鉆孔灌注樁反循環工藝探討

楊小光 YANG Xiao-guang

（中交隧道局第五工程有限公司，天津 300000）

（The Fifth Engineering Co.，Ltd.of CCCC Tunnel Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300000，China）

鉆孔灌注樁反循環工藝探討

楊小光 YANG Xiao-guang

（中交隧道局第五工程有限公司，天津 300000）

（The Fifth Engineering Co.，Ltd.of CCCC Tunnel Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300000，China）

隨著經濟的發展，國家在基礎設施方面加大了投入的力度，進而促進了高層建筑的不斷發展。在高層建筑、公路及鐵路橋梁等工程的施工過程中，鉆孔灌注樁得到廣泛地應用。但是，正循環鉆進、正循環清孔成孔等落后工藝在目前的鉆孔灌注樁施工中使用的范圍比較大，本文通過闡述反循環成孔工藝，分析其對工程質量和經濟效率的影響。

灌注樁；反循環；工藝創新

0 引言

在施工過程中，受孔底沉渣和孔壁泥皮過厚的影響和制約，在一定程度上會降低鉆孔灌注樁的承載力，進一步形成質量通病，其原因主要是：施工過程中，使用了高濃度、高密度的泥漿介質（沖洗液）。工程技術人員通過總結、探索，開發出鉆孔反循環制樁工藝，進而在一定程度上解決了上述問題。

泵吸反循環是指在砂石泵的抽吸作用下，進而在鉆桿內腔形成一定程度的負壓，孔壁與環狀空間的沖洗液在孔內液柱和大氣壓的相互作用下流向孔底，進一步將鉆頭切削下來的鉆渣帶進鉆桿的內腔，然后在砂石泵的作用下排到地面沉淀池；鉆渣經過一系列的沉淀后，沖洗液繼續流向孔內，進而在一定程度上形成反循環。在沖洗沉渣、上返流速等方面，與正循環相比，反循環存在巨大的本質區別。在反循環的過程中，攜帶鉆渣的沖洗液能夠迅速進入鉆桿的內腔，并且上返速度通常情況下可以達到正循環的數十倍。

通過對鉆探水力學原理進行分析，在鉆孔內，沖洗液上返速度 Va是 Vs的 1.2-1.3 倍，即有 Va=（1.2-1.3）Vs。對于反循環鉆進鉆渣來說，在鉆桿內運動，通常情況下是在有限的空間內，形態各異的鉆渣群作懸浮運動，在運動的過程中，由于鉆渣顆粒往往要占據一定的液體斷面，在這種特定條件顆粒懸浮速度Vs計算公式為：

在式中，Vs、ds、rs、ra、k1、k2等分別代表：鉆渣顆粒群懸浮速度（m/s)、顆粒群最大顆粒粒徑（m）、鉆渣顆粒的密度（kg/dm3）、沖洗液的密度（kg/dm3）、巖屑濃度系數；k1=0.9-1.1，濃度越大，k1越小；巖屑顆粒系數，k2=1-1.1,球形顆粒為1，越不規則，k2的值越大。

目前，對于泵吸反循環來說，其鉆桿內徑通常情況下為150mm，通過上述公式計算，當塊狀、rs、ra、懸浮速度分別為 120mm、2.1kg/dm3、1.05kg/dm3、1.02m/s時, 根據公式Va=（1.2-1.3）Vs進行計算，可知 Va為 1.33m/s，進而在一定程度上將幾何尺寸小于鉆桿內徑的鉆渣統統排除。對于當前使用廣泛的8BS砂石泵來說，其額定排量180m3/h，進行滿負荷運轉時，其沖洗液上返流速達2.83m/s，與鉆渣上返所需流速1.33m/s相比，該速度要遠大于要求，因此能夠被有效的抽吸進入鉆桿的鉆渣。

對于正循環鉆進沖洗液來說，在上返速度方面，攜帶鉆渣進入鉆桿與孔壁形成的環閉空間后是非常低的。通過上述分析，反循環具有獨特的優勢，主要表現為：一方面提高了成孔效率和成樁質量；另一方面提高了綜合經濟效益。

1 大幅度提高鉆進速度與成樁效率

在工作時，對于鉆頭來說，被切割下來的巖土屑成為其最有利的條件，主要表現為：能夠立即從孔底送到地面，進而在一定程度上減少了二次破碎，一方面不會降低效率，另一方面不會對鉆頭造成磨損。對于沖洗液攜帶鉆渣的能力，通常情況下與介質的密度和其運動速度的平方成正比，所以說，沖洗液的上返速度是影響有效排渣的主要因素。在鉆孔樁施工過程中，由于面臨的土層主要是松散性差、顆粒差異較大的土層，因此，排渣的速度在一定程度上決定了鉆進速度的高低。

