钻孔灌注桩反循环钻孔工艺研究.pdf

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1、塑三垫查。；。————————，—————————』曼曼』坚坠童————————————，———。——，—!!!!!12旦【文章编号]1673-0038{2013)09-0128-02钻孔灌注桩反循环钻孔工艺研究成卫松(福建省东辰岩土基础工程公司福建省福州市350001)摘要：钻孔灌注桩是目前桩基础设计中最常用的选择之一，其施工设备和技术近年取得了非常快的发展。但每种类型的设备和技术都有它的局限性，目前使用较多的是正循环钻孔，但其本身存在诸多缺陷，特别是施工长桩和大直径桩。反循环钻孔灌注桩虽然对设备和技术要求上更高，但可以很好的弥补正循环的不足。关键词：钻孔灌注桩；反循环钻；IL

2、-r-艺；研究前言钻孔灌注桩主要的质量通病是由于孔底沉渣和孔壁泥皮厚度过大而导致承载力降低。究其原因主要是在这个成孔过程中采取了高浓度、高密度泥浆介质(冲洗液)施工的结果。泵吸反循环的工作原理就是通过砂砾泵抽吸效应形成管内负压腔，在孔内液柱和大气压力的作用下，钻杆和孔壁所组成的环形空间内的冲洗液流向孔底，将钻头削切形成的钻渣带进钻杆腔，然后通过砂砾泵排放到地面沉淀池。钻渣经过沉淀后，冲洗液流向孔内，反循环形成。反循环和正循环之间的本质区别是沉渣冲洗运行方向和返渣的流速存在着较大的差距。反循环冲洗液携带钻渣快速进入小钻杆内腔后，可以比正循环上返速度高几十倍。1反循环钻进工艺根据钻探

3、水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度V。的1．2～1．3倍，即V．-(1．2～1．3)V。。反循环钻进钻渣在钻杆内运动，是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动，钻渣颗粒要占据一定液体断面，在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度v。计算公式为：VF3．1xklx[Drx(卧Rt)／(k2×r2)】此式中：v_——钻渣颗粒群悬浮速度(m／s)；研——颗粒群最大颗粒粒径(nO；R_—。钻渣颗粒的密度(kg／dm3)；R-冲洗液的密度(kg／dms)；k。——岩屑浓度系数；k。：0．9～1．1，浓度越大，k1越小；k广岩屑颗粒系数，k

4、2=l一1．1，球形颗粒为1，越不规则，k：的值越大。目前，大多数泵吸反循环钻管的内径为150mm。套用上述公式，假设单块钻渣最大颗粒粒径D。是120ram，钻渣颗粒密度R为2．1k鲥m3，冲洗液密度Ra为1．05kg／dm3，计算得出钻渣颗粒群悬浮速度V#1．02m／s。根据v产(1．2。1．3)v。计算，得出最低上返速度达到v。=1．33rigs，就可以将几何尺寸小于钻杆内径的钻渣排出。目前常用的8BS砂砾泵额定容量180m3／h，在满负荷运转时，冲洗液的上返速度可达2．83m／s，可以看出它的速度远远大于排渣所需的速度1．33m／s，所以钻杆内钻渣可有效吸附上来。正循环钻进

5、冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环形封闭空间后上返速度是很低的。尝试计算dp89mm管和(b800mm钻孔环形封闭的空间，冲洗液截面积为0．495m2。当采用两台600·128．型水泵并联送水，满排量时冲洗液的上返速度仅仅达到了O．04m／s，所以依据上述公式，正循环钻进只能依靠高浓度、高密度泥浆来进行悬浮排查钻渣。2钻孔灌注桩反循环钻孔施工的优点2．1具有较快的钻进速度钻头最有利的工作条件是被切割下来的岩土屑，能够立即从孔底送到地面，减少了二次破碎，不会影响钻进效率和加重对钻头的磨损。冲洗液携带钻渣的能力与介质的密度和其运动速度的平方成正比，所以对有效排渣产生显著影响的因素

6、是冲洗液的上返速度。钻孔桩施工时的土层大多为松散、颗粒差异又比较大的土层，所以钻进速度的快慢由排渣的速度决定。正、反循环两种钻进速度之间出现的差异随着钻孔直径和土层颗粒的增大而增大，一般地层和技术要求相同的情况下，反循环施工速度通常是正循环的2倍左右。反循环钻进过程也是清孔的过程，不但节省时间同时还保证孔底沉渣符合要求。机械钻进速度的提高和清孔时间的缩短促进施工效率的提高、成桩周期缩短，有效地提高了劳动生产率。2．2具有较广的适用范围反循环钻探在风化基岩、砂层、砾石层和基岩层进行工作，目前建设的直径为500．1800mm，深度不受限制的。2．3孔壁较为稳定。具有较好的成孔质量反循

7、环钻孔桩主要使用静水压力平衡地层压力保持孔壁的稳定。根据土力学的计算和大量的实践，只要孔壁压力在任何深度不小于0．2MPa，甚至在凝聚力差的砂层，使用处理的污泥(冲洗液)可还以保证钻孔不扩颈、不缩颈、不坍塌；反循环钻孔依据浇注混凝土记录的深度和混凝土的量，很计容易算孔径。计算结果表明，从上到下桩孔直径变化都是在有效控制的范围内。它可以有效地防止出现扩颈、缩颈和其它不良现象，并且避免了浪费混凝土。2．4降低施工成本根据配额，废物排运费占项目成本的8～10％。反循环钻头将岩土层切削成