田繼源

【摘要】本文針對南通繞城高速公路深厚砂性土不利地質(zhì)進行橋梁鉆孔樁施工，采用泥砂分離技術(shù)如何控制泥漿性能，防止鉆孔樁樁底沉渣厚度超標(biāo)，提高施工效率及鉆孔樁實體質(zhì)量。

【關(guān)鍵字】泥砂分離機;砂性土;鉆孔樁

1 前言

南通繞城高速為交通強國試點項目，也是交通運輸部第一批平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目。項目區(qū)屬于長江三角洲平原地貌單元，地勢較平坦。區(qū)域地質(zhì)時代主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積黏性土、砂土為主，鉆孔樁范圍主要為粉砂夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉砂、粉細(xì)砂。南通繞城高速橋梁采用鉆孔樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁徑1.0～1.8m，樁長在45～80m之間，據(jù)南通地區(qū)以往施工經(jīng)驗在深厚砂性土層進行鉆孔樁施工過程中，泥漿含砂率較難控制，樁底沉渣厚度易超標(biāo)，鉆孔樁二清過程中反復(fù)清孔會造成孔壁坍塌。

泥砂分離機主要適用于現(xiàn)代基礎(chǔ)工程施工中采取泥漿固壁、循環(huán)鉆進工藝的大口徑樁基工程;適用于采用泥漿護壁，循環(huán)鉆進工藝的樁基工程（包括旋挖鉆、沖擊鉆等）、防滲墻工程（地連墻、雙輪銑）、泥水平衡法盾構(gòu)施工和泥水頂管施工的泥漿凈化。極大的提高廢棄泥漿重復(fù)利用率，避免了泥漿的隨意排放、降低施工成本，提高文明環(huán)保施工水平。

在鉆孔樁開始施工前，技術(shù)人員和機組人員根據(jù)以往施工經(jīng)驗，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，研究針對深厚砂性土質(zhì)的鉆孔樁施工方案，擬采用泥砂分離機改善泥漿性能，降低鉆孔樁循環(huán)泥漿過高的含砂率，提高鉆孔樁成孔質(zhì)量。

2 泥砂分離設(shè)備原理及選型

橋梁鉆孔樁采用反循環(huán)鉆機進行施工，在深厚砂性土層中采用泥砂分離機工藝改善泥漿性能。

2.1 泥砂分離機原理

反循環(huán)砂石泵抽吸出來的泥漿通過總進漿管（1），輸送到泥砂分離機的粗篩（2），經(jīng)過其振動篩選將粒徑在3mm以上的渣料分離出來。經(jīng)過粗篩篩選的泥漿進入泥砂分離機的儲漿槽（3），由泥砂分離機的渣漿泵（4）從槽內(nèi)抽吸泥漿，在泵的出口具有一定儲能的泥漿沿輸漿軟管從水力旋流器（5）進漿口切向射人，通過水力旋流器分選，粒徑微細(xì)的泥砂由旋流器下端的沉砂嘴排出落入細(xì)篩（6）。經(jīng)細(xì)篩脫水篩選后，較干燥的細(xì)碴料分離出來，經(jīng)過細(xì)篩篩選的泥漿再次返回儲漿槽內(nèi)。處理后的干凈泥漿從旋流器溢流管進入中儲箱（7），然后沿總出漿管輸送回孔。

2.2 泥砂分離機主要參數(shù)

常見的泥砂分離機根據(jù)每小時分離的泥漿能力分ZX-100、ZX-150、ZX-200、ZX-250、ZX-500等類型。泥砂分離機各項具體參數(shù)情況如下：

2.3 泥砂分離機選擇

施工現(xiàn)場依據(jù)泥漿池布置、樁長、樁徑、地質(zhì)、鉆機數(shù)量及成孔工藝選擇合適的泥砂分離機。選擇的泥砂分離機的分離能力應(yīng)滿足現(xiàn)場施工要求，確保施工過程中泥漿凈化池中泥漿含砂率不大于4%，清孔過程中泥漿池中泥漿含砂率不大于2%。在沒有可參考經(jīng)驗時，建議按照以下標(biāo)準(zhǔn)進行初步配置。

當(dāng)采用大型鉆孔機械施工，鉆孔樁成孔時間在10h左右時，每個泥漿池可配置一臺大型泥砂分離機，配合2～3臺鉆孔樁進行組合施工，也可達到相應(yīng)的目的，但各樁的鉆進時間段應(yīng)相互錯開。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 平面布置

橋梁處泥漿池每3排樁單獨設(shè)置一處泥漿凈化池和循環(huán)池。泥漿池設(shè)置應(yīng)遠離便道，縱向設(shè)置在兩排樁中心。泥漿池大小及尺寸根據(jù)泥漿總量確定，其中凈化池尺寸和循環(huán)池尺寸宜2：1，凈化池和循環(huán)池之間應(yīng)隔斷。

