GPS-1500(2000)型工程钻机泵举反循环钻孔桩施工方法

GPS-1500（2000）型工程钻机
泵举反循环钻孔桩施工方法
一、前言
GPS-1500（2000）工程钻机是一种可做大直径钻孔桩正反循环钻进的转盘式工程钻孔设备。

可用于桥梁、港口、高层建筑、水利、输电设施等钻孔桩基础工程的钻孔以及大口径凿井施工。

这种泵举反循环钻机，目前已在国内钻孔桩基础施工中推广使用。

它与冲击成孔和其它气举反循环旋转成孔钻机相比具有以下特点：输出扭矩较大、对中就位简便、钻机的机械传动布局合理、维修方便、液压操纵系统方便可靠。

为方便起、下Ф1.5m大直径钻具，可液压操纵整机平移上出孔口采用同一油缸完成滑架让出孔口和孔口板开合操作，钻塔上设有导向装置，利于提高钻孔垂直度；水龙头与主动钻杆可沿钻塔导向槽后移并挂在钻塔内，减轻劳动强度和缩短起、下钻时间；采用先进的泵吸反循环系统易于实现正、反循环转换，排碴效率高；钻杆连接方式简单方便、可靠性强，缩短辅助作业时间，减轻劳动强度。

比气举反循环钻机用电量少、钻孔速度快，成孔率高的优点。

二、GPS-1500（2000）工程钻机构造性能及工作原理
（一）、构造
钻机结构由主机和钻具以及排碴系统三大部分组成。

主机由以下主要部件组成：转盘、铰车总成、传动箱、减速器、电动机、底盘总
成、钻塔、离合器和变速箱总成、液压系统、操作系统装置、起塔油缸、纵向油缸、导向架、支腿。

钻具包括：游动滑车、水龙头、主动钻杆、短接钻杆、接孔器、垫叉、钻头（导向器和配重）
排碴系统包括：泵举反循环或射流反循环，选用砂石泵但可实现泵举正、反循环的转换。

具体构造详见示意图1。

（二）、技术性能
主要技术性能详见表1
表1
(三)工作原理
电动机的动力经减速器输出轴传来，经一级园柱齿轮再经离合器接合，由齿轮联轴器传给转盘。

转盘驱动主动钻杆及钻具，实现回转钻进。

该钻机排碴方式是通过砂石泵组，先正循环开钻调浆正常并达到一定深度后，改用反循环钻孔排碴。

而且实现泵举反循环后，通过砂石泵驱动循环介质，可冷却钻头并吸举温度在60度以下的带有大颗粒泥砂或其它悬浮液体。

三、工法特点及适用范围
（一）、工法特点
1、输出扭矩较大，适应大口径钻井和钻孔桩的需要。

2、主机安装在滚轮滑橇式底盘上，对孔就位简便。

3、钻机的机械传动布局合理，液压操纵系统方便可靠。

4、采用载重汽车减速器总成，配件与维修均很方便。

5、液压操纵系统可使整机平移让出孔口，起、下大直径钻具方便。

6、钻塔上设有导向装置，利于提高钻孔垂直度。

水龙头与主动钻杆
可沿钻塔导向槽后移并挂在钻塔内，减轻劳动强度和缩短起下钻时间。

7、采用砂石泵组，易于正反循环转换，实现先进的泵举反循环排碴。

节省电力并提高了排碴效率。

技术性能和使用性能优于其它排碴方式。

8、钻杆连接方式简单方便，可靠性能强，缩短辅助作业时间，减轻
了工人的劳动强度。

9、振动小、噪音低，适合城镇施工，社会效益显著。

10、钻孔速度快，成孔垂直度高，扩孔率小，经济效益显著。

（二）、适用范围
本工法适用于铁路、公路桥梁、港口、码头、高层建筑、水利、输电设施等钻孔桩基础施工，也可用于大口径凿井和城市大口径污水处理井的开挖。

四、施工工艺
（一）、工艺流程
工艺流程详见下图
（二）、作业过程及要点
1、施工准备
a、陆地钻孔应平整场地、测量桩位、埋设护筒；水上钻孔需测量
墩中心位置、安装固定式施工平台及护筒导向、下沉护筒。

