论述桥梁桩基中正反循环回转法成孔技术

徐畅

摘要:随着我国经济快速增长，国家基础设施建设规模的不断扩大, 桥梁建设也的迅速发展，跨越深沟河流、地基上部土层较软的淤泥地带、沙滩公路修建的桥梁日益增多，桥梁下部结构桩基施工成孔的方法、钻进方式也各有不同，下文结合笔者的工作经验和相关的规范要求主要阐述了正、反循环回转法成孔的原理和特点。

关键词:桥梁工程；循环回转法；成孔技术；桩基

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

前言

钻孔灌注桩目前大量应用于铁路、公路、机场、房屋等行业，工艺日益成熟，适用面积越来越广。但是，在土建行业急剧增长的今天，施工过程中暴露出来的问题也日益增多，特别是在长三角地区的冲击平原上大量使用循环钻法施工工艺，往往遇到诸多问题。为了有效防止问题的出现，提高质量，减少损失，现将近年来的一些施工经验进行分享，以供同行参考。

1 正循环回转法成孔

正循环回钻是用泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出底部的钻头在回钻时将土层搅松成为钻渣，被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池净化，泥浆再循环使用，井孔壁靠水头和泥浆保护，采用本法由于钻渣的靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外，故对泥浆的质量要求较高。正循环回转法成孔工艺虽然也因钻机类型不同而有差异，但其差异并不很大。通常所用的正循环回转钻机的成孔工艺如下：

1.1 钻机就位

立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。启动卷扬机把钻盘吊起，垫方木于转盘底座下面，将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘，要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅锤线上，钻杆位置偏差不得大于2cm。在钻进过程中要经常检查转盘，如有倾斜或位移，应及时纠正。在放钻杆上端安装提引水龙头，在水龙头上端连接输浆胶管，将输浆胶管接到泥浆泵上，把提引水龙头吊环挂到起吊系统的滑轮吊钩上。取走转盘中心的方形套，启动卷扬机吊起方钻杆穿过转盘并牢固地联结到钻头，装好方形套夹住方钻杆，准备钻进。

1.2 初钻

先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻孔中一定数量后，方可开始钻进。接长钻杆时，先卸去方形套，提升方钻杆达到钻头与钻杆相连处露出转盘为止。用钻杆夹持器卡住钻头并支承于转盘，卸去方钻杆。然后吊起一节圆钻杆，连接于钻头，卸去夹持器，把圆钻杆连同钻头放入钻孔。当圆钻杆上端接近转盘时，照上述用夹持器支持圆钻杆，松吊绳，将方钻杆吊来与圆钻杆联结，撤去夹持器，把方钻杆降入转盘内并安好方心套，继续钻进。以后需要接长钻杆时，照以上步骤在方钻杆同圆钻杆之间加接圆钻杆即可，一直钻孔到需要深度为止。卸去时亦同样办理，只是把接长改为减短而已。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取尽快完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。

1.3 钻进时操作要点

1） 开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m 后，可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。2） 在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。宜选用尖底钻锥、中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进。3） 在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。易选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进。4） 在低液限粘土或卵、砾石夹土层中钻进时，因土层太硬，会引起钻锥跳动、蹩车、钻杆摆动加大和钻锥偏斜等现象，易使钻机因超负荷而损坏。宜采用低档慢速、优质泥浆、大泵量、两级钻进的方法钻进。5） 钻进过程中，每进尺5m～8m，应检查钻孔直径和竖直度。检查工具可用圆钢筋笼（外径D 等于设计桩径，高度为3D～4D） 吊入孔内，使圆笼中心与钻孔中心符合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。

1.4 泥浆补充与净化

开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失、应予补充。并应按前述泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。每钻进2m 或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与设计资料核对。

1.5 减压钻进

无论正、反循环回转钻深孔时，若从主吊钩以下的提引水龙头、钻杆到钻锥全部钻具重力都作用于钻孔底部，则细长的钻杆容易受压而弯曲，造成钻孔也随着弯曲，发生扩孔率较大的现象。为避免此现象须采取减压钻进，即将主吊钩稍提携一些，使孔底承受的钻压不超过钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80%，这样可使钻杆不受压力，而且还受一部分拉力，在整个钻进过程中因受拉而维持竖直状态，使钻锥回转平稳，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。钻压值一般按经验估计，直径1.1m 的孔最大钻压为20kN 左右，直径1.5m 的孔约为30kN～40kN，根据钻压值和上述80%的要求可算出配重块的质量。

1.6 劳动组织

正循环回转钻进每台班一般配备7～11 人，其中班长兼指挥、记录1 人，司机1 人，卷扬机司机1 人，泥浆泵机电工1～2 人，装卸钻杆及清渣3～6 人。

2 反循环回转成孔法

反循环回转法成孔原理和适用范围已如正循环。但其工作特点与正循环相反，泥浆由储浆池流入或注入钻孔，到孔底同钻渣混合，在真空泵配合或在空气吸泥机、水利喷射泵的抽吸力作用下，混合物进入钻锥的进渣口，由钻杆内腔吸上，再从出水控制阀经胶管排泄到沉淀池，净化后到储浆池循环使用。分为泵吸式反循环和空气吸升式（即气举式） 反循环回转方法。

2.1 反循环成孔特点

反循环与正循环相比，除了钻孔进度较快外（约快4～5 倍），还需用泥浆料（粘土） 少（土质如用清水头护壁时可完全不用粘土）、转盘所消耗动力较少、清孔时间较快等优点。

反循环的泵吸式与气举式及喷射式（射流式） 的比较：由于气举式反循环是利用送入压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱压力差有关。孔浅时供气压力不易建立，钻杆内水流上升速度低，排渣性能差，如果孔的深度小于7m，则吸升是无效的；孔深增大后，只要相应地增加供气量和供气压力，钻杆内水流就能获得理想的上升速度。孔深超过50m 后，即能保持较高而稳定的钻进效率。泵吸式反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆内的水流上升而形成反循环的。喷射式反循环是利用射流泵射出的水流产生负压使钻杆内的水流上升而形成反循环的。这两种方法驱动水流上升的压力一般不大于一个大气压。因此，浅孔时效率高，孔深大于80m 时效率降低较大。根据上述特点，为了提高钻进效率，充分利用各种反循环方式的最好工作孔段，有时可采用其中两种相结合的复合反循环方式。

2.2 反循环回转钻进的泥浆与供水设施

反循环回转钻进所需的泥浆沉淀池和储浆（或供水） 池应设在钻机排浆（渣） 口的同侧，与钻机的距离可根据地形决定，两池的总容积一般为钻孔完成后总排渣体积的1.2～2.0 倍。净化后的泥浆经流槽进入钻孔，同时有泥浆（或水） 从储浆池流入钻孔，使护筒内保持一定的水头高度。多余的泥浆（或水） 则从钻孔的溢浆口流回沉淀池，经沉淀后流进储浆（供水） 池。泵吸式反循环回转钻进泥浆相对密度不宜过大，超过1.3 时，泥石泵的抽吸能力降低，一般泥浆相对密度为1.1 以下为宜。气举式反循环回转钻进的泥浆相对密度也不宜过大，因为反循环回转钻进的泥浆只起护壁作用，相对密度过大一是浪费泥浆原料（如粘土、添加剂等），二是降低进度。