旋挖鉆孔灌注樁二次清孔工藝

高嚇密 （福建路橋建設有限公司，福建 福州 350000）

針對如何改進橋梁樁基清孔工藝，使清孔質量達到最佳理想效果。本文結合荊北高架橋工程實踐情況，對早期換漿正循環、常規的空壓機吹砂管反循環清孔法和本工程所用的空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔法分析與對比。綜合分析測定泥漿的各項指標和孔底沉渣情況，以此來判斷清孔的效果。

1 工程概況

荊北高架橋由西向東布置，沿線現狀多為城市主干道，擬建場區屬長江北岸二級階地地貌單元，地面高程一般在27.85～35.46m，沿線地勢較平坦。施工地區屬東亞副熱帶季風氣候，光照充足、熱量豐富、無霜期長。6月中旬～7月上旬為“梅雨期”。降水主要集中在4～9月，多年平均為840.4mm。土壤濕潤，地下水埋深較淺，屬典型的濕潤地區。高架橋樁基范圍內地層情況為：0～2m 是素填土、2～5m 是粉質黏土、5～21m 是細砂、21～35m是圓礫、35m以下是卵石。卵石呈中密狀，主要成份以石英巖砂巖、石英巖、黑色硅質巖。

2 施工操作流程

高架橋樁基以樁徑Ф1.3m和Ф1.5m陸地樁為主施工。共54個承臺，每個承臺6根樁，共324根樁。324根摩擦樁采用2臺ZR360C旋挖鉆機施工，25t汽車吊下放鋼筋籠，采用剛性導管法進行水下混凝土灌注。采用新型裝置帶有油氣桶壓力容器的螺桿式空氣壓縮機和分砂機組裝成的“黑旋風”汽車對樁底進行二次清孔。

3 空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔法

3.1 清孔原理

啟動空氣壓縮機，使儲氣桶里的壓力達到0.8MPa,將空氣壓縮輸入內徑為50mm，通過灌混凝土導管管內，到達樁底的風管,高壓空氣在樁基底部排出，孔內泥漿、沉渣因為管內、外液體的密度差,使之孔內泥漿、沉渣混和物沿導管向上運行,通過一頭與導管封頭連接，另一端與分砂機連接的內徑200mm的鋼絲網骨架塑料管排到分砂機進行分砂處理，處理過的泥漿完全滿足泥漿性能指標要求，保證泥漿質量，從分砂機另一端接口用內徑300mm的軟管流入樁孔,使泥漿凈化循環再利用。從風砂機吹出來的干泥砂直接清理出施工場地。

3.2 機械設備

設備名稱 型 號 備 注空壓機 JZ37 排氣量6.5m3/min;排氣壓力0.8MPa分砂機 JFS110 處理量80～110m3/h;含砂率0.1%～4%油氣桶 37KW-A1輕型卡車

3.3 工藝流程

①施工準備→樁位放樣→埋設護筒→旋挖鉆機就位鉆孔→清孔→成孔檢查→下放鋼筋籠→安裝導管→二次清孔→灌注水下混凝土→孔口圍護。

②旋挖鉆機施工樁基鉆孔達到設計標高后，進行第一次清孔，清孔后吊裝鋼筋籠，鋼筋籠采用25t汽車吊分段吊裝入孔，放達到設計標高后，固定牢固。鋼筋籠下放完畢后開始安裝導管，導管采用內徑Φ350型法蘭連接管，并進行水密性和承壓試驗。空壓機預先啟動，使之壓力表達到規定數值。與空壓機連接的高壓管道通過導管下放樁底，管道不能插入過深，也不宜插入過淺。將高壓管道的另一端從中引出與空壓機組連接，開啟輸氣閥門，使高壓氣流進入高壓管道內，管內高壓氣流強勢上襲，樁底產生負壓，使樁底泥漿和沉渣混合物順著導管，并與分砂機相接的200mm的鋼絲網骨架塑料管排到分砂機。手動電控箱啟動分砂機，實時觀察設備運行情況，分砂機把可以繼續使用的泥漿凈化循環再利用，把沉渣吹出可堆填的干泥。約1.5～2h后檢測泥漿各項指標,達到規范要求后灌注水下混凝土。

3.4 清孔后泥漿指標

序號 檢查項目 規定值或允許偏差 檢查方法和頻率1 泥漿比重 ≤1.1 泥漿比重計2 粘度 17～20s 黏度計3 含砂率 ＜2% 含砂量測定儀4 膠體率 ≥95% 膠體率測定瓶5 PH 8≤PH≤10；PH≥6.5 每樁檢查

4 常規清孔工藝

4.1 換漿正循環的優缺點

過去橋梁跨徑小，施工工藝落后，所以橋梁樁基設計常常以短樁或孔徑較小的樁為主。而樁基清孔受工藝限制，常使用的是正循環清孔法。利用流動泥漿膠體性的粘帶力，把樁孔中泥漿粘帶著沉渣，上浮流動排出樁孔。在挖出的泥漿溝內清渣，再流入沉淀池沉淀，達到清孔目。通過定期測定泥漿的各項指標判斷換漿清孔的效果。該工藝由于設備簡單，施工工序少，在早期施工中得到推廣。但由于清孔時間長，清孔不徹底，泥漿各項指標很難達到規范要求，容易形成塌孔。漸漸被空壓機吹砂管反循環清孔法代替。

4.2 空壓機吹砂管反循環清孔法

空壓機吹砂管反循環清孔法在針對換漿正循環缺點，改進清孔工藝，使樁基清孔有所提高。清孔時間縮短，也能適用于較深的樁基，清孔效果有效提高，減少塌孔、縮徑的機率。但該工藝設備較多，施工工序多。采用法蘭連接的吹砂管接頭，拆管時間較長，管卡連接容易掉管。且吹砂管管徑較小，孔底有粗渣時不能排出，達不到徹底清孔的目的。

5 空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔法優點

空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔法以清除樁底沉渣為目標，一次清孔只需1.5～2h，縮短清孔時間;設備簡單，集中裝置在一部車上面，機動靈活；施工工序少，操作簡單。沉渣經分砂機變成堆填的干泥，便于清理，從而整潔施工現場,利于環保。從而縮短樁基施工周期的作用。

①分砂機主要對沖孔、鉆孔等橋梁樁基基礎進行清孔處理，把可以繼續使用的泥漿凈化循環再利用，把樁底沉渣吹出堆填的干泥砂。減少環境污染，從而解決了施工中的廢漿沉渣處理等難題，降低施工成本，有利于工程安全文明施工。

②把油氣桶壓力容器、螺桿式空氣壓縮機和分砂機組裝在一部汽車，占地少，操作簡單，節約機械移動時間，加快樁基清孔時間。

③工序少、時間短、清孔效果好、質量保證，大大提高樁基清孔到灌注水下混凝土成樁的成功率。

6 結束語

空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔技術在本工程荊北快速公路K14+038～K15+769區段內的94#～100#樁基進行試驗，該區段內設計為摩擦樁，平均樁深40多m。經試驗證明，空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔工藝有效控制的樁基沉渣，泥漿得到循環利用，二次清孔各項指標達到規范要求。施工后的樁基驗收全部通過，評定結果達到Ⅰ類樁。同時清孔用時均在1.5～2h內，縮短樁基二次清孔時間，縮短了樁基成孔時間，保證質量,提高效率，給橋梁施工按合同規定的時間完工提供了質量、時間保證，帶來的良好經濟效果。因此，空氣壓縮機帶分砂機反循環清孔工藝在整個項目區段內所屬高架樁基施工過程推廣使用。