循環鉆范文

導語：如何才能寫好一篇循環鉆，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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Abstract： Based on the Beijing-Shanghai high-speed rail four standard seven work area， the paper analyzes geological conditions， mechanical equipment， and construction situation， trying to explore the pile foundation construction method of coordinating reverse circulation drilling rig and percussion drill.

關鍵詞： 地質；鉆機；樁基

Key words： geological condition；drill；pile foundation

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）02-0100-02

0 引言

京滬高鐵四標七工區北起江蘇省徐州市，南至安徽省宿州市楊莊鄉蘇湖村，全長12.96km。施工段為濉河特大橋DK700+030～DK712+990段，共計3210根樁基，平均樁長45m左右。

1 工程地質條件

經過多次勘察揭示，根據其巖土特征的差異，橋址區的地層可分為：I、第四系全新統（alQ4）河流沖積相沉積的粉土、淤泥質黏土、黏土、粉質黏土、粉砂、細砂，持力層σ0=80～120Kpa；Ⅱ、上更新統（alQ3）河流沖積相沉積的黏土、粉質黏土、粉土、粉砂、角礫土，持力層σ0=160～450Kpa；Ⅲ、白堊系（K）砂巖，持力層σ0=300～500Kpa；IV、寒武系（∈）灰巖、泥質灰巖、泥灰巖，持力層σ0=500～800Kpa。

從設計圖紙統計2104根樁基進入白堊系（K）砂巖、泥質砂巖、砂礫巖、含礫砂巖層，持力層σ0=300～500Kpa；部分樁基進入寒武系（∈）灰巖層，持力層σ0=500～800Kpa。

2 機械設備

根據地質條件，選用機型設備有反循環鉆機、沖擊鉆。

反循環鉆機主要用于為持力層不大于500Kpa的樁基施工；沖擊鉆用于持力層大于500Kpa的樁基施工。

3 各種鉆機施工情況

3.1 反循環鉆機施工 反循環鉆機為加壓式鉆機，在鉆桿頂設加壓裝置，在未進入巖層時采用鉆桿自身的重量進行鉆進，在進入巖層后開始對鉆桿加壓進行鉆進。反循環鉆機采用膨潤土制漿，泥漿比重為1.12左右，在進入黏土層后，反循環鉆機自身可以造漿，在進入黏土層后可利用黏土造漿，泥漿比重控制在1.15左右。在施工時，反循環鉆機在未進入巖層時進尺約每小時10m左右，在進入巖層后，反循環鉆機進尺明顯變慢，基本上每小時只能進尺10cm～20cm，甚至有12小時鉆進30cm情況。入巖在1m～3m左右的樁基，反循環鉆機需施工4～5天才能成孔。包括澆筑砼，反循環鉆機成孔時間基本上為5天左右。

3.2 沖擊鉆施工 沖擊鉆鉆機為實心鉆頭，在粉土層及黏土層由于地質條件軟，開孔比較空難，提鉆不能太高，否則在鉆頭沖擊下很容易造成塌孔，開孔3m后，由于地質條件原因，考慮到埋鉆的可能，每次提鉆控制20cm左右，控制進尺。只有在進入巖層后方能正常鉆進。因此成孔所需時間長，基本上包括澆筑砼每根樁基需5～7天左右的時間。經過統計，入巖1m的巖層基本需要5天時間成孔，入巖3m的巖層需要7天時間才能成孔。因此，反循環鉆機在對未入巖的樁基施工時成孔時間段，在入巖后存在施工時間長、機械磨損等問題；沖擊鉆在樁基施工時存在開孔困難，在粉土層及黏土層時間長，容易造成埋鉆風險等問題。

4 兩種機械配合施工

考慮到每種鉆機單獨施工樁基存在的優缺點，因此考慮兩種機型綜合施工。采用反循環鉆機施工鉆進粉土層及黏土層，入巖后采用沖積鉆機施工。以便提高機械使用率，節省施工時間。

4.1 反循環施工 開鉆時宜低擋慢速鉆進，鉆至護筒以下1米后再以正常速度鉆進。使用反循環鉆機鉆孔，應將鉆頭提離孔底20厘米，待泥漿循環通暢后方可開鉆。

鉆進過程中及時濾渣，同時經常注意地層的變化，在地層的變化處均應撈取渣樣，判斷地質的類型，記入記錄表中，并與設計提供的地質剖面圖相對照，鉆渣樣應編號保存，以便分析備查。

根據地層情況及時調整泥漿性能，泥漿性能指標如下：

反循環鉆機泥漿比重為1.01～1.15。

粘度：一般地層16～22s，松散易坍地層19～28s。

含砂率：新制泥漿不大于4%。

膠體率：不小于95%。

PH值：大于6.5。

由于循環鉆機在黏土層能利用孔內黏土造漿，泥漿比重控制在1.15左右能保證，基本上1～2天可鉆至巖層。

鉆機入巖后進尺明顯變慢，當進尺每小時變為不足1m的時候，開始提鉆。提鉆后應及時使沖擊鉆就位，空孔的時間不宜過長。

4.2 沖擊鉆施工 沖擊鉆機可攜帶實心鉆頭與空心鉆頭。實心鉆頭比較笨重，而且沖擊力大，會對樁內泥漿護壁造成影響，嚴重的可能在沖擊過程中出現坍孔；空心鉆頭移動相對方便，而且相對實心鉆頭來講沖擊時對泥漿護壁影響小，對為持力層為500Kpa左右的巖層鉆進基本與實心鉆頭相同，因此在選擇沖擊鉆機鉆頭時宜使用空心鉆頭。應采用整套沖擊鉆機設備，避免使用雙筒卷揚機組成的簡易鉆具。為防止沖擊振動導致鄰孔孔壁坍塌或影響鄰孔已澆灌砼強度，應侍鄰孔砼抗壓強度達到2.5MA后方可開鉆。

泥漿性能指標如下：

泥漿比重：不大于1.2

粘度：一般地層16～22s，松散易坍地層19～28s。

含砂率：新制泥漿不大于4%。

膠體率：不小于95%。

PH值：大于6.5。

開鉆后控制進尺，使用短沖程鉆機，泥漿比重達到1.15以上后，開始正常鉆進。鉆進過程中每隔50cm留取渣樣。

經過統計，從巖層開始鉆進，沖擊鉆機對于入巖1m的樁基需要1天時間，對于入巖3m左右的樁基需要1～2天。

4.3 綜合比較 進過綜合比較，利用反循環鉆機與沖擊鉆配合施工，在持力層為500Kpa的地質情況下，能夠明顯的縮短樁基成孔時間，既能節約成本，也能縮短工期。

5 注意事項

循環鉆機與沖擊鉆機配合施工應注意以下事項：

5.1 泥漿比重：泥漿比重在粉土層與黏土層鉆孔中起著舉足輕重的作用。循環鉆機的護筒一般為1.5m左右，護筒下埋深度一般為1m～1.2m。在粉土層中鉆進過程中如果泥漿比重控制不當很容易造成坍孔。因此泥漿比重調制應該在1.15左右且緩慢進尺。循環鉆機換沖擊鉆后泥漿比重必須進行調整，由于循環鉆機在黏土層中鉆進時可以利用黏土造漿，在沖擊鉆施工時盡可能保證泥漿比重在1.15以上，防止應振動引起的坍孔。

5.2 黏土層鉆進：對具有一定的流塑性，鉆進時應放慢鉆進速度，檢測泥漿比重，鉆進時及時取樣，待通過流塑層后方可正常鉆進。

5.3 取樣：在鉆進過程中應及時取樣，每隔2m取土樣，在巖層變化處加密取樣。以便了解地質資料，隨時可以調整鉆機進尺。

5.4 泥漿的排放：循環鉆進與沖擊鉆都存在泥漿排放問題，泥漿池在開挖的時候盡可能開挖大些，建議開挖尺寸12m×9m×2.5m。在循環鉆機鉆進過程中應及時將鉆渣運出。

5.5 在沖擊鉆就位時應對鉆頭進行校正，鉆頭校正后方可開始鉆進，防止在換鉆機后對樁基垂直度造成影響。

參考文獻：

[1]王鳳龍，王洪家.沖擊反循環鉆機與沖擊鉆機成孔對比分析[J].北方交通，2012，（06）.

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【關鍵詞】樁；基礎；施工；工藝

鉆孔灌注樁因孔底沉渣和孔壁泥皮過厚往往導致承載力折減，形成上述質量通病的原因是該工藝采取了高濃度、高密度泥漿介質（沖洗液）施工的結果。為解決這個難題工程技術人員經過總結、探索，積極研究推廣鉆孔反循環制樁工藝。

泵吸反循環是通過砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內腔形成負壓，在孔內液柱和大氣壓的作用下，孔壁與環狀空間的沖洗液流向孔底，將鉆頭切削下來的鉆渣帶進鉆桿內腔，再經過砂石泵排至地面沉淀池內；沉淀鉆渣后，沖洗液流向孔內，形成反循環。反循環與正循環的本質區別在于沉渣的沖洗、上返流速存在巨大差異，反循環沖洗液攜帶鉆渣后迅速進入過水斷面較小的鉆桿內腔，可以獲得比正循環高出數十倍的上返速度。

根據鉆探水力學原理，沖洗液在鉆孔內的上返速度Va的1.2-1.3倍，即Va=（1.2-1.3）Vs。反循環鉆進鉆渣在鉆桿內運動，是形態各異的鉆渣群在有限的空間作懸浮運動，鉆渣顆粒要占據一定液體斷面，在這種特定條件下可以采用長春地質學院在利延哥爾公式基礎上進行實驗給出的公式計算顆粒懸浮速度Vs計算公式為：

Vs=3.1×k1×（ds×（rs-ra）/（k2×r2））的1/2次方

Vs-鉆渣顆粒群懸浮速度（m/s）

ds-顆粒群最大顆粒粒徑（m）

rs-鉆渣顆粒的密度（kg/dm3）

ra-沖洗液的密度（kg/dm3）

k1-巖屑濃度系數；k1=0.9-1.1，濃度越大，k1越??；

k2-巖屑顆粒系數，k2=1-1.1，球形顆粒為1，越不規則，k2的值越大。

目前，泵吸反循環鉆桿內徑大多數為150mm，用上述公式計算可知，塊狀為120mm，rs為2.1kg/dm3，ra為1.05kg/dm3，懸浮速度為1.02m/s，按照Va=（1.2-1.3）Vs計算，Va達到1.33m/s 就可以把幾何尺寸小于鉆桿內徑的鉆渣排除。目前常用8BS砂石泵額定排量為180m3/h，滿負荷時沖洗液上返流速可以達到2.83m/s，可以看出該速度遠大于鉆渣上返所需流速1.33m/s的要求，因此進入鉆桿內的鉆渣能夠被有效的抽吸上來。

而正循環鉆進沖洗液攜帶鉆渣后進入鉆桿與孔壁形成的環閉空間后上返速度是很低的。試計算φ89mm鉆桿與φ0.8m鉆孔的環閉空間，斷面積為0.495m2，當采用兩臺600型水泵并聯送水，滿排量時沖洗液的上返速度僅達到0.04m/s，根據上述公式可見正循環鉆進只有依靠高濃度高密度泥漿來懸浮鉆渣。

綜上所述，反循環本身所具有的特點，給提高成孔效率、成樁質量和綜合經濟效益等方面帶來一系列的好處。

1.鉆進速度與成樁效率有大幅度提高

鉆頭在工作時的最有利條件是被切割下來的巖土屑，立即能夠從孔底帶出并送到地面，這樣可以減少二次破碎，不會降低效率以及鉆頭的磨損。沖洗液攜帶鉆渣的能力正比例于介質的密度和其運動速度的平方，所以影響有效排渣的因素是沖洗液的上返速度。由于鉆孔樁施工的土層多為松散、顆粒差異又較大的土層，因此鉆進速度的高低主要取決于排渣的速度。

