旋挖钻孔桩沉渣产生原因及清孔工艺优化选择

旋挖钻孔桩沉渣产生原因及清孔工艺优化选择

摘要：旋挖桩施工具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛等优点，施工性化、经济性、工期短、功效高、技术先进的等优势己得到体现，但其施工

工艺质量控制标准和施工工艺技术标准现还无国家工法标准，施工过程控制须加

强施工组织、加快其它工序的衔接等。控制不好时也会遇到问题。

关键词：旋挖钻孔桩；沉渣原因；对策；分析

引言：旋挖钻孔桩是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法，该施工方法

主要特点是施工效率高，节能、低噪音、无挤土等，比较适用于工期要求紧的工

程项目，但随着旋挖桩的桩长和桩径的越来越大，对桩的质量要求也越来越高。

1.成孔原理

钻机钻头动力头转动底门镶嵌斗齿的桶式钻斗切削岩土，并将原状土装入斗内，然后再由钻机、卷扬机和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，如此循环往复，不

断取土卸土，直至钻到设计深度。

2.施工准备

根据旋挖桩的工艺流程，首先找出控制点，然后进行平整场地、清除杂物、

换除软土、夯打密实。同时铺设电缆、水管，在进行场地整平后，测量放样人员

将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案；根据

需要埋设护筒，规划行车路线时，要使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影

响孔壁稳定；钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；如

地面土层较软需铺垫20mm厚的钢板后钻机方可就位，钻机的安置应考虑钻孔施

工中孔口出土清运的方便。

3.旋挖桩桩底沉渣原因分析及控制措施

3.1桩孔孔壁塌落

3.1.1原因分析

桩孔孔口填土不稳定，塌落孔内，泥浆密度过低，悬浮能力差，提升钻具太快，形成孔内向上的抽吸，提钻时孔内泥浆液面下降，未及时补充孔内泥浆，钻

具提放刮碰孔壁，下放钢筋笼刮碰孔壁，终孔后未及时灌注混凝土，孔壁浸泡时

间过长。

3.1.2控制措施

孔口安放钢护筒保护孔口，护筒长度根据地层条件适当加长，加大泥浆密度，提高泥浆黏度，控制旋挖回次进尺，严禁钻筒打满提钻，避免抽吸现场，钻具提

离孔口前，及时补充孔内泥浆，保持泥浆液面高度，钻具提放时保持对中，慢提、慢放，防止刮碰，钢筋笼采用汽车式起重机安放，保持对中、垂直，终孔后及时

灌注桩身混凝土，缩短辅助作业时间，减少孔内沉渣沉淀。

3.2泥浆沉淀

3.2.1原因分析

泥浆性能参数不合格，护壁效果不佳；泥浆循环池、沉淀池混用，造成废渣

循环进入孔内；泥浆含砂率过高，灌注前等待时间过长，泥浆发生沉淀。

3.2.2控制措施

根据场地地层特性，采用优质膨润土配制泥浆，控制好泥浆密度，并及时检测、调整泥浆性能，将泥浆循环池和沉淀池分开设置，确保施工中的钻渣随泥浆

从孔内排出经泥浆沟进入沉淀池，沉淀后的泥浆经泥浆池返回孔内循环使用，调

整好泥浆密度，提高泥浆的携渣能力，同时可采用泥浆分离净化装置对排出的泥

浆进行浆渣分离，并适时对含砂率进行测试，及时调整泥浆性能，事先做好灌注

桩身混凝土的各项准备工作，控制好混凝土进场时间和初凝时间，尽可能缩短灌

注等待，避免泥浆沉淀。

3.3钻孔残留

3.3.1原因分析

旋挖钻具取土效果差，残留钻渣在孔底，钻具底部变形或者磨损过大，渣土

掉落生成沉渣，钻底结构本身限制，如钻齿布置高度、间距等原因造成渣土残留

过多产生沉渣堆积。

3.3.2控制措施

定期检查旋挖钻具性能，特别是旋挖钻斗筒体下方的2块底板，保持上下底

板回转自如，以实现斗底进土口的正常开启和关闭，以保证取土效果，减少钻渣

残留；选用合适旋挖钻具，定期检查钻具钻底结构情况，如出现变形或磨损，及

时进行修复，在终孔时，钻具减小旋转底和固定底间隙，缩小钻齿布置高度，并

使用孔径小一级的钻具入孔底捞渣，同时增加清渣捞渣次数，以减少桩底残留。

3.4清孔工艺

3.4.1原因分析

清孔时泥浆流速过大产生垮孔，造成沉渣超标；清孔时泥浆性能不达标，沉

渣无法携带出孔底，清孔工艺选择不合理，沉渣无法清除干净。

3.4.2控制措施

清孔时，合理选择泥浆泵的抽吸力，控制好泥浆的上返流速，减少泥浆上返

对孔壁的冲击，终孔后，进行钻孔换浆，及时调整泥浆性能指标，适当加大泥浆

黏度，提高泥浆的悬浮携渣能力，根据桩孔设计（桩径、桩长）、地层及施工情况，选择适合的二次清孔工艺，如桩径小、孔浅，可以采用正循环清孔，如桩径大、孔深，可选择泵吸反循环或气举反循环清孔工艺，确保清孔效果。

4旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术

4.1泥浆正循环清孔

4.1.1工艺原理

泥浆正循环清孔工艺是普遍采用的一种清孔方式，是由泥浆泵泵送的泥浆经

过胶管，与孔口的灌注导管连接，并把泥浆送到孔底；送到孔底的泥浆悬浮并携

带孔底沉渣，再经过灌注导管与孔壁之间的环状空间返回地面，流入循环槽、沉

淀池，然后进入泥浆池循环使用。

4.1.2清孔操作注意事项

一是选择合适泥浆泵，实际施工中流量、扬程作为选择泥浆泵的依据，可根

据桩孔径大小配制功率在12-30kW的3PN泥浆泵。二是减少管道接口，避免管道直径剧烈变化、运行方向剧烈变化，减小泥浆循环系统中的沿程阻力和局部阻力

消耗。三是泥浆循环系统中含有较多的粗颗粒或岩渣，会反复循环带入孔内，影

响清孔效果。应定期对沉淀池、泥浆池废渣进行清理，可加大、加长泥浆循环槽，并派专人捞渣。

4.2泥浆旋流器正循环清孔

4.2.1工艺原理

为减少正循环二次清孔过程中泥浆中粗颗粒含量大，缩短清孔时间，在泥浆

正循环清孔系统中引进了泥浆旋流器辅助清孔，即：在泥浆泵泵送泥浆入孔底的