反循环钻成孔技术在公路桥梁桩基施工中的应用

2021-06-27饶柯邹卫雄

运输经理世界 2021年35期

饶柯、邹卫雄

（江西省公路工程有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

公路桥梁是重要的交通基础设施，在整个社会发展中有着非常重要的作用。当前我国的桥梁工程建设高速发展，桥梁施工技术水平也有了很大的提升。反循环成孔技术在桥梁桩基础的项目中发挥重要作用，可以全面提升桩基础结构的质量水平，但是也存在一定的缺陷。因此，需要综合分析反循环钻孔技术，以提升公路桥梁桩基础质量水平，促进现代交通事业发展。

1 反循环钻成孔技术特点

反循环钻成孔技术，主要应用于砂砾、淤泥质土、砂土、填土等地质条件，尤其是湿陷性黄土等。成孔环节，硬岩的条件下应用滚轮式钻头钻进施工，软岩则应用圆锥钻头。但是在大抛石层、大孤石层等条件下选择该技术，会降低施工效率。通过使用反循环钻成孔技术，一般都会直接把护筒放置桩顶上部，并且保证护筒的直径超过桩径的15%，地下水位比护筒水位低2m，孔壁静水压力为0.02MPa 以上，按照相应的要求分析孔壁坍塌的情况，确保套管结构达到完整性的要求。钻孔作业中，最好是应用旋转盘动钻头切削破碎岩土，应用冲洗液进行冲洗处理，使钻头的温度下降到规定的范围内。混合液与钻孔环节形成的钻渣，会出现负压的作用并提升到地面，将泥浆直接排放到沉淀池内后，液体再返回到净浆池。只要是冲洗液经过净化处理，再次提升到孔内，达到循环使用的效果[1]。

2 工程概况

某大桥项目的工程量巨大，其建设长度为3.81m、直径2m 桩基总量276 根。在桥梁建设中，其基础为钻孔桩结构，设计为摩擦桩的形式。技术人员分析研究，应用反循环钻成孔技术施工。

3 反循环钻成孔施工技术的应用要点

市政工程领域内，桥梁是关键性的组成部分，对改善交通环境有重要的意义，但是其施工复杂性高，对技术要求也非常高。当前所使用的反循环钻成孔的方式，要发挥出该技术的优势，分析了解技术特点，总结出施工流程，确定技术要点，为现场施工提供基础条件。从该工程来说，分析了解现场的地质条件，考虑到工程的实际情况，进行技术、经济方面的分析，确定采用反循环钻孔成孔技术。因为桩基长度较长，通过膨润土止浆施工，保证钻孔质量合格。根据设计方案要求，通过机械化方式在现场展开施工，声测管制作中，包含孔口对接作业，其利用套筒焊接方式施工。桩径为基础，基桩护筒内径大于该值20～30cm。成孔之后，桩体中心线的偏差控制在40mm 以内，倾斜率不超过1%。成桩的环节，防止杂物进入到护筒内，以免影响桩体的质量。浇筑混凝土之后，会经过初凝、终凝的环节，需要加强时间方面的控制，单桩的浇筑时间不超过24h，保证桩体结构的完整性合格。护筒埋设示意图，如图1所示。

图1 护筒埋设示意图

3.1 反循环回转钻进泥浆作业

结合现场的施工要求，设置泥浆沉淀池与储浆池，两者都需要设置在钻机排浆口相同一侧，按照按体积算取钻孔完成的排渣量1.2～2.0 倍将其作为总体的容量参数。通过净化处理后的泥浆进入到孔内，把护筒水头高度保持在合理的范围内；如果泥浆超出容量的要求，通过溢浆口溢出，并且再次汇集在沉淀池内，通过沉淀处理后进入到储浆池[2]。

3.2 钻进成孔

3.2.1 钻机就位

在钻机存放前，需要进行工作平台的设施达到完整性的要求，如果没有问题，需要及时安装钻机到规定位置上，并且做好底座与顶端的调节处理，达到稳定性的标准。检查钻进的水平与对中的状态，以基桩中心线为参照进行钻机位置的调节，保证两者的偏差控制在10mm 以内。准备工作结束后，上报监理工程师审查，合格后开始施工。

3.2.2 开钻

综合分析实际情况，发现钻头吸浆口容易发生堵塞的问题，现场施工需要提高钻头，保证和孔底距离有20～30cm；真空泵内注入适量清水，关闭出水控制阀与沉淀放水阀，确保密封性良好；开启真空管路阀门，保证线路的通畅性，在内部形成负压的状态，把水流引入到泥石泵内；随着钻入的进行，泥石泵内充满水之后即可关闭真空泵，开启泥石泵，保证压力达到0.2MPa 之后开启水控制阀，把内部的泥水直接排出去，快速的转入到沉淀池内，达到反循环运行的效果[3]；开启钻机，缓慢地进行钻进施工，保证整体结构的稳定性；开启水控制阀，随时关注压力参数值，当压力下降到0.2MPa 后接口关闭。