正、反循環兩種鉆進速度的差異，隨著鉆孔直徑以及土層顆粒的增大而增大，一般來說對于地層和技術要求相同的情況，反循環施工速度為正循環的2倍左右。

反循環鉆進過程就是清孔過程，不但節省了時間同時又可靠地保證孔底沉渣符合要求。機械鉆進速度的提高和清孔時間的縮短促進施工效率的提高、成樁周期縮短，有效地提高了勞動生產率。

2.孔壁穩定、成孔質量好

反循環鉆孔樁孔壁的穩定，主要是利用靜水壓力來平衡地層壓力維持孔壁的穩定。根據土力學計算以及大量實踐證明，只要保持孔壁任何深度處壓力不小于0.2Mpa，即使是在粘聚力較差的流沙層，使用經過處理的泥漿（沖洗液）也可以保持鉆孔不坍塌、不縮頸、不擴頸；反循環鉆孔根據澆注混凝土記錄時澆注深度與混凝土用量關系，很容易反算孔徑。計算結果表明由于孔壁穩定，從上到下孔壁的直徑都是在有效控制范圍之內。這樣就可以有效的防止縮頸、擴頸不良現象出現并避免混凝土的浪費。

3.混凝土澆注質量得到有效保證

灌注混凝土是保證成樁質量的關鍵工序，“斷樁”、“夾泥”、“堵管”等常見的灌注質量事故都與孔內混凝土上部壓力過大有一定關系。孔內壓力值與沖洗液的濃度、密度、粘度有直接的關系。正循環為了有效的排渣，選用的泥漿（沖洗液）密度高、濃度大，勢必造成孔內壓力大，這樣混凝土人導管排出的阻力增大，澆注困難；另外正循環鉆孔過程中因沖洗液濃度高、密度大所形成的過厚泥皮與孔底沉渣，很難從孔中完全清除，所以其中一部分在澆注過程中卷入沖洗液中更加大混凝土抬升的阻力，這種阻力在灌注臨近結束時更加明顯（筆者觀察此時孔內排出的泥漿密度、濃度明顯加大，流淌緩慢），若處理不當，很容易使臨近樁頂10m左右混凝土質量差、強度低，而該部分又是樁受力的關鍵位置。反循環成孔由于泥漿（沖洗液）密度、濃度、粘度都較低，形成泥皮較薄和鉆渣清理較為徹底，因此灌注較為順暢，樁頂泥漿少，樁身混凝土質量明顯提高。

4.提高單樁承載力，降低工程造價

單樁承載力的大小，取決于樁周土的摩阻力與樁底端承力，反循環鉆孔過程中形成的泥皮較薄從而使摩阻力增大，樁底沉渣清除較為徹底，無軟弱層從而提高端承力。根據對比試驗，一般反循環比正循環提高承載力10%-20%，因此單位承載力造價必然降低。

5.非運廢漿量減少，施工成本降低

根據定額，廢漿排運費約占工程成本8%-10%。反循環鉆頭切削的粘土土層成塊狀，隨即被吸入鉆桿內腔，也就是說鉆渣來不及水化就被排出孔外，廢漿量勢必減少；另液、渣分離較為簡單，這樣施工成本必然降低。

6.適應性廣

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關鍵詞 氣舉反循環；瓦斯抽放井；水井；地熱井

中圖分類號TE24 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）57-0150-02

1 氣舉反循環的發展史

20世紀60年代初期，我國地質、冶金等部門開始分別研制反循環鉆機。煤炭部門20世紀70年代初期成功的采用了氣舉反循環進行煤礦豎井鉆進。20世紀70年代到80年代初期，我國很多部門和單位都成功地利用氣舉反循環鉆進工藝進行各種鉆進。目前氣舉反循環鉆探技術己在我國許多個省市推廣，并推向國外市場，該技術最大鉆井深度達3 002m，洗井井深為3 200m。氣舉反循環鉆井己成為水井、地熱井、瓦斯排放井、煤層氣井施工的主要技術手段。

2 氣舉反循環設備及工作原理

2.1 氣舉反循環的設備

氣舉反循環設備包括：鉆機、鉆塔、空壓機、雙臂主動方鉆桿、氣水龍頭（氣盒子）、雙臂鉆桿（風管）、混合器、單臂鉆桿、鉆鋌或加重鉆桿、鉆頭（通常使用專用的三牙輪鉆頭）、振動篩、接手等。

2.2 氣舉反循環的工作原理

氣舉反循環是用空壓機將壓縮的空氣通過供氣管、氣盒子、雙臂主動方鉆桿、雙臂鉆桿的環狀空間送至鉆具中的混合室，然后進入雙臂鉆桿內管內，使其與內管里的沖洗液及巖屑巖粉混合，形成了比重小于沖洗液的混合物，使鉆桿內液柱壓力降低，在鉆桿內外形成壓力差；在鉆桿柱外側沖洗液壓力的作用下，鉆桿內的混合物上升，經排渣管排出孔外送至振動篩，振動篩將巖屑巖粉分離出來，沖洗液重新流至孔內形成循環。

壓縮空氣由混合室進入鉆桿內，與沖洗液混合形成氣泡，這種氣泡在上升過程中由于外界壓力逐漸減小而繼續膨脹，其膨脹功轉化為動能，提高了混合液上升的速度。氣舉反循環通常下部鉆具為單臂鉆桿，上部為雙臂鉆桿。在混合室以下，鉆桿內為固、液混合物，混合室以上為固、液、氣混合物。

3 氣舉反循環的應用及成果

3.1 在瓦斯抽放井中的應用及成果

3.1.1 工程概況

遼寧省紅菱煤礦施工的大口徑瓦斯抽放井，要求施工方做到鉆孔平直，孔底位移不能超過5m；套管與井壁之間的環空封固要好，防止上部含水層向井下漏水，保證井下安全。由于當地地層穩定不易坍塌，適合氣舉反循環鉆進，且此鉆井方法具有管路平直的優點，因此選用氣舉反循環鉆井。

3.1.2 鉆具組合及鉆進參數

本次施工主要鉆具組合為：一開采用φ445mm牙輪鉆頭、二開采用φ730mm牙輪鉆頭、φ178鉆鋌34.64m、φ203鉆鋌18.82m、φ127mm鉆桿538.94m、SHB-127/62雙臂鉆桿96.33m、主動方鉆桿11.75m、氣水龍頭、VF-4.5/25型空壓機。

3.1.3 取得的成果

采用氣舉反循環鉆井成功的完成了瓦斯抽放井工程。完井井徑730mm，井深720m，井底偏移僅2.8m，滿足設計要求；由于采用清水作為沖洗液，因此在下套管之前也不需要洗井，不僅縮短了工期也降低了成本。

3.2 在水井修井中的應用及成果

3.2.1 工程概況

天津市寧河北水源地的15眼水井完井后進行了大流量、大降深、長時間的抽水試驗，在抽水過程中有11眼水井出現水量減少的情況，抽水試驗結束后對15眼水井進行檢驗，分析是由于垮塌、掉塊、涌砂淤塞等所致。根據實際情況，結合各鉆探工藝的優點，選擇氣舉反循環鉆進技術進行修井。

3.2.2 鉆具組合及鉆進參數

本次施工主要鉆具組合為：φ311mm牙輪鉆頭、φ178鉆鋌18m、φ159鉆鋌36m、φ89mm鉆桿、SHB-127/70雙臂鉆桿90m~120m、φ108mm主動方鉆桿、氣水龍頭、3LC-4.5/25型空壓機。

3.2.3 取得的成果

與常規的正循環鉆進技術透掃十撈砂管撈砂方法相比，施工效率大幅度地提高，不僅減小了工人的勞動強度，而且井內安全未出現卡、埋事故，工期短；對水井的取水層無污染、堵塞，保證了水井的出水能力；水井透掃、撈砂后，各井又在取水層段下入了濾水管，經再次進行群井抽水試驗，出水量超過了原單井出水量的總和，亦超過了第一次群井抽水試驗的出水量。

4 氣舉反循環的優點

1）氣舉反循環的沖洗液上返流速快，能攜帶大粒徑的巖屑，減少了鉆頭重復作業，提高了鉆進效率和鉆頭的使用壽命；

2）與泵吸反循環和射流反循環相比，氣舉反循環可用于較深的鉆孔；

3）如果地層穩定不易垮塌，氣舉反循環可以直接用清水或地下水作為沖洗液，簡化泥漿系統，大大降低了成本，同時也達到了洗井的效果；

4）氣舉反循環鉆進井眼平直，不易堵塞，上返的混合物不經任何工作機械，設備磨損小；

5）氣舉反循環鉆進時，沖洗液攜帶的巖屑巖粉從鉆桿柱內上返到地表，不和井壁接觸，巖屑巖粉不會滲入可采層位，因此不會堵塞和污染可采層；

6）氣舉反循環鉆進成井質量好、輔助時間少、勞動強度低。

5 結論

氣舉反循環鉆進發展較晚，由于氣舉反循環鉆進效率高、孔底清潔、事故少、成本低、成井質量好等優點，近些年來發展迅速，并取得了很好的成果。 由于受沉沒系數的限制，氣舉反循環還不能勝任地表鉆進，因此，在開孔階段要選用其它鉆井工藝。在實際生產中要結合實際情況，合理的選擇鉆探工藝，在能達到要求的基礎上，可以選擇多種鉆探工藝完井，不僅提高工作效率，同時也能獲得更大的經濟效益。

參考文獻

[1]周金葵，李效新.鉆井工程[M].北京：石油工業出版社，2007.

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關鍵詞:氣盒子;密封;主軸;耐磨套;反循環鉆進

多工藝空氣反循環鉆進工藝以其鉆進速度快、排渣快捷干凈、能適應不穩定和復雜地層及節約成本等優點，在鉆探領域受到越來越多的青睞。多工藝空氣反循環鉆進主要包括空氣反循環鉆進和氣舉反循環鉆進，多工藝空氣反循環鉆進工藝的實施必須通過雙壁鉆具來實現，雙壁鉆具主要由水龍頭、氣盒子、雙壁鉆桿、氣水混合器及正反轉換裝置等組成。其中，氣盒子是多工藝空氣反循環鉆進用雙壁鉆具系統的重要組成鉆具，其使用效果在施工中也受到越來越多的重視，改進氣盒子結構，提高鉆進效率迫在眉睫。

1氣盒子的應用

多工藝空氣反循環鉆進中，壓縮空氣通過氣盒子進入雙壁鉆桿的環狀間隙，沿環狀間隙到達孔底鉆具，通過孔底鉆具流向雙壁鉆桿內管中，并攜帶巖屑從內管上返至地面。氣盒子是多工藝空氣反循環22鉆進重要連接部件，承擔了井下整套鉆具的重量和鉆進時的扭矩;同時，還為作為鉆井介質的高壓空氣提供進入雙壁鉆具環隙的進氣通道;此外，還是內管上返鉆渣的連接通道。由于當前使用的氣盒子大多存在著密封效果不好，主軸容易發生磨損等問題，難以滿足實際工作需要，因此，改進氣盒子的結構來保證施工勢在必行。

