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1 工程背景

昆山市中環(huán)快速化改造工程地處長三角太湖沖積平原地區(qū)，地層中含砂率極高，自地面以下約15 m范圍內(nèi)為黏土層和粉質(zhì)黏土層，具有較好的自然造漿能力，但自15 m范圍以下，粒級在0.075～0.25 mm的細砂含砂率約為40%，黏粒含量僅為3%～5%，其余為粉細砂并局部夾有塊狀砂巖，須人造泥漿施工。

根據(jù)工程的實際情況，可選擇旋挖鉆機、正循環(huán)成孔反循環(huán)清孔、反循環(huán)成孔的施工工藝，采用反循環(huán)成孔可有效地縮短成孔時間，確保泥漿的攜渣能力，減少對孔壁的擾動，保證成孔的質(zhì)量。

2 工藝概述

泵吸反循環(huán)是通過砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內(nèi)腔形成負壓，在孔內(nèi)液柱和大氣壓的作用下，孔壁與環(huán)狀空間的沖洗液流向孔底，將鉆頭切削下來的鉆渣帶進鉆桿內(nèi)腔，再經(jīng)過砂石泵排至地面沉淀池內(nèi)；沉淀鉆渣后，沖洗液流向孔內(nèi)，形成反循環(huán)。

試成孔設(shè)備選用GPS-20型回旋鉆機和4PL-B立式砂石泵（圖1），鉆頭采用單腰帶三翼鉆頭，直徑不小于設(shè)計樁徑。泥漿系統(tǒng)采用人工造漿和自然造漿相結(jié)合方法，含砂率不超過4%，膠體率95%以上，泥漿相對密度1.05～1.15，黏度18～24 s。

圖1 反循環(huán)成孔設(shè)備

采用反循環(huán)鉆進成孔施工工藝成孔時，嚴格按照操作規(guī)程減壓低速（最低擋）鉆進，保證開孔的垂直度，并減少對孔底的擾動。

3 施工過程的控制[1-4]

為有效利用淺層土的造漿能力，減少自拌泥漿量，在上部約10 m深度鉆進時，采用正循環(huán)自然造漿的方式成孔，利用泥漿開孔，并根據(jù)泥漿參數(shù)情況隨鉆進逐漸加水，將產(chǎn)生的泥漿經(jīng)除砂器除砂并三級沉淀后回抽至鉆孔，同時將部分自造泥漿抽至貯漿池。當鉆進深度達到約10 m時（根據(jù)鉆孔部位的地質(zhì)資料和泥漿參數(shù)確定，一般控制在3 節(jié)鉆桿），改用反循環(huán)成孔。

反循環(huán)成孔的泥漿參數(shù)主要應(yīng)滿足泥漿護壁的要求，孔底沉渣靠鉆桿內(nèi)的高速流動的泥漿帶出，不必考慮泥漿的攜渣能力，相反，孔底的泥漿黏度有利于粉細砂在泥漿循環(huán)過程中的沉淀。根據(jù)地質(zhì)情況和試成孔的結(jié)果，在反循環(huán)成孔過程中，入孔泥漿黏度控制在18～19 s，含砂率控制在2%左右，相對密度控制在1.1左右。

反循環(huán)開鉆前將鉆頭提高至距離孔底（反循環(huán)成孔深度）30～50 cm，將孔內(nèi)注滿泥漿，打開真空管路使氣水暢通，然后啟動真空泵產(chǎn)生負壓，待泥漿泵充滿水時關(guān)閉真空泵，立即啟動泥漿泵。當泥漿泵出口真空壓力達到0.2 MPa以上時，打開出水控制閥，把管路中的泥水混合物排到沉淀池（圖2），形成反循環(huán)，啟動鉆機慢速開始鉆進。

由于反循環(huán)成孔過程中，鉆頭只需將孔底土層擾動，孔底的渣土即隨泥漿流抽出，因此應(yīng)嚴格控制鉆進速度和鉆壓，防止鉆進后出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象。原則上全部采用吊鉆的方式以低擋鉆進，進尺速度控制在每節(jié)鉆桿鉆進約40 min，遇到含砂巖土層時，采用暫停進尺，充分排渣的方式減少巖塊堵鉆現(xiàn)象的發(fā)生（圖3）。