在鉆進速度方面，正、反循環存在著差異，一般情況下，鉆進速度隨著鉆孔直徑和土層顆粒的增大而增大。在地層、技術要求相同的前提下，在施工速度方面，反循環往往是正循環的2倍。

對于反循環來說，其鉆進過程通常情況下就是清孔的過程，一方面節省了時間，另一方面確保了孔底沉渣。通常情況下，提高機械鉆進速度和縮短清孔時間，在一定程度上提高了施工效率、縮短了成樁周期，勞動生產率有了大幅度的提高。

2 孔壁穩定、成孔質量好

通過反循環處理的孔壁具有較強的穩定性，對于反循環來說，通過靜水壓力對地層壓力進行平衡，進而在一定程度上維持孔壁的穩定性。根據土力學計算可知，對于孔壁來說，任何深度處壓力只要控制在0.2Mpa，即使是流沙層，泥漿經過處理后，在一定程度上也能夠確保鉆孔不坍塌、不縮頸、不擴頸；根據澆注混凝土的過程中，記錄的澆注深度與混凝土用量關系，在一定程度上可以反算反循環鉆孔的孔徑。

3 有效保證混凝土澆注質量

通常情況下，混凝土灌注是確保成樁質量的關鍵，對于常見的“斷樁”、“夾泥”、“堵管”等事故，通常情況下與孔內混凝土上部壓力過大存在一定的關系。孔內壓力值受沖洗液濃度、密度、粘度等因素的影響和制約。為了有效的排渣，對于正循環來說，通常需要選用密度高、濃度大的泥漿（沖洗液），進而在一定程度上增加了成孔內壓力，增大了混凝土入導管排出的阻力。

4 單樁承載力提高，工程造價降低

樁周土的摩阻力與樁底端承力在一定程度上決定了單樁的承載力的大小，對于反循環來說，在鉆孔過程中，由于形成的泥皮較薄，進而在一定程度上增加了摩阻力，清除樁底沉渣比較干凈，不存在弱層，進一步提高了端承力。

5 減少了非運廢漿量，降低了施工成本

在廢漿排運費方面，根據定額約占總成本的8%-10%。通過反循環鉆頭切削的粘土呈現塊狀，經過切削后被吸入鉆桿內腔，鉆渣沒有經過水化處理就被排出到孔外，進而減少了廢漿量。

6 適應性廣

根據反循環排渣的特點可知，這種鉆孔工藝具有很強的適應性，通常情況下，能夠順利地鉆進各種粘土、砂土、卵礫石層，以及基巖層等，同時也能夠適應直徑在500-1800mm的鉆孔樁施工。

對于班組操作工人來說，反循環工藝要求比較高，在實施過程中存在一定的難度，筆者建議：對班組操作工人加大培訓的力度，同時加以推廣。對于反循環鉆進來說，通常也存在自身的不足，主要表現為：水泵故障多，與正循環相比純鉆進時間短、鉆進超徑卵石層難度較大，同時循環系統過于復雜等，通常情況下隨著研究的不斷深入，對于這些問題將會逐步解決。

[1]李育軍.論鉆孔灌注樁反循環工藝的原理及施工建議[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2009(11).

[2]宋娟,艾諍軍.淺談鉆孔灌注施工工藝及問題處理措施[J].價值工程,2011(23).

[3]韓冰,婁加興.鉆孔灌注樁反循環工藝探討[J].遼寧交通科技,2005(12).

On Bored Piles Reverse Circulation Technology

With the development of economy,China has enhanced the input in infrastructure,thus promoting the continuous development of the high-rise building.Bored pile is widely used in the construction process of high-rise buildings,highway and railway bridge engineering.But the backward technologies like positive cycle drilling and positive cycle hole clearing and holing are widely used in bored pile construction.This article expatiates the reverse circulation pore forming process,and analyzes its impact on engineering quality and economic efficiency.

bored pile；reverse circulation；technological innovation

楊小光（1977-），男，陜西咸陽人，畢業于西安建筑科技大學，研究方向為橋梁樁基深水施工及市政工程。

U443.15+4

A

1006-4311（2014）13-0136-02