2氣盒子改進后的結構

改進后的氣盒子結構如下圖1所示。氣盒子空心結構的主軸側面設置有與外部進氣孔相通的進氣通道，另一端用于連通雙壁鉆桿的環狀間隙。內管位于主軸內部，內管外壁和主軸內壁與所圍成的環狀間隙形成進氣通道，內管內部形成出料通道，用于排出鉆井底部的廢料。耐磨套設置在主軸的外側，與主軸周向固定連接，耐磨套內壁與主軸外圓密封連接。氣室設置在耐磨套的外側，氣室內側的兩端與耐磨套外圓兩端通過密封圈分別密封連接，氣室的側面設置有與外部氣源相通的進氣孔，氣室內側沿周向設置有環形通道。密封圈軸向方向通過氣封支管固定，氣封支管上還設置有通氣孔，可以確保外部氣源通過氣封支管、耐磨套進入主軸內壁和內管外壁之間的環形空間。新型氣盒子實物照片見圖2。

3改進后新型氣盒子的特點

主軸的外軸內部和內管外壁形成進氣通道，內管內部為出料通道，并且將內管置于外軸內部的一端與外軸內壁之間密封安裝，結構簡單，易于實現，增加了氣盒子的實用性。利用對稱安裝的兩個密封圈對主軸和耐磨套之間進行密封，并且將氣封支管安裝在兩個密封圈之間，使氣封支管對密封圈起到支撐作用，從而使兩個密封圈不會發生偏移，保證良好的密封效果，進而提高氣盒子的可靠性。第一個密封圈遠離第二個密封圈的一側由氣室端蓋進行軸向定位，第二個密封圈遠離第一個密封圈的一側由氣室進行定位，兩個密封圈均實現了雙向的軸向定位，提高了密封圈定位的可靠性。利用氣室端蓋子口將第一個密封圈遠離第二個密封圈的一側擠緊，由于氣封支管在兩個密封圈之間起到了支撐作用，且第二個密封圈遠離第一個密封圈的一側有氣室對其進行支撐，使得兩個密封圈軸向被壓縮，使兩個密封圈徑向與耐磨套之間接觸的更為緊密，提高了密封效果。同時，通過調節氣室端蓋口壓緊程度可以使兩個密封圈即使在發生一定程度磨損后也能保證其密封效果，延長了氣盒子的使用壽命。軸承座與氣室通過氈圈密封，與耐磨套通過一個密封圈密封，與主軸通過一個O形圈密封，使軸承中的油不會進入氣室中，保持氣室清潔，進而保證壓縮氣體可以順利通過氣室。安裝時，先將耐磨套安裝在主軸上，主軸上安裝擋圈處凹槽的設置，為鍵提供了安裝空間，使鍵對主軸和耐磨套進行周向固定，使得主軸和耐磨套可同步轉動。擋圈和耐磨套之間通過螺栓緊固連接，利用彈性擋圈對鍵和耐磨套進行軸向定位，使得主軸和耐磨套轉動時，擋圈可以隨主軸和耐磨套同步轉動，主軸和擋圈之間不會發生相對轉動和松脫，從而保證主軸和耐磨套轉動時的軸向定位效果。

4結語

在現場施工應用中，新型氣盒子使用效果反饋很好，整體密封性可靠，且不用更換主軸，只需視情況更換耐磨套和密封圈，節約了維修的時間與成本。改進后的新型氣盒子結構已得到客戶的認可，并獲得國家實用新型專利，將逐漸得到更廣泛的應用。同時，密封質量更好、使用壽命更長的密封圈正在設計試制中，這種新型氣盒子將更加適應市場的需求，現場施工也將更方便快捷。

參考文獻:

［1］程林，滿國祥，朱立強，等．風管式氣舉反循環鉆具及其在大口徑鉆井施工中的應用［J］．探礦工程:巖土鉆掘工程，2014，41(3):44－47．

［2］吳智中．鉆井雙壁鉆具研制與應用［J］．石油鉆探技術，2007，35(2):46－47．

［3］程林，任立坤，王家一，等．氣舉反循環工藝在鉀鹽井施工及開采中的應用［J］．地質裝備，2016，17(4):29－32．

［4］李艷麗，王振志，李曉暉，等．正循環潛孔錘實施反循環鉆進雙壁鉆具配套研制［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2018，45(2):52－55．

［5］熊亮，張小連，熊菊秋，等．大口徑工程井氣舉反循環鉆進效率影響因素初探［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014(5):42－45，49．

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關鍵詞：回旋鉆孔灌注；工藝；處理措施

Abstract: With the development of highway bridges and high-rise buildings in the rapid development of our country, bored pile technology in China has also been considerable development, has accumulated rich experience in the construction, but the cyclotron under complicated geological conditions, drilling of bored pile and disease is still a problem, the Changchun City Yuanda pile experience in the construction of bridge engineering, measures to introduce the construction technology of cast-in-place bored pile cyclotron and underground hole collapse, for reference only.

Key words: cyclotron bored; technology; treatment measures

中圖分類號：U445.4 獻標識碼：文章編號：2095-2104（2013）1-0020-02

工程概況

長春市遠達大街跨長新路北三環路立交橋工程，橋梁全長781米，總寬度為26米，跨徑為3×（4×30）+2×20+（30+42+35）+3×（3×30），下部結構為摩擦灌注樁，共有232根，其中墩樁200根，樁徑1.5米，樁長16―32米；臺樁32根樁徑1米樁長21米。

工程地質情況及機具的選擇

2.1橋址處主要地質情況：

由于該橋梁位于城市郊區，人為和自然地質條件復雜。根據初步鉆探調查，地層基本情況為：第①―1層雜填土，第①―2層素填土，第②層粉質粘土，第③層有機質粉質粘土，第④層中粗沙，第⑤層泥巖全風化，第⑥層泥巖強風化，第⑦層泥巖中風化，第⑧層泥巖微風化。

2.2機具的選擇：

施工前對機具進行選擇，循環鉆鉆進速度快、成孔好、清孔干凈，但怕硬巖層及孤石、卵石；沖擊鉆適用廣泛，但速度慢、成孔質量不高。由于本工程位于伊通河沉積帶，經地質鉆探無硬巖層及孤石，結合考慮工期緊張，所以選擇循環鉆機。根據場地拆遷情況，進場鉆機12臺，同時進行施工。

3、循環鉆鉆孔樁施工工藝：

鉆孔灌注樁的施工順序為：恢復定線初步放樣平整場地布置泥漿池護筒埋設鉆孔成孔檢測清孔下鋼筋籠下導管砼澆注破樁頭成樁檢測。

3.1恢復定線：根據設計給出的水準點、導線點進行復測，確定準確數據。

3.2初步放樣：根據設計提供的導線點（經導線復測閉合后）及水準點用光電全站儀及水準儀定位，橋墩中線在橋軸線方向上的位置中誤差不應大于±50mm，成排成列放樣，放樣后用鋼尺校核。

3.3平整場地：施工前先排水、修路、清除樁基位置的建筑垃圾、雜草和淤泥，換填山皮土并刮平壓實，使施工機具順利進出，能保證鉆機在施工中平穩。

3.4護筒埋設：護筒埋設是重要一環，起到定位、導向，靠筒內水位和泥漿比重使孔內水壓大于外部水壓，防止塌孔，護筒內徑比樁經大150mm，護筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0―2.0m,護筒的埋設深度應根據設計要求或樁徑及水文地質情況確定，一般情況埋置深度宜為2―4m，有沖刷影響的河床，應沉入沖刷線以下不少于1.0―1.5m。本橋采用3m高護筒，壁厚4mm，采用挖坑埋設法，護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實，護筒頂高出地面0.3m，埋設時位置要準確，護筒要豎直。護筒中心豎直線應與樁中心線重合，平面允許誤差50mm，豎直線傾斜不大于1％，護筒頂部焊加強筋和吊耳，開出水口，鉆進過程中要經常檢查是否發生偏移和下沉，并及時糾正。

3.5鉆孔：分沖擊鉆和正反循環鉆，應按設計資料繪制的地質剖面圖，選用適當的鉆孔和泥漿，遠達大橋根據實際情況選用循環鉆。

3.5.1泥漿的配制：為保證在風化泥巖層的成孔質量和最終能將孔底清理干凈，對泥漿的比重與粘度制定了嚴格的指標，經過10余次的泥漿配比試驗，決定采用當地的黃粘土，泥漿配和比為 水：粘土：NaoH：CMC=1000：160：1.5：1.5。配制的泥漿比重為1.08―1.12；粘度19―22Pa.s；含砂率0.4％；PH值8―9，膠體率96％；靜切力1.2；失水率15ml。泥漿的好壞是成孔質量的重要保證之一，由于配置了高質量的泥漿，在長期停鉆的情況下，沉積物很少，此外，優質的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內泥漿外滲，大大減緩孔內水頭降低的速度，這也是使孔壁穩定的有效措施。

3.5.2循環鉆鉆孔注意事項

①    鉆機就位前，應對鉆孔前的各項準備工作進行檢查，包括主要機具設備的檢查和維修，鉆機就位后，應平穩，不得產生位移和沉陷，開孔的孔位必須準確。

②    沖錐的鋼絲繩同鋼護筒中心位置偏差不大于2cm，升降錐頭時要平穩，不得碰撞護壁和孔壁。

③    鉆孔作業必須連續，并作鉆孔施工記錄，經常對鉆孔泥漿進行檢測和試驗，不符合要求的隨時改正，注意補充新拌的好泥漿，在整個施工過程中，泥漿的損失較小，水頭始終保證在2m左右，有效地防止了孔壁坍塌，埋鉆頭的現象發生，確保了鉆孔樁的成孔質量和成孔速。

④    鉆進過程中，每進5―8尺檢查鉆孔直徑和豎直度，注意地層變化，在地層變化處撈取渣樣，判明后記入記錄表中并與地質剖面圖核對。根據實際地層變化采用相應的鉆進方式，在鉆至強風化泥巖層時，鉆進速度必須放慢，以確保成孔質量。

⑤    鉆管內的泥渣和泥漿經常倒出，在鉆孔排渣，提鉆頭除土或因故停鉆時，應保持孔內水頭和要求的泥漿指標。

3.6成孔檢測、清孔

3.6.1成孔檢測：成孔檢測一般包括孔的中心位置、傾斜度、鉆孔底標高、深度、直徑、護筒頂標高等。孔的中心位置應在±100mm范圍內，孔徑設計樁徑，傾斜度小于1％，孔深不小于設計規定。

3.6.2清孔

①    只有成孔檢測合格后才可清孔。清孔方法一般有換漿、抽漿、掏渣、空壓機噴射等。遠達大橋采用換漿方法，采用清潔漿液循環導出泥沙。

②    清孔指標有孔內泥漿性能指標及沉淀厚度，實際工作中通常只測泥漿比重1.03―1.1，沉淀厚度30cm，即滿足清孔標準。

③    鋼筋籠安放至設計標高后，如泥漿指標及沉淀厚度超出標準，應進行第二次清孔，直至達到標準。不能用加深鉆孔深度的方法代替清孔。

3.7鋼筋籠的制造和安放

3.7.1鋼筋籠的制作：為保證鋼筋籠安裝的垂直度和安裝效率，工地采取了平地整體胎膜長線法制造。每個鋼筋籠在胎膜上一次成形，杜絕了后期連接出現問題的概率，但須在局部位置增設加強鋼筋以保證整體剛度。全橋施工中未發生因鋼筋籠彎曲而插不到設計標高的現象。鋼筋籠的制造除滿足設計要求外，在骨架處設置控制保護層厚度的墊塊，豎向間距為2m，橫向周圍不少于4處，并在骨架頂端設吊環。制作后應盡快使用，如無法馬上使用的應做好防護措施防止長期放置產生的局部變形和銹蝕。

