旋挖鉆孔樁沉渣產(chǎn)生原因及清孔工藝優(yōu)化選擇

陳 民

（寧夏地質(zhì)工程院， 寧夏 銀川 750001）

近年來，旋挖鉆機(jī)的性能得到大幅度增強(qiáng)，各種各樣的旋挖鉆具也越來越先進(jìn)，使得旋挖鉆孔樁的施工技術(shù)廣泛應(yīng)用于樁基工程。例如：我國的阿里巴巴、百度大樓。利用旋挖機(jī)，使樁基工程的施工效率顯著提升，而且還能減少泥漿用量，精簡了渣土外運(yùn)流程?？墒?，旋挖鉆機(jī)在應(yīng)用中受到諸多因極為嚴(yán)重，影響了上層建筑的安全性能。素的影響，且在我國相關(guān)的施工規(guī)范不夠完善的情況下，樁底的沉渣超標(biāo)現(xiàn)象

1 旋挖樁樁底沉渣原因及控制方法

1.1 孔壁塌落

第一，沉渣原因。樁體的孔口填土不均勻，使土塌落到孔中；泥漿的懸浮性能差，且密度太低；上提鉆具速度太快，孔中形成向上方向的抽吸力；在提鉆期間，孔中泥漿逐漸下沉，未得到及時(shí)的補(bǔ)充；終孔時(shí)，混凝土材料灌注施工不夠及時(shí)，使孔壁長時(shí)間被浸泡。第二，解決方法。在孔口處，安裝一個(gè)鋼護(hù)筒，用來起保護(hù)作用。護(hù)筒的長度要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況予以調(diào)整；加大泥漿勁度、密度；有效的控制旋挖回次的進(jìn)尺；上提鉆具時(shí)，離開孔口之前，應(yīng)及時(shí)在孔中補(bǔ)充一定量的泥漿；提放鉆具的力度、速度要適中，以免刮碰孔壁；用汽車型起重機(jī)操作鋼筋籠，保證對(duì)中、垂直；終孔以后，樁身應(yīng)及時(shí)進(jìn)行混凝土的灌注施工，提升輔助作業(yè)的效率，以免孔中沉渣沉積。

1.2 泥漿發(fā)生沉淀

由于泥漿參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，護(hù)壁質(zhì)量差；泥漿的含砂量大；灌注施工前，等待時(shí)間長，泥漿沉淀。第二，控制方法。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地層狀況，選用膨潤、優(yōu)質(zhì)土進(jìn)行泥漿的配制，調(diào)整好泥漿的密度，及時(shí)進(jìn)行性能檢測(cè)；分開設(shè)置泥漿的循環(huán)池、沉淀池，沉淀后的泥漿，要經(jīng)過泥漿池向孔內(nèi)返回，進(jìn)行循環(huán)利用；增強(qiáng)泥漿的攜渣性能，并通過專用的分離凈化器對(duì)排放的泥漿予以漿渣的分離，測(cè)試其含砂率；在混凝土灌注樁身前，做好充分準(zhǔn)備，有效地控制原料的進(jìn)場(chǎng)、初凝時(shí)間，盡量縮小灌注施工的等待時(shí)間，以免泥漿發(fā)生沉淀。

1.3 鉆孔殘留

第一，原因分析。旋挖鉆具的取土質(zhì)量差，在孔底含有殘留的鉆渣；鉆具底端形變，或遭受較大的磨損，渣土下落形成沉渣；鉆底結(jié)構(gòu)不合理，例如：間距、鉆齒高度等未達(dá)到要求，使渣土的殘余量過多。第二，解決方法。定期對(duì)旋挖鉆具相關(guān)的性能予以嚴(yán)格地檢測(cè)，讓上、下底板能夠自由地回轉(zhuǎn)，確保取土質(zhì)量；有效地選擇旋挖鉆具，并定期以鉆具的結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，隨時(shí)修復(fù)；終孔的時(shí)候，若鉆具讓固定底、旋轉(zhuǎn)底間隙縮小，應(yīng)對(duì)鉆齒的高度進(jìn)行調(diào)整，減少樁底沉渣沉積。

1.4 清孔工藝

1.原因分析。清孔的時(shí)候，泥漿的流動(dòng)速度較大，形成垮孔，沉渣超標(biāo)；泥漿的性能較差，沉渣不能帶出孔底；選擇的清孔工藝不科學(xué)，導(dǎo)致沉渣未能及時(shí)清除。2.控制方法。有效地設(shè)計(jì)泥漿泵的相關(guān)參數(shù)。對(duì)泥漿上返速度加以控制，以免給孔壁帶來很大的沖擊；終孔結(jié)束時(shí)，鉆孔換漿要適當(dāng)加大泥漿勁度，以及泥漿的攜渣能力；并根據(jù)樁孔的實(shí)際情況，擇優(yōu)選用清孔工藝，例如：若樁徑較小、孔淺，可用正循環(huán)清孔，相反，可用泵吸反循環(huán)清孔工藝，提升清孔質(zhì)量。

