雷斌叶坤李榛柴源
（深圳市工勘岩土工程有限公司，广东深圳 518026）
[摘要] 随着旋挖钻孔灌注桩的广泛应用，桩底沉渣过厚成为突出的质量通病。本文结合作者从事旋挖钻孔灌注桩的施工实践，分析了桩底沉渣过厚产生的原因，介绍了六种泥浆正循环、反循环、无循环清孔工艺方法，并对比分析了各种清孔工艺的特点，提出了旋挖桩清孔工艺的优化选择方法。 [关键词] 旋挖钻孔桩；孔底沉渣；清孔工艺；优化选择
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宁波溲疏1 引言
旋挖钻机具有机电一体化、钻孔速度快、入岩能力强、综合成本低、机动灵活、绿环保等显著特点，随着旋挖钻机整体性能的提升，以及旋挖钻具的不断改进，旋挖钻孔桩已广泛应用于桩基础工程施工。据不完全统计，目前在深圳及周边地区使用的旋挖钻机数量已超过上百台，完成的各类基桩数量已超过总量的40%，预计数年后其使用量还将大幅提高。
深圳桩基市场中旋挖钻机的大量推广应用只是在近些年，一大批国内外各种品牌、大小吨位、型号的系列旋挖钻机同时在使用，如：三一重工220、280、360、420Ⅱ，中联重科220、250、280、360A、420，土力机械60、65、70、80、100，宝峨20、25、30、40，徐工220、280、360、460，上海金泰25、30、36等，一大批重点项目的桩基工程均由旋挖桩机完成，如：国信金融大厦、中国人寿大厦、腾讯滨海大厦、百度大厦、阿里云大厦、阿里巴巴大厦、东门新苑、农科香堤绿洲家园、、动漫大厦、海王星辰大厦、百郦大厦等等。旋挖机的使用，加快了桩基施工进度，减少了泥浆使用量，节省了工程造价，提升了现场文明施工水平。
旋挖钻机自动化水平高，适应能力强。但受不同钻机的机械性能、人员操作水平、现场技术管理能力等存在的差异，特别是受场地地层条件的影响，加之行业尚未编制相关旋挖钻孔桩施工技规范，没有形成系统的工法研究，施工过程中大量的旋挖成桩的质量问题也随之产生，桩底沉渣过厚即是较普遍的质量通病之一。
桩底沉渣超标或过厚对桩基质量将产生严重的影响，主要体现在：沉渣过厚严重制约桩端承载力的发挥和增大桩的沉降位移，对桩基上层建筑整体结构安全会造成巨大不良隐患。鉴于以上问题，现行桩基规范对钻孔灌注桩孔底沉渣厚度提出了明确要求。在《建筑桩基技术规范》（94-2008）中，规定端承桩沉渣厚度≤50，摩擦桩沉渣厚度≤100，许多地方性行业规范也出台明确规定对此进行约
束。然而在实际施工中，由于对旋挖钻机操作人员培训不够，现场技术管理人员对施工工序把握不严，特别是受复杂地层的影响，造成桩底沉渣超标问题依然严峻。因此，如何在旋挖钻孔桩施工过程中预防桩孔沉渣的产生，合理选择桩孔的二次清孔工艺，保证孔底沉渣满足设计和规范要求，成为困扰业界对旋挖钻机的客观评价和使用前景。
本文结合深圳地区旋挖钻孔灌注桩施工情况，分析了旋挖桩孔底沉渣产生的原因，提出了几种有效的二次清孔方法，论述了不同清孔方法的特点，提出了综合优化选择的方法。
2 旋挖桩桩底沉渣原因分析及控制措施
旋挖钻孔灌注桩桩底沉渣可能产生于旋挖钻机施工的钻进成孔、安放钢筋笼、灌注混凝土等多个环节中，分析认为沉渣产生的原因大致分为以下几类：