3.7.2鋼筋籠的安放：整個樁采用整體鋼筋籠。骨架下放時注意防止碰撞孔壁，放至孔內設計標高后將骨架吊環掛在孔口，并臨時與護筒口焊接牢固。

3.8下導管、灌注機具的準備、砼的配制

3.8.1下導管：原達大橋采用φ300mm鋼導管，使用前進行了水密、承壓和接頭抗拉等試驗。吊裝時導管應位于井孔中央，并應在灌注砼前進行升降試驗，應使位置居中，軸線順直，穩步沉放，防止卡掛鋼筋骨架和孔壁碰撞，導管下口到孔底的距離一般控制在25―40cm之間。導管上口設置儲料斗，儲料斗口中蓋鋼扳，掛細鋼絲，灌注時用吊車吊出。

3.8.2灌注機具的準備：本工程砼均采用商品砼，25t吊車1臺；砼運輸車3臺（滿足灌注樁在砼初凝時間內完成）；砼泵車1臺；導管、儲料斗；備用水泵以及吸泥機，高壓射水管等設備。為保持孔內水壓和及時處理灌注故障，備用發電機1臺。

3.9灌注水下砼及應注意事項：

3.9.1灌注水下砼是鉆孔樁施工的重要工序，必須經過成孔質量檢測和清孔檢測（包括泥漿指標和沉淀厚度檢測等）合格后，方可進行灌注工作，如沉淀量超標，應再次清孔，但應注意孔壁的穩定，防止塌孔。灌注的時間控制在初凝時間內2.5h。

3.9.2首批砼的數量必須保證導管初次埋深2m和填充導管底部的需要。遠達大橋因不同樁徑，首批砼數量各有不同，首批砼拌和物下落后，砼應連續灌注，在灌注過程中，導管的埋置深度宜控制在2―6m。

3.9.3砼拌和物運至灌注地點時，應檢查均勻性和坍落度等，如不符合要求，應立即返廠，不能使用。

3.9.4首批砼灌入孔底后，立即測探孔內砼面高度，計算出導管內埋置深度，如符合要求即可正常灌注，如發現導管大量進水，表現出現事故，按應急方法處理。

3.9.5灌注開始后，應緊湊、連續地進行，嚴禁中途停工。在灌注過程中，要防止砼拌和物從漏斗處掉入孔中，使泥漿內含有水泥而變稠凝結，而使測深不準確。灌注過程中應注意觀察管內砼下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內砼面高度，正確指揮導管的提升和拆除。

3.9.6導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升，如導管法蘭卡鋼筋骨架，可移動導管，使其脫開鋼筋骨架后，移到鉆孔中心。

3.9.7當導管提升到法蘭接頭露出孔口以上有一定高度，可拆除1節和2節導管，（視每節導管和工作平臺距孔口高度而定）。此時，暫停灌注，先取走漏斗，重新卡牢井口的導管，然后松開導管的接頭螺栓，同時將起吊導管用的釣鉤掛上待拆的導管上端的吊環，待螺栓全部拆除后，吊起待拆的導管，徐徐放在地上，然后將漏斗重新插入井口導管內，校好位置，繼續灌注。

3.9.8拆除導管動作要快，時間一般不宜超過15分鐘，要防止螺栓、橡膠墊和工具等掉入孔中，并注意安全。已拆下的管節要立即沖洗干凈，堆放整齊。

3.9.9在灌注過程中，當導管內砼不滿含有空氣時，后續砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊，擠出管節間的橡皮墊，而使導管漏水。

3.9.10當砼面升到鋼筋骨架下端時，為防止鋼筋骨架被砼頂托上升，可采取以下措施：盡量縮短砼總的灌注時間，防止頂層砼進入鋼筋骨架時，砼的流動性過小。當砼面接近和初進入鋼筋骨架時（1m左右），應保持較深埋管，并徐徐灌入，以減小砼從導管底口出來后向上的沖擊力，當孔內砼面進入鋼筋骨架底口4m以上時，適當提高導管，減少導管埋置深度（不得小于1m），以增加骨架在導管底口以下的埋置深度，從而增加砼對鋼筋骨架的握裹力。導管提升到高于骨架底部2m以上，即可恢復灌注速度。

3.9.11在灌注過程中，應防止污染環境。

3.9.12為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上灌一定高度，可按孔深，成孔方法，清孔方法查定。本橋根據實際情況確定為1m。

3.9.13處于地面及樁頂以上的井口整體式鋼性護筒，應在灌注完后立即拔出，處于地面以下護筒，需待砼抗壓強度達到5Mpa后方可拆除。

3.9.14在灌注將近結束時，由于導管內砼柱高度減小，超壓力降低，而導管處的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大，如出現砼頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀物，使灌注順利進行。在拔出最后一段長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管，形成泥心。

3.9.15在灌樁時，每根樁應做3組試塊，施工單位二組，監理一組，強度測試后，如不合格，要及時提出報告補救處理。

3.9.16有關砼灌注情況，各灌注時間，砼面的深度，導管埋深，導管拆除及發生的異?，F象應由專人進行記錄。

3.10破樁頭：由人工或汽鎬、電鎬進行，直至設計高程（包含插入承臺部分），要保持鋼筋的完整，樁頂基本平整、干凈。

3.11成樁檢測：

砼強度達到70％后可做樁基無破損檢測，用基樁動測儀和手提電腦，傳感器用橡皮泥粘在樁頂（破樁頭后樁頂清理干凈），用大錘在樁頂砸5下，在電腦中顯示聲波圖象，如振幅出現異常，說明有問題，需要經過專業檢測部門評定是否可用。

4、病害處理

4.1特殊地質病害：在下行第23―26號樁位處原設計為泥巖，實際開挖后發現該處自地面向下6米均為建筑垃圾，并且地下水深度僅0.5米；后經探訪調查此處原為水塘，舊城改造時填平建房。因此原設計3米護桶無法打入，并且在建筑垃圾中容易出現塌孔，無法保證施工質量。當時進行了2種方案的比較：

①頂進φ2.0m水泥砼管，通過建筑垃圾層，直至泥巖層,在其中進行鉆孔樁施工。

②將樁位處建筑垃圾挖除并降水，換填黃粘土，壓實沉降后正常鉆孔。

最后考慮以下幾條因素：

①計劃工期比較寬松；

②頂進水泥砼管需要專業施工隊伍；

③現場排水方便，當地土源充足。

通過經濟和技術分析，決定采用方案②。施工方案為在已探明地質不良樁位處，以泥巖最低點向外3米設工作面，然后放1:1.5坡，其目的為防止坡面塌方；因為現場挖掘機最大挖掘深度為3.5米，所以在距地面3米處設寬3米的工作平臺。并使用四臺6寸污水泵24小時不間斷抽水。

4.2樁身夾泥病害：16-3樁在成樁檢測時發現在2m處有樁身夾泥病害。隨后項目部組織技術專家現場分析成因，提出兩條解決方案：

①將缺陷樁鑿除再重新澆注；

②采用高壓噴射注漿法。

通過對現場實際情況的分析，由于斷樁位置較淺，現場場地開闊，故選用方案①。

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關鍵詞： 市政橋梁 樁基施工 反循環鉆成孔 常見問題 處理措施

1 前 言

近年來，隨著我國公路建設規模的進一步擴大，市政橋梁取得了前所未有的發展，其施工技術也有較大的提高，其中樁基施工尤為明顯。橋梁樁基多采用鉆孔灌注樁施工，且以反循環鉆進成孔較為常見，這種施工技術能較好解決鉆進速度，且排渣連續性好，它還具有最大的優點是孔壁護膜可較薄，但不減弱樁基的摩擦力。本人于2005~2006年期間所主持施工的順德蘇崗大橋工程正是成功地運用了這一施工技術，其樁基礎就是以反循環鉆進成孔。本文主要對市政橋梁樁基施工中運用反循環鉆成孔方法的施工特點、要點、優點、缺點、適用范圍、常見問題與處理方法進行了分析，以供同仁參考。

2 反循環鉆成孔的施工技術

2.1工程概況

蘇崗大橋工程是一座橋長428.8m，寬18.63m的大橋,樁基礎φ1000、φ1500鉆孔灌注樁，共132根，有效長度45~65m，樁端持力層為進入中風化巖層1.5D；樁基地質條件是：上覆為砂、砂礫、亞粘土等沉積層，下伏為花崗巖石。

2.2反循環鉆成孔灌注樁適用范圍及基本原理

反循環鉆成孔適用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂礫等地層;當進入軟巖時可采用圓錐式鉆頭;當進入硬巖時可采用滾輪式鉆頭。反循環鉆成孔不適用于自重濕陷性黃土層,也不宜用于無地下水的地層。對于大卵礫石層、大拋石層和大孤石層,反循環鉆進效率反而很低。

反循環鉆成孔施工法是在樁頂處設置護筒(其直徑比樁徑大15%左右),護筒內水位要高出自然地下水位2m以上,保持孔壁靜水壓力在0.02MPa以上,以保護孔壁不坍塌,省去切削套管。鉆機工作時,旋轉盤帶動鉆桿端部的鉆頭切削破碎巖土;鉆進沖洗液從鉆桿與孔壁間的環狀空間中流入孔底,冷卻鉆頭,并攜帶巖土鉆渣,混合液在負壓作用下從鉆桿內腔上升到地面溢進沉淀池后返回泥漿池中凈化,凈化后的沖洗液又返回孔內形成循環。

2.3施工程序

設置護筒安裝反循環鉆機鉆進,直至樁端持力層測定孔底沉渣并進行第1次處理孔底沉渣移走反循環鉆機測定孔壁插入鋼筋籠插入導管第2次處理孔底沉渣水下灌注混凝土,邊灌邊拔導管?；炷寥抗嘧⑼戤吅?拔出導管和護筒, 成樁。

2.4施工特點

(1)反循環施工法是在靜水壓力下進行鉆孔作業的, 故護筒的埋設是反循環施工作業中的關鍵之一。

(2)要使反循環施工法在無套管情況下不坍孔,必須具備5個條件:①確保孔壁周圍的靜水壓力在0.02MPa以上,護筒內的水位要高出地下水位2m以上。②泥漿造壁。在鉆進中,孔內泥漿一面循環,一面對孔壁形成1層泥漿膜。泥漿的作用是將鉆孔內不同土層中的空隙滲填密實,使孔內漏水減少到最低限度;保持孔內有一定水壓以穩定孔壁;延緩砂粒等懸浮顆粒的沉降,易于處理沉渣。③保持一定的泥漿比重。在粘土和粉土層中鉆進時泥漿比重取1.02～1.04;在砂和砂礫等容易坍孔的土層中鉆進時,必須使泥漿比重保持在1.05～1.08。④鉆進時保持孔內緩慢的泥漿流速。⑤保持適當的鉆進速度。鉆進速度同樁徑、鉆深、土質、鉆頭的種類與鉆速及揚水能力有關。在砂和砂礫層中鉆進需考慮泥膜形成所需的時間;在粘性土中鉆進則需考慮泥漿泵的能力并需防止泥漿濃度的增加。

(3)反循環鉆機的主體可在與旋轉盤離開30m處進行操作,這使得反循環法的應用更加方便。

(4)鉆進時鉆頭不需每次上下排棄鉆渣,只要在鉆頭上部逐節接長鉆桿(每節長度一般為3m),就可以進行深層鉆進,與其它的樁成孔法相比,越深越有利。

2.5施工要點

(1)規劃施工現場時,應首先考慮沖洗液循環、排水、清渣系統的安排,以保證反循環作業時,沖洗液循環通暢,污水排放徹底,鉆渣清除順利。

(2)在粘性小的土層中鉆進時,為保證要求的粘度、比重,可在泥漿中摻入MC(羧甲基纖維素鈉鹽)、膨潤土等材料; 成孔時,由于地下水稀釋等使泥漿比重減小時, 亦可添加膨潤土等材料。

