精选灌注桩工程施工工艺

1-钻头；2-电钻；3-分叉管；4-钻杆；5-钢管
正循环钻进时，泥浆由胶管送至分叉管，再分为两路经钢管射入钻锥下部。
1-钻头；2-钢管；3-配重；4-电钻；5-孔壁支撑；6-分叉管；7-钻杆；8-高压风喷嘴
反循环钻进时，泥浆和钻渣经两个分叉钢管吸入并汇集到总管。总管内有一高压风喷嘴，可以使用气举反循环。
2.泵吸反循环
利用砂石泵（一般为离心泵）将钻杆柱内带有钻屑的泥浆抽到沉淀池，沉淀后的泥浆经循环槽或其他方式再流回钻孔，从而实现泥浆的反循环。
1-砂石泵的启动
真空抽吸排气法
灌注泵灌液排气法
工作前管路为空气充满，离心泵抽吸空气的能力非常有限，必须先排除砂石泵吸入管路中的空气。
钻头：参考正、反循环的钻头
可采用槽钢对焊而成
4.潜水钻施工注意事项
为防止潜水电钻因钻杆折断或其它原因而掉入孔中，可在潜水钻上加焊吊环，系一保险钢丝索通出钻孔外吊挂
根据进尺情况及时放松电缆及进浆胶管，应勤放少放，防止缠绕
注意观察电流表，一般钻机电流为30～40A，突然上升说明钻机超负荷
钻进基岩或硬土层时，钻进速度以潜水钻不产生跳动为准
钻进是不连续的，效率不如长螺旋高，由于钻进过程中不用将岩屑送至地表，因而所需功率较小，可用于钻进大直径(3m)的孔及较深的孔（30m）
在钻进大直径深孔时，为将岩屑送至地表需要较大功率的动力机。一般用于直径不大于1m，孔深不大于15～20m的钻孔
2.特点
时效高，在均质软土层，可获得很高的效率（每小时可达几十米）
4.气举反循环
2-气举反循环参数
γα冲洗液重度； h1升液高度； h0混合器沉没深度； γm液气混合物重度
在冲洗液重度γα和升液高度h1一定的情况下，增大混合器沉没深度，降低三相流的重度γm（加大风量），将会提高压力差。
混合器的沉没深度
h1-升液高度；h0-混合器沉没深度
混合器的沉没深度通常用沉没系数ε表示
长螺旋对转速有严格要求，而短螺旋对螺距要求较严，但并不绝对，还于地层、设备本身有关，从上面的看似矛盾的内容应能领会一些，从这可以谈谈工程领域为什么会有一些相对立的观点
长螺旋一般为单线主要原因是为了减小螺距，减轻因钻屑摩擦角小于螺旋倾角而因重力下滑与后切削下来的钻屑挤实而堵塞，而短螺旋一般为双线，螺距大钻速可高些，因其排钻屑是提钻摔土，挤实堵塞关系不大。
驱动泥浆循环的压力（Pa-Pb）或（Pa-Pγ）小于一个大气压，这就限制了泵吸反循环的钻进能力（钻进深度及钻进过程中排除管线堵塞的能力）
理论与实践都说明，泵吸反循环在孔深50米以内效率较高，孔深超过70米时虽能工作但效率太低，不经济 。
3-泵吸反循环参数选择
4-泵吸反循环钻进工艺
钻头顶角ψ-对钻进速度有重要影响，一般80°～120°，可减小钻进时的振动与冲击，并能保证切削刃有较高的强度
切削角α和前角β-α=90°-β，α在30°～40°时切削阻力最小，但刀的强度受到影响，一般α在60°～70°
后角γ-该值影响给进力及切削刃的强度，增大后角可减小给进力，但会减小切削刃的强度，一般后角在10°～20°
可调式钻头最小与最大直径之差一般在：300~600mm
单环式三翼钻头 加焊一圈钢板环带，增加钻头的整体性和刚度；环带有导向作用，提高钻头工作稳定性并能修圆钻孔。
大口径反循环桩孔施工中最广泛采用的一种钻头，多数单位自已设计加工
2-筒式捞石钻头
3-牙轮钻头
适用于砂砾、卵石层反循环钻进
砂石泵启动后，应形成正常反循环才能开动钻机慢速回转，正常后逐渐加大转速（防堵）
在砂砾、砂卵、卵砾石层中钻进时，为防止钻渣过多造成堵塞，可采用间断给进、间断回转
观察排水出渣情况，排量减小或出水中含钻渣量太多时，应控制给进速度
加接钻杆应先停进尺，将钻具提离孔底100㎜左右，维持冲洗液循环1～2min，并将管道内钻渣排净后加接钻杆
结合上图介绍正反循环两用射流泵的工作原理及特点，原工程钻进教室射流泵生产情况。Maginot line为何成了摆设。
