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(huán)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家在基礎(chǔ)設(shè)施方面加大了投入的力度，進(jìn)而促進(jìn)了高層建筑的不斷發(fā)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(yīng)用。但是，正循環(huán)鉆進(jìn)、正循環(huán)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(huán)成孔工藝，分析其對(duì)工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效率的影響。

灌注樁；反循環(huán)；工藝創(chuàng)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(huì)降低鉆孔灌注樁的承載力，進(jìn)一步形成質(zhì)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(zhì)（沖洗液）。工程技術(shù)人員通過總結(jié)、探索，開發(fā)出鉆孔反循環(huán)制樁工藝，進(jìn)而在一定程度上解決了上述問題。

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

通過對(duì)鉆探水力學(xué)原理進(jìn)行分析，在鉆孔內(nèi)，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(duì)于反循環(huán)鉆進(jìn)鉆渣來說，在鉆桿內(nèi)運(yùn)動(dòng)，通常情況下是在有限的空間內(nèi)，形態(tài)各異的鉆渣群作懸浮運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過程中，由于鉆渣顆粒往往要占據(jù)一定的液體斷面，在這種特定條件顆粒懸浮速度Vs計(jì)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(shù)；k1=0.9-1.1，濃度越大，k1越小；巖屑顆粒系數(shù)，k2=1-1.1,球形顆粒為1，越不規(guī)則，k2的值越大。

目前，對(duì)于泵吸反循環(huán)來說，其鉆桿內(nèi)徑通常情況下為150mm，通過上述公式計(jì)算，當(dāng)塊狀、rs、ra、懸浮速度分別為 120mm、2.1kg/dm3、1.05kg/dm3、1.02m/s時(shí), 根據(jù)公式Va=（1.2-1.3）Vs進(jìn)行計(jì)算，可知 Va為 1.33m/s，進(jìn)而在一定程度上將幾何尺寸小于鉆桿內(nèi)徑的鉆渣統(tǒng)統(tǒng)排除。對(duì)于當(dāng)前使用廣泛的8BS砂石泵來說，其額定排量180m3/h，進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其沖洗液上返流速達(dá)2.83m/s，與鉆渣上返所需流速1.33m/s相比，該速度要遠(yuǎn)大于要求，因此能夠被有效的抽吸進(jìn)入鉆桿的鉆渣。

對(duì)于正循環(huán)鉆進(jìn)沖洗液來說，在上返速度方面，攜帶鉆渣進(jìn)入鉆桿與孔壁形成的環(huán)閉空間后是非常低的。通過上述分析，反循環(huán)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為：一方面提高了成孔效率和成樁質(zhì)量；另一方面提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。

1 大幅度提高鉆進(jìn)速度與成樁效率

在工作時(shí)，對(duì)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(xiàn)為：能夠立即從孔底送到地面，進(jìn)而在一定程度上減少了二次破碎，一方面不會(huì)降低效率，另一方面不會(huì)對(duì)鉆頭造成磨損。對(duì)于沖洗液攜帶鉆渣的能力，通常情況下與介質(zhì)的密度和其運(yùn)動(dòng)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(jìn)速度的高低。

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

對(duì)于反循環(huán)來說，其鉆進(jìn)過程通常情況下就是清孔的過程，一方面節(jié)省了時(shí)間，另一方面確保了孔底沉渣。通常情況下，提高機(jī)械鉆進(jìn)速度和縮短清孔時(shí)間，在一定程度上提高了施工效率、縮短了成樁周期，勞動(dòng)生產(chǎn)率有了大幅度的提高。

2 孔壁穩(wěn)定、成孔質(zhì)量好

通過反循環(huán)處理的孔壁具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)于反循環(huán)來說，通過靜水壓力對(duì)地層壓力進(jìn)行平衡，進(jìn)而在一定程度上維持孔壁的穩(wěn)定性。根據(jù)土力學(xué)計(jì)算可知，對(duì)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(jīng)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(kuò)頸；根據(jù)澆注混凝土的過程中，記錄的澆注深度與混凝土用量關(guān)系，在一定程度上可以反算反循環(huán)鉆孔的孔徑。

3 有效保證混凝土澆注質(zhì)量

通常情況下，混凝土灌注是確保成樁質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)于常見的“斷樁”、“夾泥”、“堵管”等事故，通常情況下與孔內(nèi)混凝土上部壓力過大存在一定的關(guān)系?？變?nèi)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(duì)于正循環(huán)來說，通常需要選用密度高、濃度大的泥漿（沖洗液），進(jìn)而在一定程度上增加了成孔內(nèi)壓力，增大了混凝土入導(dǎo)管排出的阻力。

4 單樁承載力提高，工程造價(jià)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(duì)于反循環(huán)來說，在鉆孔過程中，由于形成的泥皮較薄，進(jìn)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(jìn)一步提高了端承力。

5 減少了非運(yùn)廢漿量，降低了施工成本

在廢漿排運(yùn)費(fèi)方面，根據(jù)定額約占總成本的8%-10%。通過反循環(huán)鉆頭切削的粘土呈現(xiàn)塊狀，經(jīng)過切削后被吸入鉆桿內(nèi)腔，鉆渣沒有經(jīng)過水化處理就被排出到孔外，進(jìn)而減少了廢漿量。

6 適應(yīng)性廣

根據(jù)反循環(huán)排渣的特點(diǎn)可知，這種鉆孔工藝具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，通常情況下，能夠順利地鉆進(jìn)各種粘土、砂土、卵礫石層，以及基巖層等，同時(shí)也能夠適應(yīng)直徑在500-1800mm的鉆孔樁施工。

對(duì)于班組操作工人來說，反循環(huán)工藝要求比較高，在實(shí)施過程中存在一定的難度，筆者建議：對(duì)班組操作工人加大培訓(xùn)的力度，同時(shí)加以推廣。對(duì)于反循環(huán)鉆進(jìn)來說，通常也存在自身的不足，主要表現(xiàn)為：水泵故障多，與正循環(huán)相比純鉆進(jìn)時(shí)間短、鉆進(jìn)超徑卵石層難度較大，同時(shí)循環(huán)系統(tǒng)過于復(fù)雜等，通常情況下隨著研究的不斷深入，對(duì)于這些問題將會(huì)逐步解決。

[1]李育軍.論鉆孔灌注樁反循環(huán)工藝的原理及施工建議[J].中小企業(yè)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(jià)值工程,2011(23).

[3]韓冰,婁加興.鉆孔灌注樁反循環(huán)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(yáng)人，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，研究方向?yàn)闃蛄簶痘钏┕ぜ笆姓こ獭?/p>

U443.15+4

A

1006-4311（2014）13-0136-02