(3)為使沖洗液凈化,清水鉆進時,鉆渣可在沉淀池內通過重力沉淀后予以清除;在泥漿鉆進時,宜使用多級振動篩、旋流除砂器或其它除渣裝置等進行機械除砂清渣。

(4)鉆頭吸水斷面應開敞、規整,減少流阻,以防碎磚塊、卵礫石等堆擠堵塞;鉆頭體吸口端距鉆頭底端高度不宜大于250mm;鉆頭體吸水口直徑宜略小于鉆桿內徑;碎磚、卵礫石等的尺寸不得大于鉆桿內徑的4/5。

(5)對于泵吸反循環鉆進方式,起動離心泵,待反循環正常后,才能開動鉆機慢速回轉下放鉆頭至孔底。開始鉆進時,應先輕壓慢轉,待鉆頭正常工作后,逐漸加大轉速,調整壓力,并使鉆頭吸口不產生堵水。

(6)氣舉反循環鉆進方式鉆進時,為了保證不堵吸渣口,應事先開空壓機送風吸泥, 然后開動動力頭,慢慢進給;停鉆時,要先停止鉆進,然后停止動力頭,最后停風。

(7)第1次孔底沉渣處理：終孔時停止鉆具回轉,將鉆頭提離孔底500～800mm,維持約1個孔容積量的沖洗液循環,并向孔中注入含砂量小于4%的新泥漿或清水,令鉆頭在原地空轉數十分鐘,直至達到清孔要求為止。維持反循環的時間,視孔底沉渣厚度、樁孔容積大小而定。

(8)第2次孔底沉渣處理：在灌注混凝土之前進行第2次沉渣處理,通常采用普通導管的空氣升液排渣法或空吸泵的反循環方式。

2.6反循環鉆成孔灌注樁優缺點

(1)優點: ①振動小,噪聲低;②可施工超大直徑(4.0m以上)、超大深度(100m以上)的樁;③用天然泥漿即可保護孔壁;④幾乎在各種土層和巖層中均可施工,采用特殊鉆頭可切削巖石;⑤可進行水上施工;⑥可在地下水位下厚細砂層(厚度5m以上)中鉆進;⑦鉆進速度較快。

(2)缺點：①很難在比鉆頭吸渣口徑大的卵石層或漂石中鉆進;②土層中有壓力較高的承壓水或地下水流時,成孔較困難;如果水壓頭和泥漿比重等管理不當,會引起坍孔;③切削出來的土砂中水分多,棄土困難;④廢泥水處理量大;⑤暫時架設的規模大。

2.7常遇問題與處理措施

反循環鉆成孔灌注樁施工中常遇問題有: 真空泵或灌注泵起動過程中的問題、在某些巖土層中進尺緩慢、鉆頭脫落、轉臺不能旋轉、孔壁坍塌、樁端持力層松動及垂直精度不良等。處理措施：①及時更換或補焊鉆頭，并向樁孔中回填片石，在鉆進面先用小沖程鉆進，然后逐漸加大到正常沖程，轉入正常鉆孔;②在溶洞頂板施鉆時應先用小沖程開孔，并注意旋轉鉆頭，溶洞開口后，要及時拋填片石和粘土塊填筑，逐漸進入正常鉆孔；③穿越溶洞時應改用小沖程鉆進，防止擊垮溶洞頂板，并準備好拖拉設施，系好滑車鋼絲繩，做好鉆機撤離準備。

3 施工效果

運用反循環鉆成孔施工方法, 孔底無沉渣，成孔效果好，成孔進度快，蘇崗大橋樁基工程施工進度比原計劃提前22天完成，有效降低了工程造價。

4 結 語

總之, 市政橋梁樁基采用反循環鉆進成孔，這種施工技術能較好解決鉆進速度，且排渣連續性好，它還具有最大的優點是孔壁護膜可較薄，但不減弱樁基的摩擦力。本文對市政橋梁樁基施工反循環鉆成孔技術進行了探討，這為我們在今后的橋梁樁基處治方法選擇時提供參考。

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【關鍵字】正循環鉆孔灌注樁、施工工藝、質量控制

前言：正循環鉆孔灌注樁在我國應用和發展已有半個世紀之久，充分表明了這是一類很有活力、適應性強、方興未艾的技術，但是發展的歷程中也伴隨著一些質量通病，影響施工質量。

一、鉆孔灌注樁施工方法

1、施工準備

（1）測量放樣，確定樁位中心線，在施工區域內，清理河床淤泥、雜物，施工區域用推土機填筑土方。平面尺寸按樁位中心線向外各放出3.5m，四周用壓路機整平碾壓密實。

（2）施工前，進行場地整平，在鉆機作業處鋪設路基鋼板，以免鉆機產生不均勻沉降。

2、樁位放樣

用全站儀進行鉆孔樁定位，定出鉆孔樁位置后設置好護樁，護樁不少于4個，然后施放樁位十字軸線，作為護筒埋設的控制線及鉆機就位對中，以及施工過程中復測樁位的依據。

3、埋設護筒

護筒有固定樁位，引導鉆頭方向，隔離地面水免其流入井孔，保護孔口不坍塌，并保證孔內水位（泥漿）高出地下水或施工水位一定高度，形成靜水壓力（水頭），以保護孔壁免于坍塌等作用。

護筒設置的一般要求

（1）護筒中心豎直線應與樁中心線重合，除設計另有規定外，平面允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于1%。干處可實測定位，水域可依靠導向架定位。

（2）旱地、筑島處護筒可采用挖埋設法，護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實。

（3）護筒連接處要求筒內無突出物，應耐拉、壓，不漏水。

4、鉆機就位

鉆機就位在護筒埋設完畢后再就位，機架就位時注意不碰撞保護樁。機架就位后要利用保護樁拉十字線，將機架正確對中，并調整機架水平，然后固定機架，保持機架平穩，避免在鉆孔過程中由于振動跑位。

5、泥漿制備

空鉆向孔中注入清水、備用粘土造漿，其性能指標應符合規范要求。鉆孔泥漿經常試驗，對不符合規定的泥漿，應及時調整。

6、鉆進

（1）正循環鉆進成孔

1）泥漿循環系統設置

在相臨兩個墩臺之間設一個泥漿循環池（長6m、寬2.5m、深2.5m）供應兩個墩臺基樁循環用，在橋跨之外統一規劃泥漿沉淀池（根據排漿數量確定）；出漿口開挖寬60cm，深50cm的泥漿槽，在泥漿池沉淀池處設過濾網。

2）鉆進參數

根據工程地質勘探報告結合工程所在地域確定鉆進速度。

7、成孔與終孔

（1）鉆孔過程中，詳細記錄施工進展情況，包括時間、高程、檔位、鉆頭、進尺情況等。

8、清孔

清孔采用換漿法，二次清孔，即成孔檢查合格后立即進行第一次清孔，并清除護筒上的泥皮；鋼筋籠下好灌注混凝土前，再次檢查沉淀層厚度、泥漿指標，若超過規定值，必須進行二次清孔，二次清孔合格后立即灌注混凝土。

9、鋼筋籠加工及就位

鋼筋籠應在鋼筋加工場制作，制作好的鋼筋骨架必須平整墊放。鋼筋籠每隔2～4.0m設置臨時十字加勁撐，以防變形；

10、下導管二次清孔

（1）導管選用：導管直徑按樁長、樁徑和每小時灌注的混凝土數量確定；導管的壁厚應滿足強度和剛度的要求，確?；炷涟踩嘧?。

（2）導管在使用前和使用一段時期后，應對其規格、質量和拼接構造進行認真檢查，并做拼接、過球、水密承壓、接頭抗拉等試驗，經常更換密封圈。

11、灌注水下砼

水下混凝土的強度、和易性、坍落度等應符合設計和規范的要求。拌和站有足夠的生產能力，灌注時間不得長于首批混凝土初凝時間，對于灌注時間較長的樁，應對混凝土的初凝時間進行特別設計。灌注前應檢查拌和站、料場、灌注現場的準備情況，確定各項準備工作就緒后方可進行。

二、施工中質量控制點的控制方法與控制措施

（一）控制方法

質量的過程控制主要是指在項目實施過程中對工程質量進行事前控制、過程中控制、事后評價和督促改進。

1、事前控制

1.1人員保障

人員的數量和素質應滿足工程需要和合同的規定。

1.2原材料控制和驗收

在開工前，施工單位應及時組織符合要求的材料進場，經自檢合格后報駐地監理組驗收并上報資料。

2、過程中控制

按照首件工程認可的有關規定，對關鍵性首件分項工程的實施實行認可，及時總結經驗、教訓，確定合理工序和管理人員、設備配備要求。

3、事后控制

在每道工序完成后及時對照工序質量目標做好工序自檢盒中間檢驗，發現不足及時，在后續工序、分項工程實施過程中加以改進，保證分項工程達到規定的質量目標，確保整個工程項目總體質量目標的實現。

（二）控制措施

為了保證分項工程質量達到規定的要求，針對本分項工程確定樁位坐標、垂直度、孔徑、清孔、鋼筋籠接頭和水下混凝土灌注為工序質量控制點。

1、樁位坐標控制

施工場地準備好后，應先復測業主所提供基線以及基點，在確認沒有錯誤的前提下，根據所給基線及基點確定出樁點，用鋼釬標記已確定出的樁位，并用護筒埋設進行保護，護筒安置需牢固確定，護筒中心應于樁位重合。

2、垂直度的控制

根據規范規定灌注樁成孔垂直度不得超過樁身長度的1 %。否則將影響橋體的荷載分布，進而影響整個橋梁的使用壽命。

2.1造成成孔垂直度超標的原因如下：

（1） 筑島土料碾壓不實，或在雨后施工，鉆孔機械施工由于振動致使機械發生傾斜。

（2） 場地不平，鉆機鉆孔前未進行超平，以至于鉆桿不直，造成鉆孔傾斜。

2.2防治措施

（1）針對以上原因，采取以下防治措施：作好場地平整工作，松軟場地及時進行分層碾壓處理；雨季施工現場采取排水措施，防止鉆孔處表面積水；鉆機左右兩側增加調整裝置，開鉆前從兩個方向校正鉆桿的垂直度，鉆頭尖部一定要對準樁位，對中誤差嚴格控制在d/ 6 ，且≥200 mm。并在鉆孔時，經常校正鉆機的垂直度。

3、孔徑的控制，防止縮徑

3.1成因

關于成孔的擴徑問題，在上述兩個問題中均產生不同程度的擴徑，值得補充的是地下流砂。地下流砂一般是在承壓水的作用下，鉆機破壞了原有的平衡系統使承壓水帶動細砂產生流動形成的，也是造成擴徑甚至塌孔的主要原因。

3.2防治措施

在實際施工中，要實地分析擴徑的原因，采取正確措施。如果是地下流砂的原因，則通過采用反循環鉆機，減慢成孔速度增加護壁泥漿的濃度以及外水頭壓力的辦法，來預防孔壁坍塌造成的擴孔。