此外，引射流体的随意性，使得射流泵既可抽吸液体也可抽吸气体。使得其应用非常灵活。气举反循环开孔时，可用空压机作为动力源进行射流反循环钻进；在泵吸反循环中，可用射流泵作为真空泵来启动砂石泵。
带爪齿钻头（漂石钻头）：用于漂石层、砂砾层钻进，于叶片侧面镶焊爪齿
4.螺旋钻杆
伸缩钻杆：钻杆心轴由一套直径不同的方管或圆管组成，一般由2-3层管组成，内层管可在外层管内滑动 。在其能到达的范围内不用装卸钻杆，可大大降低短螺旋的畏助时间，降低操作人员劳动强度。
4、倾角与螺距的确定
3、螺旋钻头类型
平底钻头：适用于松散土层，成孔后孔底虚土少
尖底钻头：适用于粘性土，钻进时所需压力小，钻进速度高，钻杆定位好，钻进时不易产生晃动
耙式钻头：适用于含大量砖头、瓦块的杂填土，切削刀齿上镶焊硬质合金后，还可用于软岩层的钻进
筒式钻头：适用于钻混凝土块、条石等障碍物，每次钻进厚度小于筒身高度
压气量(Q)
压气量的大小直接影响钻杆内三相流的重度γm，进而影响驱动反循环的压力差。
压气量与泥浆上返量有关，泥浆上返速度一定时，泥浆上返量又与钻杆内径有关。
尾管长度(L)
重度差引起的压力损失以及泥浆和钻渣两相流的沿程阻力损失都与尾管长度(L)成正比。
实践经验证明尾管长度以L≤(2～3)h0为宜，其极限值为LMAX=4h0。
混合器至钻头吸水口的长度-尾管长度（L）
要提高钻进深度，就必须加大混合器的沉没深度
3-气举反循环的供气方式
并列式：通过与钻杆并列的输气管供气，结构简单，但钻杆之间一般用法兰联接。
环隙式：使用双壁钻杆，压气经双壁钻杆内外间隙进入混合器，拆装方便 。
中心式：供气用的中心管通过水龙头悬置于钻杆中心，不随钻杆回转。
为保证叶片上被输送的钻屑不因自重而滑落，则应使螺旋倾（升）角(α)小于钻屑与螺旋面之间的摩擦角（φ）。
内侧倾角αr 外侧倾角αR
1、倾角确定
实际
螺旋钻杆叶片上分两区，一个区α>φ，另一个区α<φ 。在α>φ区钻屑因自重而滑落只有靠钻杆旋转时产生的离心力摔到叶片外侧不向下滑，离心力小时易造成钻屑挤实而堵塞。
5. 反循环回转钻进常用钻头
1-锥形三翼钻头
三个翼板底边呈锥形，便于钻渣向中心吸渣口运动，开有较大吸渣口的双翼超前小钻头，不仅可减小主翼片的切削阻力，又为孔底聚渣创造有利条件 。
适用条件：土层、砂层、砂砾层
特点：结构简单、回转稳定、聚渣作用强
三翼钻头
活动副翼板
钢板环带
可调式三翼钻头 活动的副翼板可根据需要沿主翼板滑动槽作径向滑移，钻头直径可调。用在有多种孔径的工地可减少钻头数，降低成本。
3-射流泵的安装
a- 射流泵放在井底钻头的上部：靠射流泵的扬程来驱动泥浆循环，驱动压力可大于一个大气压，但管路较复杂，高压水流经路程长，沿程压力损失大。b- 将射流泵放在地表靠射流泵的吸程工作，具有较高的吸入压力（不超过一个大气压）对于大口径工程钻进，这一布置较好。c- 把射流泵放在水龙头旁靠射流泵的吸程工作，吸入压力较b中的小，但沿程压力损失也小。 （密封要求相对低些）
1.实现方法
由于牙轮钻头、滚刀钻头、潜孔锤钻进技术的应用以及双壁钻杆的出现，可适用于较深孔和坚硬地层钻进。
地层适应性好，而且不必封闭孔口，但需要用专用钻具，这种方法在桩孔施工中应用较少
设备简单，只适用于非漏失或漏失量很小的地层（或用套管有效封闭漏失层之后）
工艺与设备均较简单，已在大口径钻孔施工中得到广泛应用。
土与螺旋叶片的摩擦系数一般为0.3～0.6，即摩擦角为16.7～31°，所以大部分螺旋叶面上的任意倾角α最大应在不大于16.7～31°
或参考下式得出 S=(0.25～0.5)D 泥岩； S=(0.5～0.7)D 软湿地层； S=(0.8～1.0)D 干硬地层
根据钻具外径（D）钻屑与叶片摩擦角φ（也是地层情况）可求出最大螺距值 S=Dπtgφ
钻孔偏斜时可反复扫或输送岩悄的干式回转钻进方法。
1.类型