2 旋挖鉆孔灌注樁的清孔工藝

2.1 泥漿的正循環(huán)清孔

第一，工藝原理。由泥漿泵半泥漿泵送到膠管，與孔口的灌注導(dǎo)管相連，將泥漿送至孔的底部，里面的泥漿呈懸浮狀，帶出沉渣，再經(jīng)灌注導(dǎo)管、孔壁空間返回到地面，分別流進(jìn)循環(huán)槽、沉淀池，最終流進(jìn)泥漿池，可再次使用。第二，清孔操作。其一，有效地選用泥漿泵，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的揚(yáng)程、流量情況，可以根據(jù)樁的孔徑，配制功率適宜的泥漿泵。其二，對(duì)管道接口予以控制，防止管道的運(yùn)行方向、直徑產(chǎn)生大的變化，并對(duì)泥漿循環(huán)系統(tǒng)、沿程阻力消耗予以合理地控制。其三，系統(tǒng)中若含有巖渣、粗粒太多，會(huì)被循環(huán)性地帶入孔中，給清孔效果造成影響。所以，需要定期清理泥漿池、沉淀池內(nèi)的廢渣，適當(dāng)加大循環(huán)槽，由專門人員撈渣。其四，一般正循環(huán)的清孔工藝，泥漿的上返速度慢，要及時(shí)調(diào)節(jié)泥漿的勁度、密度，強(qiáng)化其攜渣性能；而且，在清孔期間，結(jié)合清渣的情況，適當(dāng)左右移動(dòng)、上下提放導(dǎo)管，形成孔底沉渣的有效擾動(dòng)，取得良好的清渣成效。

2.2 旋流器的正循環(huán)清孔

第一，工藝原理。由泥漿泵將泥漿向孔底的膠管處輸送，在地面與泥漿的旋流設(shè)備采用串聯(lián)方式。在泵伸進(jìn)孔底以前，會(huì)排出一些很粗的泥漿顆粒，先對(duì)漿渣予以分離處理，使優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)入孔底，預(yù)防鉆渣被重復(fù)帶入，增強(qiáng)泥漿的攜渣性能，提升清孔的成效。第二，清孔操作。其一，由專業(yè)人員對(duì)旋流器的運(yùn)行狀態(tài)予以監(jiān)控，關(guān)注排渣口有無堵塞；若旋流器的進(jìn)口吸入了水泥塊、塊石等異物，要及時(shí)清理。其二，若旋流設(shè)備的入口泥漿，其粗顆粒較多，或底流口的開關(guān)調(diào)節(jié)不合理，易引發(fā)旋流設(shè)備過載的問題，發(fā)生底流口的擁堵，可以迅速對(duì)底部的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保排渣效果。其三，旋流器的出渣口，應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的排渣池，定期對(duì)內(nèi)部的沉渣加以清理。其四，旋流器的規(guī)格必須與泥漿泵量協(xié)調(diào)。

2.3 泵吸反循環(huán)清孔

第一，工藝原理。有效地利用砂石泵的抽吸力，在灌注導(dǎo)管內(nèi)形成一定的負(fù)壓，受到外界大氣壓強(qiáng)的影響，存留于灌注導(dǎo)管的泥漿會(huì)從孔底被吸進(jìn)導(dǎo)管，然后，再上升到地面以上的循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過沉淀池的處理，流入孔內(nèi)。第二，清孔操作。其一，加大6BS反循環(huán)的砂石泵，現(xiàn)場(chǎng)的操作具有極強(qiáng)的專業(yè)性，形成真空難度較大。其二，因泵吸反循環(huán)的砂石泵，其流量可以達(dá)到180 m3/h。對(duì)泥漿形成較大的抽吸力、負(fù)壓，影響了孔壁的穩(wěn)定性。對(duì)于較厚的淤泥、砂層較厚的樁孔，必須對(duì)反循環(huán)的流量加以控制。其三，清孔時(shí)，一直關(guān)注孔中泥漿面的水頭高度，使回流入孔的泥漿量和抽吸量二者平衡。其四，工作人員在應(yīng)用泵吸反循環(huán)系統(tǒng)的時(shí)候，泥漿量很大，應(yīng)當(dāng)有效地控制泥漿的參數(shù)、性能，及時(shí)處理廢漿中的沉渣。

2.4 氣舉反循環(huán)清孔

第一，工藝原理。在導(dǎo)管里插入一根長為2/3孔深的鍍鋅管，輸入高壓空氣，與泥漿混合，予以充氣處理后，會(huì)在導(dǎo)管內(nèi)形成一個(gè)低壓區(qū)，對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行持續(xù)性的充氣，使內(nèi)外的壓力差逐漸加大，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，內(nèi)部失去平衡，則泥漿會(huì)在高壓環(huán)境下噴出導(dǎo)管以外，孔底的巖渣也會(huì)隨著向上升起的泥漿，被攜帶離開導(dǎo)管，從孔口噴出來。第二，清孔操作。其一，由專業(yè)人員配置設(shè)備，有效地選用空壓機(jī)型號(hào)及進(jìn)氣管長度。其二，安裝清孔機(jī)時(shí)，注意接頭、管路部位，以免影響清孔的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總之，旋挖鉆的孔灌注樁在施工中的普及成為重要趨勢(shì)。相關(guān)工作人員必須對(duì)旋挖鉆孔樁的施工通病保持充分地關(guān)注，加強(qiáng)旋挖鉆具、清孔工藝、泥漿管理的研究，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分地結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)、地層條件等，堅(jiān)持去繁就簡、因地制宜的原則對(duì)清孔工藝進(jìn)行有效地選擇。