4、清孔質量

清孔要分兩次進行。首次是成孔結束后，讓鉆桿轉而不進尺供漿對孔底進行沖洗排渣，盡量使沉渣厚度小于設計或規范要求。第二次清孔是在下放鋼筋籠和導管后，在導管口加悶蓋注入高壓泥漿進行清孔，使沉渣厚度小于設計或規范要求為止。應重視混凝土灌注前的清孔。灌注前抽吸2min后，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥漿的抽吸作用使得一部分沉渣、沉淤上浮，而且短時間內不會沉淀。此時灌注混凝土，混凝土墜落的巨大沖擊力還能濺除最后殘余的部分沉渣和沉淤，可基本上將孔底沉渣清除干凈。嚴禁采用加深孔底深度的方法代替清孔。

5、鋼筋籠接頭質量

在進行鋼筋籠的加工與安裝時應注意控制以下幾點：①鋼筋焊接前應試焊，合格后才能進行鋼筋籠正式焊接，焊工必須持證上崗操作；②鋼筋質量必須進行檢驗，合格后應按設計進行加工。焊條型號應與鋼筋規格相適應；③搭接電弧焊時，兩鋼筋搭接端應先折向一側，使兩焊接筋軸線一致。

6、水下混凝土灌注質量

鉆孔灌注樁是采用不同的鉆孔方法， 在土中形成一定直徑的井孔， 達到設計標高后， 將鋼筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土， 成為樁基礎的一種工藝。成孔后的混凝土灌注施工是保證樁質量的關鍵環節， 必須把可能出現的問題考慮周全， 預防可能發生的質量通病。

6.1導管進水

1）、現象

灌注樁首次灌注混凝土時， 孔內泥漿及水從導管下口灌入導管； 灌注中， 導管接頭處進水； 灌注中， 提升導管過量； 孔內水和泥漿從導管下口涌入導管等現象。

2）、原因分析

（1） 首次灌注混凝土時， 由于灌滿導管和導管下口至樁孔底部間隙所需的混凝土總量計算不當， 使首灌的混凝土不能埋住導管下口，而是全部沖出導管以外， 造成導管底口進水事故。

（2） 灌注混凝土中， 由于未連續灌注， 在導管內產生氣囊， 當又一次聚集大量的混凝土拌和物猛灌時， 導管內氣囊產生高壓； 將兩節導管間加入的封水橡皮墊擠出， 致使導管接口漏空而進水。

（3） 由于接頭不嚴密， 水從接口處漏入導管。

（4） 測深時， 誤判造成導管提升過量， 致使導管底口脫離孔內混凝土液面， 使水進入。

3）、治理方法

首灌底口進水和灌注中導管提升過量的進水， 一旦發生， 停止灌注。利用導管作吸泥管， 以空氣吸泥法， 將已灌注的混凝土拌和物全部吸出。針對發生原因， 予以糾正后， 重新灌注混凝土。

6.2、導管堵管

1）、現象

導管已提升很高， 導管底口埋入混凝土接近1 m。但是灌注在導管中的混凝土仍不能涌翻上來。

2）、原因分析

（1） 由于各種原因使混凝土離析， 粗骨料集中而造成導管堵塞。

（2） 由于灌注時間持續過長， 最初灌注的混凝土已初凝， 增大了管內混凝土下落的阻力， 使混凝土堵管。

3）、治理方法

灌注開始不久發生堵管時， 可用長桿沖、搗或用振動器振動導管。若無效果， 拔出導管， 用空氣吸泥機或抓斗將已灌入孔底的混凝土清除， 換新導管， 準備足夠量的混凝土， 重新灌注。

6.3鋼筋籠在灌注混凝土時上浮

1）、現象

鋼筋籠入孔， 雖已加以固定， 但在孔內灌注混凝土時，鋼筋籠向上浮移。

2）、原因分析

混凝土由漏斗順導管向下灌注時， 混凝土的位能產生一種頂托力。該種頂托力隨灌注時混凝土位能的大小， 灌注速度的快慢， 首批混凝土的流動度， 首批混凝土的表面標高大小而變化。

3）、預防措施

（1） 鋼筋骨架上端在孔口處與護筒相接固定。

（2） 灌注中， 當混凝土表面接近鋼筋籠底時， 應放慢混凝土灌注速度， 并應使導管保持較大埋深， 使導管底口與鋼筋籠底端間保持較大距離， 以便減小對鋼筋籠的沖擊。

（3） 混凝土液面進入鋼筋籠一定深度后， 應適當提導管， 使鋼筋籠在導管下口有一定埋深。但注意導管埋入混凝土表面應不小于2 m。

6.4灌注混凝土時樁孔坍孔

1）、現象

灌注水下混凝土過程中， 發現護筒內泥漿水位忽然上升溢出護筒， 隨即驟降并冒出氣泡， 為坍孔征兆。如用測深錘探測混凝土面與原深度相差很多時， 可確定為坍孔。

2）、原因分析

（1） 灌注混凝土過程中， 孔內外水頭未能保持一定高差。在潮汐地區， 沒有采取措施來穩定孔內水位。

（2） 護筒刃腳周圍漏水； 孔外堆放重物或有機械振動，使孔壁在灌注混凝土時坍孔。

（3） 導管卡掛鋼筋籠及堵管時， 均易發生坍孔。

3）、治理方法

（1） 灌注混凝土過程中， 要采取各種措施來穩定孔內水位， 還要防止護筒及孔壁漏水。

（2） 用吸泥機吸出坍入孔內的泥土， 同時保持或加大水頭高度， 如不再坍孔， 可繼續灌注。

（3） 如用上法處治， 坍孔應不停時， 或坍孔部位較深，宜將導管、鋼筋籠拔出， 回填粘土， 重新鉆孔。

6.5、埋導管事故

1）、現象

導管從已灌入孔內的混凝土中提升費勁， 甚至拔不出，造成埋管事故。

2）、原因分析

（1） 灌注過程中， 由于導管埋入混凝土過深， 一般往往大于6 m。

（2） 由于各種原因， 導管在埋深過大情況下（≥15m的時候），而且未及時提升， 部分混凝土初凝， 抱住導管。

3）、治理方法

（1） 埋導管時， 用鏈式滑車、千斤頂、卷揚機、挖掘機、鏟車等設備進行試拔。

（2） 若拔不出時， 按斷樁處理。

6.6、樁頭澆注高度短缺

1）、現象

已澆注的樁身混凝土， 沒有達到設計樁頂標高再加上50～100cm 的高度。

2）、原因分析

（1） 混凝土灌注后期， 灌注混凝土產生的超壓力減小，此時導管埋深較小。由于探測時， 儀器不精確， 或將過稠的漿渣、坍落土層誤判為混凝土表面。

（2） 測錘及吊索不標準， 手感不明顯， 未沉至混凝土表面， 誤判已到要求標高， 造成過早拔出導管， 終止灌注。

3）、治理方法

（1） 盡量采用準確的水下混凝土表面測探儀， 提高判斷的精確度。當使用標準的測探錘檢測時， 可在灌注接近結束時， 用取樣盒等容器直接取樣， 鑒定良好混凝土面的位置。

（2） 對于水下灌注的柱身混凝土， 為防止剔樁頭造成樁頭短澆事故， 必須在設計樁頂標高之上， 增加50～100cm 的高度， 低限值用于泥漿比重小的、灌注過程正常的樁；高限值用于發生過堵管、坍孔等灌注不順的樁。

（三）結束語

施工中實踐表明、正循環鉆孔灌注樁的施工是一個綜合性的過程，對施工工藝質量控制等方面都做了大量工作。盡管有些質量通病是不可避免的，但是只要把控好過程控制，加強質量控制，各質量通病會明顯減少。

參考文獻：

[1] 公路工程質量檢驗評定標準（JTG F80/1-2004）

[2] 公路橋涵施工技術規范（JTJ 041-2000）

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一、螺桿鉆的結構

螺桿鉆主要由上接頭、旁通閥、定子、轉子、過水接頭、軸承總成及下接頭組成。

1、旁通閥的結構與作用

結構：旁通閥主要由本體、閥套、閥芯、彈簧、彈簧擋圈、絲堵、篩板等組成。

作用：a、防止下鉆或接單根時因環形空間液體密度較大，液體倒流到鉆具內，造成轉子倒轉及松扣現象。b、防止含鉆屑的洗井液進入定子腔內卡死鉆具。c、防止鉆具內的意外井噴。d、起鉆時可泄出鉆柱內的洗井液。

2、馬達總成的結構與作用

結構：馬達總成由定子和轉子組成。定子是經過精加工的鋼筒內硫化一層具有雙頭或多頭螺旋腔的剛體橡膠套。轉子是一根單頭或多頭螺旋鋼軸，用合金鋼加工成形后，表面鍍一層有利于防腐和耐磨的硬鉻，并通過鍍鉻來控制定子和轉子的配合間隙。

作用：把泵入的修井液的液壓能驅動轉子轉動，為鉆頭破碎巖石提供旋轉機械能。馬達總成是螺桿鉆具的動力源。

3、傳動軸總成

傳動軸總成是螺桿鉆具的重要部件之一，它的壽命決定了螺桿鉆具總體壽命。傳動軸總成用于傳遞鉆壓、扭矩和修井液。

二、螺桿鉆鉆水泥塞的特點

優點：操作簡便、勞動強度低、對套管磨損小。

缺點：扭矩小、強度低，要求塞面無任何微小落物，對套管要求較高，對于通井有遇阻的井不能使用螺桿鉆。

三、作業準備

管柱準備。井場配備符合鉆塞要求的入井管柱（通常配備Φ88.9加厚油管；Φ88.9平式油管；Φ73.02加厚油管及Φ73.02平式油管）。入井前認真檢查、丈量復核，丈量誤差不大于0.2‰。

鉆磨工具。井場備有符合設計要求鉆磨工具（其外徑小于套管內徑6～8mm）；鉆磨工具入井前精確測量鉆頭外徑、長度和接頭螺紋類型尺寸等數據，并繪制示意圖。一般鉆灰塞選用五刃磨鞋、平底磨鞋、刮刀鉆頭（包括魚尾刮刀鉆頭、領眼刮刀鉆頭、三刮刀鉆頭）、三牙輪鉆頭、尖鉆頭（普通鉆頭、十字鉆頭、偏心鉆頭）等。

螺桿鉆。一般選擇Φ100mm普通螺桿鉆，考慮鉆塞井段較大，所鉆水泥塞可能較堅硬（比如所謂老塞），可選擇大扭矩螺桿鉆。特殊情況下，如果受井眼尺寸限制，下小直徑螺桿鉆，原則是螺桿鉆順利通過井眼的情況下寧大毋小，原因是小螺桿鉆易彎曲變形，內卡，造成不能工作。

設備準備。作業設備的提升和循環動力系統狀況良好，運轉正常。

井筒準備。下通井管柱通井至塞面位置（通井規小于套管內徑6～8mm）進行通井，洗井；保證井眼暢通，水泥塞面準確并無落物；井口應安裝防噴器，做好防井噴工作。

修井液準備?，F場備足井筒容積1.5～2.0倍修井液（通常使用清水）。

現場備足井筒容積1.5～2.0倍修井液，通常選用清水或無固相修井液。從節約成本方面考慮，一般情況下使用清水作為修井液；從保護油氣層方面出發，應選用無固相修井液，加入一些粘土防膨脹劑等材料，保護油氣層；水泥塞下部為高壓油氣層，除配備必要的井控設備外，應考慮在修井液中添加家中材料；水泥塞上部或下部有低壓油氣層時，是否考慮加入泡沫劑等，降低修井液液柱壓力，保證鉆塞時建立循環。此外，為了提高修井液攜帶鉆屑能力，適當加入一些增粘劑。注意：使用螺桿鉆鉆水泥塞不應使用鹽水等修井液，防止腐蝕螺桿鉆內不膠皮，造成螺桿鉆報廢。