3.2.3 接长钻杆

一节钻杆钻进后暂停施工作业，将内部的沉渣清理干净，关闭泥石泵，连接钻杆；使用厚度为3～5mm的橡皮圈，保证接头和法兰盘连接的密封性，拧紧螺栓确保不会发生泄漏的问题。检查完毕后即可开始钻进施工。

3.2.4 控制钻速

钻孔进度和直径、土质、钻锥回转速度、泥浆密度等存在关系，通常钻孔直径2.2m 的情况，应用泵吸式反循环钻进的方式，结合不同土质条件，确定合适的钻进速度，达到运行的要求。结合现场情况，选择合适的控制速度，如果发现地质条件有较大的变化，应该及时做出速度调节，以保证稳定性标准。

3.3 人员配置

反循环钻的现场施工中，每一台钻机需要配置13人进行钻进施工，以达到正常运行的标准。在现场的施工作业中，人员的配置并不是固定的，要结合现场的具体条件做出改进和调整，以保证现场钻进施工符合要求。

3.4 混凝土灌注施工

最后一个环节为混凝土灌注，有着较高的复杂性，操作不当将容易给桩基的质量产生影响。根据现场施工的要求，选择合适的灌注机设备，在开始前进行全面的检查，保证没有出现问题的情况下开始灌注施工。具体来说，其主要包含下述几个要点：

一是使用C30 混凝土材料，水灰比为1∶0.74，坍落度为18～22cm。原材料质量管控中，选择应用P.O42.5 水泥材料，选择合适的砂石材料，加入必要的减水缓凝剂、粉煤灰等材料，经过充分的混合搅拌，形成初凝时间为4h 的混凝土材料[4]。混凝土生产环节，通过运输车按照规定的线路运输到作业现场。

二是灌注混凝土施工的过程中，导管下口和孔底的间距控制在40cm 以上，导管埋设的深度控制在1m左右。灌注施工需要保持连续进行，要随时应用探锤进行检测，达到混凝土位置的要求。根据掌握和了解的信息，做好导管埋设深度的调节。在孔内混凝土进入钢架约1～2m 的情况下，可以进行小幅度的提升导管，防止埋深超出标准的情况。桩顶部位薄弱的位置，为了保证施工的质量合格，一般需要在桩顶灌入0.5～1m 厚度的混凝土。

三是混凝土灌注的环节，需保持现场的沟通和交流，及时运输到指定地点，不会因为停机而阻碍施工。

3.5 成孔检测

钻孔施工中，需要及时清孔出渣作业，不会给钻孔施工产生任何的影响；钻孔达到规定深度的部位上，提升钻杆处理，检测孔深尺寸。反循环钻孔作业，钻孔达到设计深度后必须进行地质条件的检测。经过钻渣、地质柱状图的分析，检验地质条件是否符合要求。如果发现地质条件与设计要求是不同的，应该立即通知监理工程师进行检查，确认合适的方式进行处理。如果符合设计要求，可以选择应用JJC-1D 成孔检测仪进行检测工作，保证位置、倾斜度、孔径、孔深、沉淀厚度等符合要求。检查符合要求后，监理工程师验收处理。

4 施工注意事项

第一，钻孔速度控制。钻孔作业环节，结合土层条件、孔径、钻孔速度、浆液供应速度等确定钻孔速度。淤泥和淤泥质土内，要结合实际情况进行补浆处理，做好钻进的控制，通常为1m/min；松散岩石钻进速度为3m/h。

第二，旋转钻进施工。反循环钻机的方式，钻头下部刀盘旋转环节把岩土直接切割成渣土，根据渣土悬浮的特点，反循环经过流槽将泥浆传输到孔内，并且通过钻杆进行吸入处理，通过钻杆芯顶部或者转盘排出到沉淀池。

第三，测量钻进深度。在钻进环节应用测绳系测锤的方法，从孔底测量到护筒顶部或者转盘顶面，然后进行地面高度的测量，以确定钻进的深度尺寸[5]。第四，钻孔施工要采取连续作业的方式，做好现场的记录工作，必须要保证钻进施工的顺利进行，不会出现停止的情况。需要及时进行泥浆和钻机的检测，如果发现不符合要求，应该立即改正处理。钻孔环节，随时掌握主机地面以及支脚承载性能的特点，如果发现异常的情况，需要及时处理。钻孔作业中，如果发现停机的时间比较长，需要缓慢的提升钻头，并且逐步放入护筒内，防止发生塌孔的问题。钻孔到达规定深度后，检测孔径、孔位、孔形、孔深等，符合设计要求后填写终孔检验合格证，监理工程师批准后才能继续开展灌注作业。