使孔底承受的钻压不超出钻锥重量和压重块重量之和扣除浮力后的80%，即减压钻进。这样钻杆不受压力，而且受一部分少量拉力，在整个过程中因受拉而维持垂直状态，使钻锥保持回转平稳，避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
对于反循环回旋钻，在硬黏土中钻进时，用一档钻进，放松起吊钢丝绳，自由进尺。在普通黏土、砂黏土中钻进时，用二、三档钻进，自由进尺，以免陷没钻头或抽吸钻渣的速度跟不上。遇地下水丰富、易坍孔的粉砂土用低档慢速钻进，减少钻进对粉砂土的搅动，同时加大泥浆比重和提高水头，以加强护壁防止坍孔。钻进中，稍提钻杆以减压钻进，使钻锥回转平稳，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
正反循环回旋钻机开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应迅速补充。并按时检查泥浆指标。每钻进2m或底层变化处应在泥浆中捞取钻渣样品，查明土层类别并记录，以便与设计资料核对。
9 清孔方式
9.1 正循环钻机清孔
当使用正循环回旋钻机钻进时，终孔后，易采用换浆法清孔。停止钻进，稍提钻锥离孔底10~20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速压入比重为1.03~1.10的较纯泥浆，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出，使清孔后泥浆的含砂率降到2%以下，黏度为17~20s，相对密度为1.03~1.10，且孔底沉淀土厚度不大于设计规定的数值，即可停止清孔。根据钻孔直径和深度，换浆时间约为4~8h。这种清孔方式不需另加机具。且孔内仍为泥浆护壁，不易坍孔。缺点是清孔不彻底，混凝土质量较难保证，而且清孔时间太长。
9.2 反循环钻机清孔
当使用反循环回旋钻机钻进时，终孔后，易采用抽浆法清孔。可在成孔后停止钻进，利用反循环系统中的泥石泵持续吸渣5~15min左右，使孔底钻渣清楚干净。这种清孔方式在反循环钻机成孔施工中使用同样不需要另加机具，清孔较彻底，但孔壁易坍塌的土层在使用抽浆法时，操作要注意，防止坍孔。
10 结语
综上所述，通过比较正、反循环的优缺点及适用范围，得出以下结论：反循环回旋钻相较于正循环回旋钻，在保持成孔速度快，噪音低，机身高度小，振动小，可成孔直径大，钻孔深度大等优点外，还具备泥浆质量要求低，清孔速度快，清孔效率高等特点，虽然也存在钻机结构复杂，造价偏高等缺点，但总体考虑，反循环回旋钻在钻孔灌注桩成孔中处于主导地位。
参考文献：
[1]卿三惠.桥梁工程（第2版）[M].中国铁道出版社，2013：38-40.
[2]天津市市政工程局，道路桥梁工程施工手册[M].中国建筑工业出版社，2003：331-332.
浅谈钻孔灌注桩成孔速度的提高 篇3
山东省某高速公路第十合同段起止桩号为K60+550～K77+250，路线全长16.700km。全线设有互通立交2座，大桥2座，分离立交5座，中桥2座，小桥4座，涵洞18道，通道32道，其中钻孔灌注桩共计1195根，桩径分为+1.2m、+1.5m和+1.8m三种，设计桩长为8.5m―28m不等，地质情况从上至下依次为粘土层(局部含有砂层)和石灰岩层，在桩基施工过程中，不免碰到桩基工程质量缺陷问题，如何预防和处治桩基工程质量缺陷，加快工程进度，文章结合工程实例加以阐述。
2.几种缺陷桩的形成与处治
2.1钻孔桩塌孔分析
2.1.1钻孔桩施工中塌孔的原因分析
在开始钻孔施工前，埋设护筒时造成孔周边土质产生松动;护筒埋设的长度不符合规范设计要求，钻孔时供水水头压力保持不够，而且地下具有较高压力;施工时配制泥浆比重不符合设计要求;沉放钢筋骨架时碰撞护筒，使护筒产生沉降，或沉放钢筋笼时骨架碰撞孔壁造成坍塌，破坏了孔壁使之产生松动塌落。
2.1.2钻孔桩塌孔预防措施
首先，在开始钻孔桩施工前，对处于旱地的钻孔桩采取清除杂物、换除软土、整体夯实方法对钻机的作业面进行处理;对处于浅水中，宜采用筑岛法施工，岛面标高高出最高施工水位或地下水位0.5~1.0米，水面以上部分的填筑应分层夯实或碾压密实，以确保护周边土质不宜松动，满足施工载荷的要求。