四、鉆水泥塞作業程序

入井檢查：地面檢查螺桿鉆具轉動部分靈活程度。方法：用1200m管鉗固定螺桿鉆具殼體，再用900mm管鉗卡住轉動部分，一只手輕壓正轉，能轉動即可。檢查螺桿鉆旁通閥活塞是否靈活；連接泵注設備開泵。先小排量，然后逐漸增大到正常排量，觀察螺桿鉆具的工作情況，檢查旁通閥是否能自動打開或關閉，芯軸轉動是否靈活，一切正常后，方可下鉆。

下鉆具：鉆具組合自下而上依次為：鉆頭（磨鞋）+螺桿鉆具+提升短節+緩沖器+井下過濾器+提升短節+油管（鉆柱）。根據現場情況，組合鉆具課適當增減。下油管5根后，井口裝好自封封井器，防止小件工具從環空落入井內，再繼續下入鉆具。下鉆過程中要平穩操作，下鉆遇阻不得硬砸硬壓，補課頓鉆或將鉆具直接坐入境地下鉆過程中要平穩操作，要控制下放速度，一般以10m/min為宜，以防止倒抽贓物堵死鉆頭和螺桿鉆具。下鉆途中可適當開泵頂通水眼，但時間不宜過長，或每下500米向鉆柱內灌注清潔洗井液一次。下鉆具距水泥塞面5m 以上停止下放，連接鉆水泥塞施工地面循環管線。注意：地面管線中要接好地面過濾器。

3、鉆進施工

（1）下鉆具至水泥塞面5m，，先正循環，排量300L/min，循環液到達井底循環正常后再加大排量。正常鉆進時，保持鉆壓5～10kN均勻平穩鉆進，水泥車排量以500～600L/min為宜，且保持排量，最大排量不得超過1200L/min。

（2）每鉆進3～5m滑眼一次，鉆完一個單根上提下放劃眼兩次并循環一周后停泵（循環20min以上）

（3）接完單根后，繼續開泵鉆水泥塞，重復步驟（1）、（2）。

（4）水泥塞鉆完后，用干凈修井液充分循環洗井2周以上，替出井內鉆屑。

4、起出井內鉆具

5、下入通井、刮削工具至設計深度，清除套管壁殘留的水泥。

6、用壓井液替出井內修井液（現場用清水，這個工序可省略。）

7、起出管柱，裝好井口，進行下步施工作業。

注：使用過程中應注意的問題

不得長時間懸空循環，不得壓死循環。鉆頭遇卡時不得轉動管柱，防止螺桿水帽倒扣，芯軸落井。井口應安裝自封封井器，防止小件物品落井。上水池和回水沉淀池要分開使用，返出的洗井液應沉淀后方可使用。接單根前及完鉆后應充分洗井，使井內無鉆屑。鉆進中泵壓下降，排除地面因素之外，可能是鉆具刺漏、旁通閥孔刺壞或螺桿殼體倒扣，應立即起鉆。鉆進中泵壓突然升高，可能馬達、傳動軸卡死或鉆頭水眼堵，此時不能反洗井，應立即起鉆。

六、注意事項

質量注意事項：下井工具符合設計要求，管柱組合清楚，并有記錄和示意圖。管柱螺紋應密封，上扣扭矩符合要求。鉆塞前保證塞面數據準確，干凈、無落物。每鉆進3～5m劃眼一次。鉆進過程中應防止損傷套管。使用螺桿鉆具時，修井液必須清潔無金屬雜質。鉆進時施加鉆壓不要太猛，一般控制在5～10kN。排量為500～600L/min。處理好修井液，含砂量不得大于1%。鉆穿水泥塞或至設計深度后，用通井規通井至設計深度，清除井壁殘留水泥，并用1.5倍井筒容積的干凈修井液徹底洗井。起下鉆具速度均勻、平穩。

安全注意事項：作業時井口有專人指揮，協調工作。起下鉆具時井口要有井控裝置。施工時裝合格的拉力表或指鐘表。在鉆水泥塞過程中，如果出現反轉，應立即上提或減小鉆壓。鉆進無進尺時應停鉆并提鉆分析原因，采取措施。接換單根之前必須充分循環，防止鉆屑卡鉆。所鉆塞下為射開高壓層時，應做好防噴工作。上水池和回水沉淀池要分開使用。水龍帶及活動彎頭，必須拴好保險繩并掛在游動滑車大鉤上。

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關鍵詞：鉆孔樁;方法;適用范圍;優缺點

中圖分類號：U448文獻標識碼： A

1引言

橋梁鉆孔灌注樁是采用不同的鉆（挖）孔方法，在地層中按要求形成一定形狀（斷面）的井孔，達到設計標高后，將鋼筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土（有地下水時灌注水下混凝土）成為樁基礎的一種工藝。

目前，我國鐵路、公路橋梁樁基成孔的常用方法有螺旋鉆孔、正循環回轉鉆孔、反循環回轉鉆孔、沖抓鉆孔、沖擊鉆成孔等方法，以上各種鉆孔方法的機具，都有著各自的優缺點和適用范圍。

2鉆孔方法和原理

根據井孔中土（鉆渣）的取出方法不同，鉆孔的方法和原理可分為以下幾種：

（1）螺旋鉆孔

螺旋鉆成孔多屬于干作業法，無需任何護壁措施。成孔方法和原理隨螺旋鉆具的長短而有所不同。長螺旋鉆機的整個鉆具，即鉆頭和鉆桿都帶有螺旋葉片，鉆孔時在樁位處就地切削土層，被切土塊、鉆屑隨鉆頭旋轉，沿著帶有長螺旋葉片的鉆桿上升，輸送到出土器后，自動排出孔外，然后裝車運走，其成孔工藝具有良好的連續性。短螺旋鉆機的鉆具只在臨近鉆頭2m~3m內裝置帶螺旋葉片的鉆桿，在樁位處切削土層，被切土塊、鉆屑隨鉆頭旋轉，沿著有少量螺旋葉片的鉆桿上升，積聚在短螺旋葉片上，形成“土柱”，此后靠提鉆、反轉、甩土，將鉆屑撒落在孔周，一般每鉆進0.5m~1.0m,就要提鉆甩土一次。

（2）正循環回轉鉆孔

用泥漿以高壓通過鉆機的空心鉆桿，從鉆桿底部射出，底部的鉆頭（鉆錐）在回轉時將土層攪松成鉆渣，被泥漿懸浮，隨著泥漿上升而溢出流到井外的泥漿溜槽，經過沉淀池沉淀凈化，泥漿再循環使用。井孔壁靠水頭和泥漿保護。采用本法由于鉆渣得靠泥漿懸浮才能上升攜帶排除孔外，故對泥漿的質量要求較高。

（3）反循環回轉鉆孔

同正循環相反，泥漿由鉆桿外流（注）入井孔，用真空泵或其他方法（如空氣吸泥機等）將鉆渣從鉆桿中吸出。由于鉆桿內徑較井孔直徑小得多，故鉆桿內泥水上升速度較正循環快得多，就是清水也可以把鉆渣帶上頂端流到泥漿沉淀池，凈化后泥漿可循環使用。本法的泥漿只起輔助護壁作用，其質量要求較低。但如鉆深孔或易坍土層，則仍需用高質量泥漿。

（4）沖抓鉆孔

用沖抓錐張開抓瓣沖入土石中，然后收緊錐瓣繩，抓瓣便將土抓入錐中，提升沖抓錐出井孔，松繩開瓣將土卸掉。井壁保護同回轉鉆孔法。還有將鋼套管沉至設計標高保護井壁的，灌注混凝土時將鋼套管拔出，稱為全套管（護筒）護壁沖抓成孔。

（5）沖擊鉆孔

沖擊鉆機分為實心錐和空心錐兩種。

①實心錐沖擊鉆機。用沖擊式裝置或卷揚機提升實心鉆錐，上下往復沖擊，將土石劈裂、劈碎，部分被擠入井壁之內。由泥漿懸浮鉆渣，使鉆錐每次都能沖擊到孔底新土層。沖擊一定時間后，放入掏渣筒掏渣，提出孔外倒掉。本法泥漿一方面起懸浮鉆渣作用，另一方面起護壁作用。

②空心錐沖擊鉆機。其鉆孔原理與實心錐沖擊機相同。只是因其鉆錐是空心的，在上下往復沖擊時，其錐尖刮刀將孔底沖碎，而且已沖碎的鉆渣可以從錐底進入空心錐管內。沖擊一定時間后，將鉆錐提出，倒掉錐內的鉆渣，再將鉆錐放入井底繼續沖擊鉆進。

3各種鉆（挖）孔方法的適用范圍

各種鉆（挖）孔方法適用的范圍，與土層、孔徑、孔深、需否泥漿懸浮鉆渣以及鉆機的構造、功率大小有關，也與施工隊伍的經濟技術實力及管理水平有關。

（1）螺旋鉆適用范圍：

①一般使用在粘性土、砂類土、含少量砂礫石、卵石（含量少于30%，粒徑小于10cm）的土等土層；孔徑一般在（40~80）cm用長螺旋、（150~300）cm用短螺旋；孔深一般在（12~30）m用長螺旋、（40~80）m用短螺旋。

②泥漿作用：干作業、不需要泥漿

（2）正循環回轉鉆適用范圍：

①在粘性土，粉砂、細、中、粗砂，含少量礫石、卵石（含量少于20%）的土、軟巖等土層；孔徑在（80~300）cm；孔深（30~100）m。

②泥漿作用：浮懸鉆渣并護壁

（3）反循環回轉機適用范圍：

①在粘性土、砂類土、含少量礫石、卵石（含量少于20%，粒徑小于鉆桿內徑2/3）的土等土層；孔徑在（80~300）cm；孔深如用真空泵小于35m，用空氣吸泥機可達到65m用氣舉式可達120m。

②泥漿作用：護壁

（4）沖抓鉆適用范圍：

①一般在淤泥、腐殖土、密實性粘性土、砂類土、砂礫石、卵石等土層；孔徑一般在（100~200）cm；孔深適用于小于20m(大于20米時進度慢)。

②泥漿作用：護壁

（5）沖擊鉆適用范圍：

①實心錐在粘性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、較軟巖石等土層；空心錐在粘性土、砂類土、礫石、松散卵石等土層，孔徑實心錐在（80~120）cm；空心錐（管錐）在（60~150）m，孔深一般小于50m。

②泥漿作用：浮懸鉆渣并護壁

4 各種鉆孔方法的優缺點

（1）螺旋鉆

優點：

①設備簡單，易于搬遷，施工方便

②因為是干作業成孔，無泥漿污染，最適合于城市人口密集區和西北、內蒙等干旱地區；③振動小，噪聲低，對附近居民的生活和身心健康影響小;

④鉆進速度快，尤其長螺旋鉆機，因其連續出土、機械化程度高，成孔速度遠非其他類型的鉆機可比；短螺旋鉆機，因其出土不能連續，故成孔效率不及長螺旋鉆機，但其成孔不用泥漿也不用水，故免去造漿加水的工序和時間，因此成孔效率也較同直徑、同長度的其他鉆機的成孔效率高；

⑤成孔造價較低（因無需浮渣的輔助材料和機具設備）；

⑥因其成樁不是水下混凝土，混凝土質量好，故隱患少。

缺點：

①樁端或多或少留有虛土；

②長螺旋鉆成樁的單方承載力（即樁單位體積提供的承載力）較打入式預制樁低；3）適用范圍限制大（有地下水的地區不能使用）。

（2）正循環回轉鉆

優點：鉆進與排渣同時連續進行，故正循環回轉鉆的成孔速度較快，鉆孔深度較大，最大深度可達100m。

缺點：需要設置泥漿槽、沉淀池、儲漿池等，施工場地占地面積較大，需要大量的水和泥漿原料；機具設備較復雜，機械故障較多；其最大缺點是由于泥漿較稠，故孔壁泥漿護壁層厚度常達5cm~7cm，大大降低了樁周摩擦力，因而正循環回轉鉆機發展趨勢比較緩慢。