圖2 成孔后沉淀池內(nèi)沉渣

圖3 成孔過程中抽出的巖塊

為確保成孔過程中的泥漿有效補給（此為反循環(huán)施工控制的重點之一），宜采用泥漿沉淀后自流回孔內(nèi)，適時補充泥漿的方式進行成孔。

在鉆進過程中，每5 m進尺應(yīng)對泥漿性能進行測試，并及時調(diào)整泥漿指標，確保成孔過程中的泥漿穩(wěn)定性。

在成孔過程中，泥漿池循環(huán)溝應(yīng)經(jīng)常疏通，泥漿池應(yīng)定期清理沉渣，并及時外運。

終孔后立即進行清孔，將鉆錐提起30～50 cm，并保持泥漿的正常循環(huán)，將相對密度1.05～1.15的泥漿流入孔內(nèi)，將鉆孔內(nèi)懸浮較多的泥漿換掉，清孔時間根據(jù)泥漿相對密度及清孔過程中測量沉淀厚度來定。清孔過程中必須設(shè)有專人撈取鉆渣，加快清孔的速度。清孔時間以換完孔內(nèi)原漿為準，并隨時作泥漿指標檢測，取樣宜從排漿口進行，泥漿指標同原漿。清孔時護筒中泥漿水位應(yīng)注意保持穩(wěn)定，以防止鉆孔的任何塌陷。清孔時孔內(nèi)水位要高出地下水位0.5 m以上。

清孔完成后，及時提出鉆桿，并對成孔后的孔徑情況、泥漿參數(shù)等進行自檢，自檢合格后及時下放鋼筋籠。

由于樁徑較大，孔口焊接時須保證至少有3 名焊工同時焊接，或采用直螺紋孔口連接的方式，減少鋼筋籠下放時間，同時，對樁長大的部位，采取2 節(jié)鋼筋籠地面拼接整體吊裝的方式大大減少下籠時間。對有超聲波檢測管的工程樁，須保證超聲波管的固定牢固和連接密閉性，并在安裝完成后注滿清水。對鋼筋籠的每節(jié)接頭，在連接完成后均須留下影像資料，以備檢查連接質(zhì)量。

鋼筋籠下放完成后，應(yīng)立即下放導(dǎo)管，并利用導(dǎo)管進行二次清孔，二次清孔采用反循環(huán)工藝（泵吸或氣舉反循環(huán)），以出口泥漿參數(shù)達到設(shè)計要求為準。

二次清孔后，在30 min內(nèi)開始澆筑混凝土，混凝土初灌量經(jīng)計算確定，并應(yīng)保證連續(xù)澆筑，在澆筑過程中，經(jīng)孔內(nèi)泥漿抽至儲漿池內(nèi)做后續(xù)施工使用。最后階段被混凝土污染的泥漿直接抽至廢漿池外運?；炷翝仓瓿珊螅皶r檢測超聲波管的完好性，發(fā)生堵管現(xiàn)象及時處理或在相鄰樁位重新布設(shè)。

4 成孔質(zhì)量控制重點[5,6]

開始鉆進時保持低擋慢速鉆進，剛開鉆時泥漿相對密度有一個相對穩(wěn)定的時期，每隔30 min檢測泥漿指標并及時調(diào)整；根據(jù)鉆桿進尺，當鉆頭接近護筒底部時，要特別注意將鉆進速度放至最慢擋位且調(diào)整泥漿相對密度，使護筒底部有足夠的泥漿護壁，防止護筒底部薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)坍孔。在鉆進過程中要控制進尺，輕壓、低擋慢速進行，施工中將鉆頭適當提起，防止出現(xiàn)鉆頭及鉆桿的質(zhì)量全部靠孔底承受，形成擴孔。接鉆桿前，待泥漿循環(huán)2～3 min后，并使反循環(huán)系統(tǒng)延續(xù)工作至孔底沉渣基本排凈，然后關(guān)閉泥漿泵，將鉆頭提離孔底，再加接鉆桿。此時需要仔細檢查鉆桿接頭的磨損及密封情況，以防止漏氣、漏水。

鉆進中不得隨意提動鉆具，孔壁不穩(wěn)定地層提升作業(yè)時一定要采取回灌措施，保持水頭高度以防坍孔。鉆進過程中要經(jīng)常檢查鉆機的水平情況，以此保證鉆桿的垂直度，確保成孔質(zhì)量。

保持孔內(nèi)水位并經(jīng)常檢查泥漿相對密度。在鉆進過程中，始終保持孔內(nèi)水位高于地下水位0.5 m以上。并控制鉆進，及時排渣、排漿，現(xiàn)場采用泥漿泵排漿，多余泥漿采用泥漿泵抽至泥漿池中循環(huán)利用，防止污染河水。

接換鉆桿或因其他原因短時停鉆再次開鉆時，應(yīng)按開孔時處理。若因特殊原因長時間停鉆時，應(yīng)提出鉆頭。接換鉆桿或提升鉆頭應(yīng)平穩(wěn)，防止沖撞護筒和護壁。

鉆孔作業(yè)應(yīng)分班連續(xù)進行，并詳細填寫施工記錄，交接班時應(yīng)交待鉆進情況及下一班注意事項。

經(jīng)常對鉆孔泥漿進行檢測和試驗，不合要求時應(yīng)隨時改正。要經(jīng)常注意地層情況，在地層變化處均應(yīng)撈取渣樣，判斷后記入記錄表中并與地質(zhì)剖面圖核對。