2.2断桩
2.2.1形成断桩原因分析
(1)灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。
(2)在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，在提升导管时提不动甚至拉断而导致断桩。
(3)卡管现象也是诱发断桩的重要原因之一。由于机械配料不及时校核，随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。
2.2.2断桩处理的几种方法
(1)原位复桩。对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理。
(2)接桩。如K65+179.5峄城沙河大桥0#-5桩在灌注过程中发生卡管，设计桩长为19.6m，当时水下混凝土已灌注14.6m，为确保工程质量，停止混凝土的浇筑并提前拔出导管。
(3)桩芯凿井法。这种方法说起来容易做起来难，即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一直径为80cm的井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孔混凝土施工方法浇筑膨胀混凝土。
2.3缩颈
在钻孔过程中，’由于钻锥磨损或焊补不及时，再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象。预防缩颈的有效方法就是成孔后缩短下钢筋笼和灌注时间，处理缩颈最有效的办法，就是将回填后加大钻头反复扫孔，扫完后及时下钢筋笼进行灌注。
2.4施工机具掉入钻孔桩的分析
2.4.1产生施工机具掉入钻孔桩原因
在钻孔桩施工时，均是连续作业，机具的维修、保养跟不
上，该换的零件未及时更换，该加固处理的.未处理，以至在连续施工中造成钻机零部件，老化松脱、断裂以及操作不当而掉入孔内，造成钻孔桩无法施工。
2.4.2防止施工机具掉人钻孔桩的措施
在施工前，机长、技术人员应要求所有操作人员按机械操作规程进行操作，做到机械勤检查、勤维修、勤保养、做到万元一失，对于钻杆的连接螺栓要经常检查，如有破损异常要及时更换，对于定期更换的零件要及时更换，在操作过程中，人不离机，以避免有异常情况时无人在现场造成事故。
2.5钢筋笼骨架上浮分析
2.5.1产生钢筋笼上浮的原因
在砼灌注过程中，首批灌注砼数量不足，浇筑下料速度过猛，导致砼面上升较快，从而冲动钢筋笼骨架上浮。浇筑砼时对导管未及时上拔，埋设较深，拔管时，导致上浮的浮动范围过大而带动钢筋笼骨架上浮。砼塌落度较小，不符合设计要求，气温过高，砼凝结快，从导管底上浇砼有可能将开始结硬的上封层砼连带钢筋骨架托起，发生上浮。一
2.5.2防止钢筋笼骨架上浮的措施
为防止钢筋笼骨架上浮，在钢筋笼顶端用4～8根钢管套在钢筋笼的主筋上，采用反压阻止其上浮，上口钢筋笼主筋四周与护筒用钢筋焊牢，保证对中。钻孔桩灌注砼时，要根据孔深、孔径等计算出首批砼所需的数量，施工中正确操作，确保钢筋笼不能自由下沉、左右摆动，更不能上浮。浇筑过程必须连续作业，下料要均匀，不要过猛，确保钢筋笼骨架要固定砼均匀上升，以减少砼对钢筋笼骨架的上浮力。在拔管时，要根据砼浇筑方量，控制和保证导管埋入孔内砼深度2～6米，及时提拔导管，减少钢筋笼骨架和上浮砼的作用。
3.钻孔灌注桩的质量控制
(1)对质量控制应注重预防为主，即在施工前做好充分准备工作，制定相应的防范措施，并责任到人。(2)严把队伍进场关。“一流队伍投标、二流队伍进场、三流队伍干活儿”的现象在建筑市场上仍然存在。(3)严把检测关。桥梁钻孔灌注桩无破损检测是确保施工质量的一个重要技术检测手段，我们的做法是：(1)对承担本工程桩基无破损检测任务的单位和个人进行资格审查;(2)逐根桩作超声波法检测;(3)对处理后的缺陷桩做二次声测，若声测仍有缺陷，则该桩再辅以承载试验(大应变)，以确保成桩质量及工程的安全性。
参考文献
[1] GB5007-.建筑地基基础设计规范[S】.北京：中华人民共和国建设部，2002.