长螺旋-整个钻进过程中，岩粉靠螺旋面连续不断的输送至地表，具有较高的钻进效率
短螺旋-在钻进过程中，钻屑积聚在长度不大的螺旋叶片上，钻完一个回次将钻具提出孔口，清除岩粉，然后再进行下一回次的钻进
出现坍孔、涌砂等异常情况，立即将钻具提离孔底，控制泵量保持循环，同时向孔内输送性能符合要求的泥浆
钻孔到达要求深度时，钻具提离孔底50～80㎜，维持正常反循环清孔，直到符合清孔标准
钻进速度根据下式计算：
转速：
2）国外推荐大口径钻进转速按下式计算：
1）试验证明，钻头线速度在1.2—3.5m/s
3）牙轮钻头或滚刀钻头可按外侧牙轮或滚刀直径与钻头直径关系确定：
低公害，低成本，现场不挖泥浆池、循环槽，无泥浆污染，无泥浆制备及处理费用
由于螺旋钻杆的回转，岩粉向孔壁挤压，有加固孔壁的作用
只适用于松软地层（土层、砂层、粒径较小的砂砾层）
不适用于地下水位以下的地层
功耗较大
3.螺旋钻头
1、结构
芯管
螺旋带
切削刃
连接部分
2、基本参数
钻头直径D-大于螺旋叶片直径4㎜，小于孔径10㎜
2-泵吸反循环工作条件
水龙头弯管最高点（压力最低点）的压力应不小于泥浆的汽化压力Pγ
砂石泵的吸入口处压力大于砂石泵的吸入压力Pb
Pa-大气压（100KPa）；Pb-吸入口压力；Pγ-泥浆汽化压力；ΔP1-沿程压力损失；ΔP2-钻头吸入阻力产生的压力损失；ΔP3-钻杆内外重度差形成的压差；L1-水龙头弯管最高点与钻孔液面之间的高度；L2-砂石泵吸入口与钻孔液面之间的高度。
D——钻头直径，mm，在D≥600mm较为适用
d——牙轮或滚刀直径，mm
D——钻头直径，mm
3.射流反循环
射流泵的工作流体与引射流体可以是液体也可以是气体，射流泵的工作流体为净化的泥浆或清水。
1-射流泵的构造
一般射流泵常用一个喷嘴，它与排出管在同一轴线上，吸入管与排出管则不在同一轴线上（中心射流泵）。为了使大颗粒钻屑能顺利通过管道，常用多喷嘴布置成环形，吸入管与排出管在同一轴线上（环形射流泵）
适用于硬岩层及非均质地层
③潜水钻机成孔
潜水钻机成孔与正、反循环原理相同，只是钻机是密封的，潜入水中工作。属于孔底动力回转钻进。
1.潜水钻特点
结构简单、地面设备简单
孔底动力、钻杆不回转、功率消耗小、钻进效率高
易于实现反循环（某些型号的潜水钻砂石泵也潜入孔底可直接启动）
噪音小、振动小
并列式与环隙式供气方式在施工深孔时的一个共同缺点：倒风管
4-气举反循环钻进特点
只要能提供高压空气，就能钻进较深的孔
管路平直且驱动压力较大，管路不易堵塞
液流不通过任何工作机械，设备磨损小
地面管路局部密封不严不会影响冲洗液循环
工作可靠，故障较少，钻进效率高
不能进行开孔阶段钻进，浅孔段时效较低
从上式可看出，0<ε<1，沉没系数越大，气水混合器沉入钻孔越深，驱动压差越大。
钻杆内径(㎜)
80
94
120
150
200
300
空压机风量㎡
2.5
4
5
6
10
20
空气压力
考虑供气管道的压力损失，空气压力P(MPa)应按左式计算
γα-孔内泥浆重度(KN/m3)；h0-混合器沉没深度(m)；ΔP-供气管道压力损失(0.05～0.1MPa)
环状螺旋钻-钻进时切削面是环形，类似于岩芯钻进，钻头是一大直径钢管，管的外侧焊有螺旋面，岩屑靠管壁外的螺旋面输送至地表
套管螺旋钻进-用在不稳定地层，钻进时套管与螺旋钻旋转方向相反，螺旋钻进行岩土切削，套管则起护孔作用
振动螺旋钻进-可减少岩屑与螺旋叶片、岩屑与井壁之间的摩擦力及阻力矩，从而提高钻速，并可减小粘土糊住钻杆柱的现象
2.潜水钻适用条件
地层：一般性粘土、淤泥、淤泥质土及砂、砂夹小卵石层、强风化基岩。不适合钻进基岩。
地下水位：较高
施工孔径：500～1500㎜
施工场地：可在狭小场地施工
对非均质不良地层适应性差（地面不能进行变速）
3.潜水钻钻具
钻杆：方形钻杆，中空但不通水，主要作用是加压、减压、提供反扭矩，导正钻具及提升潜水钻