2.1 桩孔孔壁塌落
2.1.1原因分析
桩孔孔口填土层不稳定塌落孔内；泥浆比重过低，悬浮能力差；提升钻具太快，形成孔内向上的抽吸作用；提钻时孔内泥浆液面下降，未及时补充孔内泥浆；钻具提放刮碰孔壁；下放钢筋笼刮碰孔壁；终孔后未及时灌注砼，孔壁浸泡时间过长。
2.1.2控制措施
孔口安放钢护筒保护孔口，护筒长度根据地层条件，适当加长；加大泥浆比重，提高泥浆的粘度，减少孔底沉淀；控制旋挖每回次进尺，严禁钻筒打满提钻，避免抽吸现场；钻具提高孔口前，及时补充孔内泥浆，保持泥浆液面高度；钻具提放时保持对中，慢提、慢放，防止刮碰；下放钢筋笼保持对中、垂直；终孔后及时灌注桩身混凝土，减少辅助作业时间。
2.2 泥浆沉淀
2.2.1原因分析
泥浆性能参数不合格，护壁效果不佳；灌注前等待时间过长，泥浆发生沉淀；泥浆含砂率高。
2.2.2控制措施
配制合适参数的泥浆，并及时检测、调整泥浆性能；缩短灌注等待时间，避免泥浆沉淀；设置泥浆沉淀池或者泥浆分离器将泥浆中泥砂沉淀分离，并调整泥浆性能。
2.3 钻孔残留
2.3.1原因分析
钻具钻底变形或者磨损过大，渣土泄露生成沉渣；钻底结构本身限制，如钻齿布置高度、间距等原因造成渣土残留过多生成沉渣。
2.3.2控制措施
选用合适钻具，经常检查钻底结构；减小旋转底和固定底间隙；及时补焊保径条，更换磨损严重的边齿；合理调整钻齿布置角度、间距；增加清渣次数，减少桩底残留。
2.4清孔工艺
311图钉
2.4.1原因分析
罗口袜清孔时的抽吸作用造成垮孔；清孔时泥浆性能不达标，沉渣无法携带出孔底；清孔工艺选择不合理，沉渣无法清除干净。
2.4.2控制措施
清孔时控制泵的抽吸力，减少对孔壁的冲击；清孔时换浆，并调整好泥浆性能指标；根据钻孔情况，选择适合的二次清孔工艺。
3 旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术
旋挖钻孔施工过程中应采取适当措施避免沉渣产生，在钢筋笼、灌注导管安放后，对沉渣过厚的桩孔，须选用合适的二次清孔工艺进行沉渣处理。二次清孔是在完成旋挖成孔、下入钢筋笼和灌注导管后，利用灌注导管清除孔底沉渣的关键工序。桩孔二次清孔工艺的合理选择，对清除孔底沉渣，保证桩身工程质量极其重要。
载重车目前，业内旋挖桩桩孔二次清孔技术按泥浆循环方式可分为以下三类：泥浆正循环清孔、反循环清孔和钻具无泥浆循环清孔。
3.1 泥浆正循环清孔
3.1.1 工艺原理
泥浆正循环清孔工艺是普遍采用的一种清孔方式，是由泥浆泵泵送的泥浆经过胶管，和孔口的灌注导
管连接，并把泥浆送到孔底；送到孔底的泥浆悬浮并携带孔底沉渣，再经过灌注导管和孔壁之间的环状空间返回地面，流入循环沟、沉淀池，然后进入泥浆池循环使用。
正循环二次清孔工艺原理见图1示。提金工艺
图1 正循环二次清孔原理示意图
3.1.2 清孔操作注意事项
泥浆正循环清渣运行时须注意以下事项：
（1）选择合适的泥浆泵，泥浆流量过大，对孔壁冲刷大，容易塌孔；泥浆流量小，沉渣上升速度慢，清渣效果差，耗费时间长。实际施工中，流量、扬程作为选择泥浆泵的依据，可根据桩孔直径大小配制功率在12～30之间的3泥浆泵。