（3）反循環回轉鉆

優點：排除鉆渣連續性好，速度較正循環快，功效較高。目前此類鉆機最大嵌巖樁鉆孔孔徑可達250cm，普通土層鉆孔直徑可達300cm，深度可達80m~120m，鉆進巖層的巖石強度達180MPa左右這類鉆機排渣不需要泥漿，在孔壁十分穩定的地層中甚至可以用清水；在孔壁不穩定的地層中，出于護壁的特殊需要，必須調制相對密度小于1.10的優質泥漿，但其造漿原材料的用量遠遠低于正循環。反循環最大的優點是孔壁保護膜較薄，不減弱樁的摩擦力。

缺點：擴孔率大于正循環，并且鉆機機構復雜，造價偏高，特別是當鉆孔直徑達300cm和孔深達100m以上時，造價會更高。盡管如此，目前反循環回轉鉆機在公路橋梁鉆孔樁成孔中仍然處于主導地位。

（4）沖抓錐

沖抓錐不需要鉆桿，進尺加深時只需多松繩即可，提錐卸土也方便。鉆機結構及附屬設備簡單，制造容易，造價低廉，能抓起粒徑較大的碎石、卵石及軟巖（風化巖），且無需大量的粘稠泥漿浮渣，不需占用大面積用地，因此成孔比較經濟，適用范圍較廣。其缺點是因無鉆桿導向，不能鉆斜孔；鉆孔深度超過20m后，鉆孔進度大為降低。

（5）沖擊錐

優點：分為實心錐和空心錐（管錐）兩種。前者的優點是適用的地層和土地廣泛，可說是“無堅不摧”。當采用螺旋鉆、回轉鉆、沖抓鉆遇到大卵石、漂石時，只有換用實心錐才能攻克。此外，沖擊錐在下沖時有些鉆渣被擠入孔壁，可起加強孔壁并增加土層與樁身間的側摩阻力作用。

缺點：鉆普通土時，進度比其他方法都慢，也不能鉆斜孔?？招臎_擊錐比實心沖擊錐鉆孔進度快，但因錐重較輕，因而不適用于漂石和巖層；鉆大直徑的孔時，需采取先鉆小孔逐步擴孔方法。

5工程實例

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關健詞：“栽引子”技術；粘吸卡鉆；作用機理；現場應用

中圖分類號：TD26 文獻標識碼：A

1 粘吸卡鉆的特征

（1）鉆具發生粘吸卡鉆是在靜止狀態發生的， 對于靜止多長時間才可能發生粘吸卡鉆， 這和井身結構，井眼質量， 鉆具的組合， 鉆井液體系性能有極大的關系。少則1～ 2分鐘 多則幾十分鐘， 但全過程必須是一個靜止的過程。

（2）粘吸卡鉆后卡點的位置一般不會在井口或鉆頭處， 而是在粗直徑鉆鋌、扶正器或鉆柱與薄弱地層所接觸的位置。

（3）粘吸卡鉆前后， 鉆井液循環正常， 進出口流量平衡， 泵壓正常。

（4）卡鉆后提拉鉆具伸長活動距離逐漸變小。

（5）粘吸卡鉆后， 若鉆具活動不及時， 卡點可能上移， 甚至可能移到套管鞋附近。

2 解除粘吸卡鉆的方法

解除粘吸卡鉆的方法很多，但是不管采取那種方法，解除卡鉆的出路無外乎兩條，一是設法降低泥漿柱靜壓力，即減小壓差；二是設法破壞、裂解卡鉆井段的泥餅，使液體壓力能夠傳遞到被粘附一側的鉆具與井壁之間的環隙中，恢復液體壓力對鉆具的力平衡。

3 “栽引子”現場操作

3.1 “栽引子”操作

下入“栽引子”結具組合，在離魚頭3～5米時，開泵，不轉動轉盤，觀測記錄循環泵壓和碰魚方入，當接近碰魚方入，泵壓上升時，循環，當泵壓不下降時，證明“引子”入魚，加壓30～50kN，順轉轉盤，此時反扣鉆桿退扣，倒扣接頭上扣。正轉動6～8圈（保持加壓30～50kN），上提0.50米，開泵泵壓下降，懸重稍微下降（約3kN），說明“栽引子”操作成功。

3.2 下反扣鉆桿對“引子”操作

栽完“引子”后下套銑筒套銑，入魚容易，待套銑完循環好后起鉆。需下反扣鉆桿對“引子”，其操作步驟：在離魚頭3～5米時，開泵，試轉轉盤，觀測記錄循環泵壓和碰魚方入，當接近碰魚方入，泵壓上升時，循環，當泵壓不下降時，證明反扣鉆桿入魚，停泵，加壓40～60kN，掛倒檔，反轉轉盤，此時反扣鉆桿上扣，倒扣接頭退扣。反轉動6～8圈（保持加壓40～60kN），轉盤有一定的扭矩。輕上提（加壓10～20kN），掛正一檔，順轉轉盤（此時倒扣接頭上扣），正轉動4～5圈（保持加壓10～20kN），上提鉆具，懸重增加，超過原懸重活動3～4次，開泵，泵壓升高，說明對“引子”操作成功?；顒鱼@具起鉆，撈出落魚。

4 現場應用情況

該技術在2013年長慶**井粘吸卡鉆中的成功應用，取得了良好的效果。

該井目的層：長2，巖性：灰綠色塊狀細砂巖夾深灰色、灰黑色泥巖，為一口定向井。

4.1 發生經過

2013.5.15 3：00鉆進至1607米完鉆， 3：00-7：00完井處理泥漿循環，7：00-7：10起鉆，7：10起至第二根單根，1#車與變速箱連接處尼龍銷斷，7：10-7：50更換尼龍銷，更換完后一號柴油機啟動出問題，無法正常啟動，檢修一號柴油機，期間活動鉆具無效，（鉆桿母接箍距離轉盤面約4米），8：00柴油機啟動，開始上下活動鉆具無效果，發生粘卡。 泥漿性能：比重 1.07g/cm3粘度：81s；失水：9 mL。

4.2 處理經過

2012.5.15 9：00接上方鉆桿，開泵返出正常，用完井泥漿循環1小時，至10：00開始上 下活動鉆具，無效果，5.15 11：00轉換泥漿體系循環至12：30，上下活動無效果，15：00～20：00震擊，最大震擊噸位520kN，無效果，20：00-21：30打撈無線儀器；21：30轉換泥漿，準備倒扣；22：30反扣鉆具到井。

2012.5.15 23：30-5.16 0：45 用原正扣鉆具倒扣，共倒出鉆桿155根+鉆鋌6根；0：55-4：30起鉆。

落魚結構：

￠220mmSKHT447GX×0.25m+￠172mmLZ×8.13m +431×460×0.45m+461

×460×0.89m+￠167mmNDC×8.98m+

461×460×0.5m+￠165mmDC（2根）×18.79m；魚頭位置：1550.77m；落魚總長：37.99m；4：30-12：30接套銑筒4根（35.40m）。

12：30-16：45下鉆；鉆具組合：￠200mm鋸齒銑鞋×0.45m+￠200mm套銑筒×35.40m+大小頭*0.52m+￠127mm鉆桿×1512.47m；16：45-20：50 探魚頭，試撥入魚，由于下部鉆鋌粘死，偏移井筒中心，入魚失敗。 2012.5.16 21：00--5.17 1：00 起鉆；1：00-10：40 下反扣鉆具；鉆具組合：￠165mm倒扣接頭×0.52 m +￠127mm反扣鉆具×1541.72 m+411反×410×0.50m；10：40-11：30探魚頭、原懸重420kN，泵壓8MPa，11：30對扣，泵壓13MPa，分別上提至460kN、500kN、540kN、560kN，倒扣不成功（由于下部鉆鋌粘死，倒扣扭矩過大，轉盤轉不動），最后全壓鉆具懸重（頓松倒扣接頭），上提至原打撈鉆具懸重420kN倒扣，退出倒扣接頭。13：10-20：00起鉆；2012.5.17. 20：00-5.18. 2：30下鉆；鉆具組合：￠165mm倒扣接頭×0.52 m +￠127mm反扣鉆桿×9.6m（未緊扣）+￠127mm反扣鉆具×1522.97 m（162根）+411反×410×0.50m；欲栽引子1根（為下步套銑入魚做引子）；2：30-2：50 探魚頭，栽引子；2：50-6：50起鉆； 起出鉆具組合：￠127mm反扣鉆桿×1522.97 m（162根）+411反×410×0.50m；6：50-13：30下鉆；鉆具組合：￠200mm高效銑鞋×0.45m+￠200mm套銑筒×43.13m+大小頭×0.52m+￠127mm鉆桿×157根；13：30-16：00套銑鉆進，套銑至螺桿頂部；16：00-17：00循環；17：00-21：00起鉆；2012.5.18 21：00-5.19 0：00下反扣鉆桿對“引子”；鉆具組合：￠127mm反扣鉆具×1522.97m+411反×410×0.5 m；0：00-0：30探魚頭，懸重420kN，泵壓8.5MPa，0：30對扣，泵壓11MPa；0：30-1：00活動鉆具， 1：00解卡。

4.3事故損失

處理事故時間：2012.5.15 .8：00 -2012.5.19 .1：00；損失時效：89小時。

4.4事故原因

（1）設備狀況差，動力失效是本次事故的直接原因。

（2）初期預防卡鉆措施不當，動力失效后，未能使用其它方法有效活動鉆具，是本次事故的主要原因。

（3）完井液已使用5口井，泥餅質量較差、含砂量偏高是本次事故的根本原因。

5經濟效益分析

粘吸卡鉆一旦套銑倒扣，套銑下部鉆鋌時由于下部鉆鋌粘死，偏移井筒中心，鉆鋌剛性大，在套銑筒入魚時困難，下反扣鉆桿倒扣無法倒出被卡落魚時，將面臨填井側鉆的風險。通過下入反扣鉆桿栽“引子”，從而使魚頭撥活，易于套銑，從而避免棄井的發生，產生經濟效益巨大。

6結論

（1）在粘吸事故發生初期， 應首先考慮采用稀釋鉆井液、地面震擊、泡原油（解卡劑）等方法解卡。

（2）在采用稀釋鉆井液、地面震擊等措施無法解卡后，通常采用套銑倒扣的方法。在套銑下部鉆鋌時由于其粘吸力極大，鉆鋌剛性大，魚頭偏離井筒中心，套銑入魚困難，同時反扣鉆具無法倒開被卡鉆鋌。通過下入反扣鉆桿栽“引子”，從而使魚頭撥活，易于套銑，從而避免棄井的發生。

（3）“栽引子”結具組合：￠165mm倒扣接頭（461反×410正）×0.52m+￠127mm反扣鉆桿1根×9.60m（未緊扣）+￠127mm反扣鉆具+411反×410×0.50m+411×520×0.50m+￠133mm方鉆桿，1#與2#反扣鉆桿連接用鏈鉗把扣上完即可，不可緊扣，避免順轉轉盤栽“引子”失敗。

（4）栽“引子”、對“引子”操作是該方法的關鍵技術，嚴格落實栽“引子”、對“引子”現場操作技術措施，確保操作成功。

參考文獻