泥漿池旁邊設(shè)置泥砂分離機和砂土臨時堆場，便道和泥砂分離機之間設(shè)置支便道，用于挖機和渣土車進出。便道另一側(cè)延線路方向設(shè)置電纜、配電箱。

鉆孔樁施工前在循環(huán)池按照傳統(tǒng)方法制漿。制漿可采用黏土、膨潤土或化學(xué)造漿材料，制好的泥漿進行泥漿測試，滿足規(guī)范要求后方可開鉆。

3.2 泥砂分離機安裝

泥砂分離機安裝要求如下：

1）距離泥漿池較近，縮短泥漿泵管長度，保證泥漿輸送流暢，可設(shè)置在泥漿池端部或中部的外側(cè)。

2）泥砂分離機較重，設(shè)備安裝前需要平整場地，地質(zhì)較好時進行平整、碾壓。地基松軟時則應(yīng)鋪墊枕木或填筑碎石處理。

3）設(shè)備底座水平方向的傾斜度不超過1%。

3.3 交底及培訓(xùn)

項目部提前完成專項施工方案及作業(yè)指導(dǎo)書的編制，施工前組織相關(guān)人員培訓(xùn)、學(xué)習(xí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保施工人員熟練掌握施工工藝及安全、質(zhì)量環(huán)保要求。

做好施工作業(yè)人員的安全教育培訓(xùn)工作，新進場工人需進行工區(qū)、分部、班組三級安全教育培訓(xùn)。

特種作業(yè)人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗，項目部建立特種作業(yè)人員登記臺賬。

3.4 設(shè)備驗收及調(diào)試

根據(jù)施工方案、現(xiàn)場地質(zhì)及施工條件選用鉆孔樁機械、泥漿設(shè)備、泥砂分離機、發(fā)電機組、挖機和渣土車等。

檢查泥砂分離機以及鉆機的進、出泥漿接口的連接，防止正常運行過程中發(fā)生滲漏或脫落。

進場的機械設(shè)備在顯著位置懸掛操作規(guī)程牌，標(biāo)明機械名稱、型號種類、操作方法、保養(yǎng)要求、安全注意事項及特殊要求等。

設(shè)備正式啟用前，應(yīng)先不帶負(fù)荷啟動電器控制部分，檢測各級電器運作是否正常，空載動作正常后方能帶負(fù)荷進行調(diào)試，并觀測電壓表和電流表的工作數(shù)據(jù)正常后，設(shè)備才能正式啟動。

4 分離機操作和使用

4.1 泥砂分離機流程圖

采用泥砂分離機的鉆孔樁施工總體流程如下：

4.2 泥砂分離機管線布置

鉆孔樁施工中采用泥砂分離機分離泥砂工藝，泥漿池設(shè)置循環(huán)池和泥漿凈化池，兩個泥漿池相互隔斷。

泥砂分離機泥漿進管設(shè)置在泥漿凈化池中，泥砂分離機泥漿出管設(shè)置在泥漿循環(huán)池中，泥砂分離機的二次凈化裝置溢出泥漿二次進入泥漿池循環(huán)使用。

4.3 泥砂分離機操作和使用

在啟動設(shè)備前，需將電控柜支架的四顆聯(lián)接螺栓（M12×55）擰松，使之與電控柜的聯(lián)接處于松動狀態(tài)，以便于電控柜底部的四個隔振器在工作過程中起到隔振作用。

啟動順序：合上空氣開關(guān)，接通主電源→啟動振動篩→啟動渣漿泵→定期開啟反沖系統(tǒng)。

停止順序：停止泥漿供應(yīng)→處理儲漿槽內(nèi)的剩余泥漿→停止渣漿泵的運轉(zhuǎn)→脫水篩運轉(zhuǎn)直到旋流器內(nèi)空載→停止振動篩的運轉(zhuǎn)→剩余泥漿清理→清水運轉(zhuǎn)或清理。

4.4 質(zhì)量控制

鉆孔樁施工中采用泥砂分離機分離泥砂工藝，為了確保泥漿質(zhì)量，施工中需安排專人對泥砂分離機分離效果進行記錄，記錄的參數(shù)主要有泥砂分離機使用時間、進場泥砂分離機的泥漿參數(shù)、渣土分離量。