（2）减少管道接口，避免管道直径剧烈变化、运行方向剧烈变化，减小泥浆循环系统中的沿程阻力和局部阻力消耗。
组合聚醚（3）泥浆循环过程中，泥浆循环系统中含有较多的粗颗粒或岩渣，会反复循环带入孔内，影响清孔效果。应定期对沉淀池、泥浆池废渣进行清理，可加大、加长泥浆循环沟，并派专人沟内捞渣。
（4）清孔过程中，根据清渣效果适时上下提放、左右移动导管，加快扰动孔底沉渣，以达到快速清渣的效果。
3.2 泥浆旋流器正循环清孔
3.1.1 工艺原理
为减少正循环二次清孔过程中泥浆中粗颗粒含量大，提高泥浆性能指标，缩短清孔时间，提升清孔效果，在泥浆正循环清孔系统中，引进了泥浆旋流器辅助清孔，即：在泥浆泵泵送泥浆入孔底的胶管上，在地面串联泥浆旋流器，在泥浆被泵入孔底前将泥浆中的粗颗粒排出，预先进行浆渣有效分离，保证优质泥浆进入孔底，减少岩渣的重复带入，并有效地提高了泥浆的携渣能力，大大缩短清孔时间，既提高工效，又保证清孔效果。泥浆旋流器二次清孔工艺平面布设见图2示。
图2 旋流器二次清孔原理示意图
3.1.2 清孔操作注意事项
泥浆旋流器正循环二次清孔凭借旋流装置对泥浆进行有效分离，其操作简便、分离效果好，是普通泥浆正循环清孔系统的升级工艺，是我公司拥有的实用新型专利技术，同时被评为2011年度深圳市工程建设市级工法、广东省工程建设省级工法，具有实用性、有效性，为二次清孔提供了新的可靠选择。
泥浆旋流器正循环二次清孔时应注意：
（1）派专人负责旋流器工作状态，观察排渣口是否堵塞；如出现旋流器进口部分吸入块石、牡蛎壳、水泥块等较大异物时，会使进浆速度降低，应及时清除。
（2）如果旋流器进口泥浆中的固相粗颗粒含量过高，或底流口阀门调节过小，会使旋流器过载，会导致底流口堵塞，可通过调节底部阀门，以保持底部排渣通畅。
（3）旋流器出渣口设置专门的排渣池，并及时进行清理排渣。
（4）旋流器的选择应和泥浆泵量相匹配。
3.3 泵吸反循环二次清孔
3.3.1 工艺原理
为保证清孔满足设计和规范要求，对大桩、深桩通常的做法是采用泥浆泵吸反循环工艺。泵吸反循环二次清孔是利用砂石泵的抽吸作用，在灌注导管内腔造成负压状态，在大气压力作用下，处在灌注导管和孔壁之间环状空间中的泥浆流向孔底，被吸入灌注导管内腔，随即上升至地面泥浆循环系统，经泥浆沉淀池沉淀处理后，再由泥浆池、泥浆循环沟流入孔内。
泵吸反循环二次清孔工作原理见图3示。
砂石泵
图3 泵吸反循环二次清孔原理示意图
3.3.2 清孔操作注意事项
采用泵吸反循环二次清孔具有抽吸能力强、清孔时间短、孔底干净的特点，但清孔时需注意：（1）清孔时需增加6反循环砂石泵，整体循环系统管路布设较复杂，反循环现场操作专业性较强，真空度的形成具有一定的难度。
（2）由于泵吸反循环砂石泵流量可达180m3，抽吸能力超强，形成的负压对孔壁稳定有一定的影响，对深厚淤泥、砂层厚的桩孔，应控制反循环流量。
（3）清孔时，应注意保持护筒内泥浆面的水头高度，保持回流入孔内的泥浆量和抽吸量平衡一
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