旋挖鉆孔樁沉渣產生原因及清孔工藝優化選擇

陳 民

（寧夏地質工程院， 寧夏 銀川 750001）

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

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，未得到及時的補充；終孔時，混凝土材料灌注施工不夠及時，使孔壁長時間被浸泡。第二，解決方法。在孔口處，安裝一個鋼護筒，用來起保護作用。護筒的長度要結合施工現場情況予以調整；加大泥漿勁度、密度；有效的控制旋挖回次的進尺；上提鉆具時，離開孔口之前，應及時在孔中補充一定量的泥漿；提放鉆具的力度、速度要適中，以免刮碰孔壁；用汽車型起重機操作鋼筋籠，保證對中、垂直；終孔以后，樁身應及時進行混凝土的灌注施工，提升輔助作業的效率，以免孔中沉渣沉積。

1.2 泥漿發生沉淀

由于泥漿參數設計不合理，護壁質量差；泥漿的含砂量大；灌注施工前，等待時間長，泥漿沉淀。第二，控制方法。結合現場的地層狀況，選用膨潤、優質土進行泥漿的配制，調整好泥漿的密度，及時進行性能檢測；分開設置泥漿的循環池、沉淀池，沉淀后的泥漿，要經過泥漿池向孔內返回，進行循環利用；增強泥漿的攜渣性能，并通過專用的分離凈化器對排放的泥漿予以漿渣的分離，測試其含砂率；在混凝土灌注樁身前，做好充分準備，有效地控制原料的進場、初凝時間，盡量縮小灌注施工的等待時間，以免泥漿發生沉淀。

1.3 鉆孔殘留

第一，原因分析。旋挖鉆具的取土質量差，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；鉆底結構不合理，例如：間距、鉆齒高度等未達到要求，使渣土的殘余量過多。第二，解決方法。定期對旋挖鉆具相關的性能予以嚴格地檢測，讓上、下底板能夠自由地回轉，確保取土質量；有效地選擇旋挖鉆具，并定期以鉆具的結構、性能進行檢查，發現問題，隨時修復；終孔的時候，若鉆具讓固定底、旋轉底間隙縮小，應對鉆齒的高度進行調整，減少樁底沉渣沉積。

1.4 清孔工藝

1.原因分析。清孔的時候，泥漿的流動速度較大，形成垮孔，沉渣超標；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，導致沉渣未能及時清除。2.控制方法。有效地設計泥漿泵的相關參數。對泥漿上返速度加以控制，以免給孔壁帶來很大的沖擊；終孔結束時，鉆孔換漿要適當加大泥漿勁度，以及泥漿的攜渣能力；并根據樁孔的實際情況，擇優選用清孔工藝，例如：若樁徑較小、孔淺，可用正循環清孔，相反，可用泵吸反循環清孔工藝，提升清孔質量。

2 旋挖鉆孔灌注樁的清孔工藝

2.1 泥漿的正循環清孔

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，再經灌注導管、孔壁空間返回到地面，分別流進循環槽、沉淀池，最終流進泥漿池，可再次使用。第二，清孔操作。其一，有效地選用泥漿泵，依據施工現場的揚程、流量情況，可以根據樁的孔徑，配制功率適宜的泥漿泵。其二，對管道接口予以控制，防止管道的運行方向、直徑產生大的變化，并對泥漿循環系統、沿程阻力消耗予以合理地控制。其三，系統中若含有巖渣、粗粒太多，會被循環性地帶入孔中，給清孔效果造成影響。所以，需要定期清理泥漿池、沉淀池內的廢渣，適當加大循環槽，由專門人員撈渣。其四，一般正循環的清孔工藝，泥漿的上返速度慢，要及時調節泥漿的勁度、密度，強化其攜渣性能；而且，在清孔期間，結合清渣的情況，適當左右移動、上下提放導管，形成孔底沉渣的有效擾動，取得良好的清渣成效。

2.2 旋流器的正循環清孔

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備采用串聯方式。在泵伸進孔底以前，會排出一些很粗的泥漿顆粒，先對漿渣予以分離處理，使優質泥漿進入孔底，預防鉆渣被重復帶入，增強泥漿的攜渣性能，提升清孔的成效。第二，清孔操作。其一，由專業人員對旋流器的運行狀態予以監控，關注排渣口有無堵塞；若旋流器的進口吸入了水泥塊、塊石等異物，要及時清理。其二，若旋流設備的入口泥漿，其粗顆粒較多，或底流口的開關調節不合理，易引發旋流設備過載的問題，發生底流口的擁堵，可以迅速對底部的閥門進行調節，確保排渣效果。其三，旋流器的出渣口，應當設置相應的排渣池，定期對內部的沉渣加以清理。其四，旋流器的規格必須與泥漿泵量協調。

2.3 泵吸反循環清孔

第一，工藝原理。有效地利用砂石泵的抽吸力，在灌注導管內形成一定的負壓，受到外界大氣壓強的影響，存留于灌注導管的泥漿會從孔底被吸進導管，然后，再上升到地面以上的循環系統，經過沉淀池的處理，流入孔內。第二，清孔操作。其一，加大6BS反循環的砂石泵，現場的操作具有極強的專業性，形成真空難度較大。其二，因泵吸反循環的砂石泵，其流量可以達到180 m3/h。對泥漿形成較大的抽吸力、負壓，影響了孔壁的穩定性。對于較厚的淤泥、砂層較厚的樁孔，必須對反循環的流量加以控制。其三，清孔時，一直關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，工作人員在應用泵吸反循環系統的時候，泥漿量很大，應當有效地控制泥漿的參數、性能，及時處理廢漿中的沉渣。

2.4 氣舉反循環清孔

第一，工藝原理。在導管里插入一根長為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，會在導管內形成一個低壓區，對導管進行持續性的充氣，使內外的壓力差逐漸加大，當達到一定值時，內部失去平衡，則泥漿會在高壓環境下噴出導管以外，孔底的巖渣也會隨著向上升起的泥漿，被攜帶離開導管，從孔口噴出來。第二，清孔操作。其一，由專業人員配置設備，有效地選用空壓機型號及進氣管長度。其二，安裝清孔機時，注意接頭、管路部位，以免影響清孔的質量。

3 結束語

總之，旋挖鉆的孔灌注樁在施工中的普及成為重要趨勢。相關工作人員必須對旋挖鉆孔樁的施工通病保持充分地關注，加強旋挖鉆具、清孔工藝、泥漿管理的研究，在實際應用時，應當充分地結合施工現場、地層條件等，堅持去繁就簡、因地制宜的原則對清孔工藝進行有效地選擇。