4.5 多臺機械同步施工

當(dāng)一個泥漿池配置多臺鉆機同步組合施工時，需根據(jù)鉆孔周期調(diào)整各臺鉆機鉆孔開始時間，錯開泥漿循環(huán)高峰期。

必要時進行泥砂分離機使用效率進行分析和評估，調(diào)整泥砂分離設(shè)備型號和鉆機組合。

4.6 鉆碴清理和處理

泥砂分離機分離的渣土采用挖機就近打堆、整理。臨時渣土可分層堆放，臨時堆放的渣土高度不超過3m。臨時堆放的渣土應(yīng)及時運至堆土場堆放。

5 泥砂分離機使用分析

5.1 鉆孔樁成孔功效分析

為驗證使用泥砂分離機后鉆孔樁成孔功效，方選取通啟運河大橋的七根鉆孔樁進行試樁，其中14-2#、13-3#、13-1#共3根樁采用常規(guī)泥漿工藝，10-6#、10-5#、10-4#、10-3#共4根樁使用泥砂分離機工藝，對施工全過程進行記錄，分析鉆孔樁施工中鉆進、清孔、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑等全過程功效。各鉆孔樁成孔功效記錄表如下：

從表3和圖6分析數(shù)據(jù)，采用了泥砂分離機后單根鉆孔樁完成總時間由32h減少至14.2h，采用了泥砂分離機后施工時間縮短明顯的是鉆進、清孔工序。

5.2 沉渣厚度對比

對采用常規(guī)泥漿工藝和采用泥砂分離機工藝的鉆孔樁一清和二清沉渣厚度進行記錄，鉆孔樁沉渣記錄表如下：

從表4和圖7數(shù)據(jù)可以看出，采用了泥砂分離機工藝后一清平均沉渣厚度變化不大，二清平均沉渣厚度由13.3cm減少至5.3cm，采用泥砂分離機后二清沉渣厚度明顯減小。

5.3 含砂率

現(xiàn)場對進出泥砂分離機的泥漿含砂率進行記錄，記錄如下：

經(jīng)過泥砂分離機分離后的泥漿含砂率均遠小于規(guī)范要求，能保證成孔和清孔質(zhì)量。

5.4 鉆渣和泥漿

對采用常規(guī)泥漿工藝和采用泥砂分離機工藝的鉆孔樁泥漿和渣土外運量記錄表，記錄表如下：

從表6數(shù)據(jù)可以看出，采用了泥砂分離機后泥漿數(shù)量總體減少30%，但增加渣土量30%。

6 結(jié)論及注意事項

6.1 結(jié)論

南通繞城高速公路在深厚砂性土層進行橋梁鉆孔樁試樁，采用泥砂分離機工藝后，泥漿性能明顯改善、成樁效率明顯提高，樁基檢測后均為I類樁，成功解決深厚砂土層中塌孔和沉渣厚度超標(biāo)等質(zhì)量問題，為項目創(chuàng)建平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目添磚加瓦。

1）采用了泥砂分離機后單根樁成樁效率提升明顯，減少了鉆孔樁機周轉(zhuǎn)時間，提高了經(jīng)濟效益。

2）采用了泥砂分離機后鉆孔樁孔底沉渣厚度明顯減少，減少樁頂浮漿，提高了鉆孔樁承載力和工程品質(zhì)。

3）采用泥砂分離機能減少泥漿棄運量，減少能耗，提高了公司安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)和綠色環(huán)保水平。

6.2 安全施工注意事項

臨時用電規(guī)劃、電箱設(shè)置必須滿足標(biāo)準(zhǔn)化要求。

施工現(xiàn)場的臨時用電，嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。

泥砂分離機使用前，必須安排廠家或?qū)I(yè)人員進行嚴(yán)格培訓(xùn)，使操作工人掌握泥砂分離機原理、操作規(guī)程，杜絕安全隱患，確保設(shè)備在安全狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。

設(shè)備正式啟用前，應(yīng)先不帶負(fù)荷啟動電器控制部分，檢測各級電器運作是否正常，空載動作正常后方能帶負(fù)荷進行調(diào)試，并觀測電壓表和電流表的工作數(shù)據(jù)正常后，設(shè)備才能正式啟動。

6.3 環(huán)保施工注意事項

鉆孔樁施工中采用泥砂分離機工藝，除保證泥漿不外溢以及泥漿處置措施符合環(huán)保要求外，還要對分離的渣土做好環(huán)保措施：

1）泥砂分離機開啟時，分離的渣土每隔2h采用挖機進行一次清理。

2）分離的渣土可就近打堆、整理，分層堆放。

3）當(dāng)施工現(xiàn)場臨時堆放的渣土裸露時間超過8h時，應(yīng)及時覆蓋6針密目網(wǎng)。

4）分離的渣土應(yīng)及時運至堆土場堆放，在鉆孔樁現(xiàn)場臨時堆放的渣土高度不超過3m;

6）運輸車輛應(yīng)配備頂棚或遮蓋物，裝運過程中應(yīng)對裝載物進行適量灑水，采取濕法操作。

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