护筒平面位置偏差≤5cm;护筒倾斜度,偏差根据护筒下沉的深度决定,一般≤1%,如护筒下沉较深或有特殊设计要求应保证
0.5%。

b、合理布置泥浆池、沉碴桶和泥浆循环管路及泥浆泵，并制备泥
浆。

2、安装钻机
a、滩地和岸上墩钻孔桩由轮胎吊机配合安装钻机，水上墩钻孔桩
用墩旁吊机或浮吊配合安装钻机。

b、钻机安装应保证中心位置准确、稳固、水平，确保施工中不发
生倾斜和移动。

钻机主动钻机中心、转盘中心、桩中心均应在同一铅垂线上。

c、钻杆中心转盘中心与设计桩中心的允许偏差一般应≤
5~10mm，应根据施工平台距承台底的高度与桩的允许倾斜度来计算决定。

确保钻孔桩的中心位置与垂直度偏差不超过设计要求和规范规定。

3、钻孔作业
a、先在护筒内开始拌浆，待泥浆指标达到要求后，开始正循环钻
进，此时应注意及时由泥浆池补浆。

b、正循环开钻达到一定深度并调浆正常后，在钻头超出护筒前应
转换为泵举反循环钻孔。

c、泵射正循环排碴：泥浆池内泥浆通过泥浆泵的出水管进入砂石
泵再通过水笼头进入钻杆到孔底，泥砂石粉经泥浆悬浮返回泥浆池。

d、泵举反循环排碴：孔底泥浆带泥砂的石粉经钻杆水笼头进入砂
石泵，通过砂石泵进入沉碴桶，泥浆在沉碴桶内沉淀后，桶顶泥浆从溢浆管再返回，排入护筒内。

e、由正循环转换到反循环排碴：钻杆采用正循环排碴方式转到一
定程度，砂石和钻杆中的空气排出后，真空表读数达到要求指标时，开动砂石泵，关闭阀门及泥浆泵，即形成泵举反循环。

f、起动砂石泵前应先将钻具提高孔底20~30cm，砂石泵起动后，
待形成正常反循环时，再开动钻机下降钻头开始钻孔。

g、开孔时应注意采用轻压、慢转、小泵量正循环钻进，保证开孔
垂直度和调浆均匀。

h、钻进时应注意观察砂石泵的排碴情况来控制钻进速度。

i、要注意随地层地质的变化情况调整转速和钻压。

注意观察真空
表读数变化情况，如真空度增高应适当降低钻进速度。

j、要经常检查循环管路的密封性，不能只把循环管路是否漏水作为判断密封性的依据。

4、清孔
当钻至设计标高后，应停止钻进及时进行清孔。

本工法采用换浆法
清孔。

即用较好的泥浆将孔内含有钻碴的泥浆置换出来。

清孔后的泥浆指标应达到规范或工艺要求，孔底内沉碴厚度应小于设计与规范要求。

5、终孔检查
a、孔深量测、终孔深度不得超过设计与规范要求的高程。

b、孔径一般采用检孔器检查，检孔器应自由检孔到底，不得强行
通过。

c、孔斜一般可采用简易孔斜仪检查；必要时按监理工程师要求采
用仪器检测。

6、钢筋笼制作与安装
钢筋笼在车间分节制造，分节长度按起吊、运送条件而定，钢筋笼一般采用分段焊接安装下放到孔内；钢筋笼入孔后应采用吊挂装置固定在护筒顶，防止水下砼灌注时发生掉笼或浮笼现象。

7、安装导管
导管安装前应进行密封检验，水压试验的压力，宜等于孔底静水压力的1.5倍。

导管长度应划线作明显标志，防止装短；导管应居中，防止卡挂钢筋笼；导管和下口距孔底0.3~0.4m。

导管安装后，应复测孔底沉碴厚度，如超限应进行第二次清孔吸出沉碴。

8、灌注水下砼
a、采用砍球法灌注首批水下砼。

砍球前总槽内储存砼数量应保证
导管埋置深度不小于1m为宜。

b、砼灌注开始后应紧凑、连续地灌注砼，严禁中途停灌时间过长，
造成堵管。

要随时测量导管埋置深度，如过深应及时提升。

c、应注意控制砼的灌注量，使桩顶灌注高程比设计高程超灌约
0.5m为宜。

五、劳动组织
劳动组织详见下表2
表2（劳动组织）
六、施工安全注意事项
（一）、钻孔施工
1、因事故停钻时，应将钻头提离孔底5m以上，防止泥砂沉淀埋钻
头，如长时间停钻，应将钻具提出孔外。

2、接换钻杆、钻头时应盖好孔口板，防止人员和工具掉入孔内。

3、钻进过程应注意孔内水头变化是否有异常，孔内水头应高出江水
或地下水位2m以上。

要注意排碴量的变化情况，注意观察砂石泵组的运转和漏气情况，真空表的读数变化是否有异常。

（二）、安装钢筋笼
1、安放钢筋笼时，应对准钻孔桩中心防止碰撞孔壁。

2、钢筋笼接长，其焊接长度应符合规范要求。

（三）、灌注水下砼
1、灌注前应进行技术交底，明确分工、密切配合，统一指挥，做到
连续施工。

2、导管提升不能过猛，防止导管挂住钢筋笼，拉断导链或导管，同
时防止将导管提出砼造成断桩事故。

3、严格控制砼拌合质量，防止砼泵管堵塞，造成停灌过久而使导管
堵塞，发生质量事故。

七、质量要求
（一）、钻孔质量检查
1、位于承台处钻孔桩中心位置偏差≤5~10cm，满足设计与规范要
求。

2、孔径不小于设计桩径。

3、倾斜度：直桩不大于1%。

4、孔深：桩底不得小于设计高程。

5、桩底沉碴厚度应满足设计与规范要求。

（二）、桩的质量检查
1、根据水下砼灌注记录，检查灌注情况。

2、砼试件每根桩不得少于1组，最好2~3组。

3、桩身砼质量采用无破损法进行检查，检验桩数要满足设计要求。

对于检验可疑的桩和按规范选择一定数量的桩钻取岩芯进行检查。

4、单桩垂直承载力检验应按设计要求进行。

八、效益分析
1、泵举反循环比气举批循环节省电力约3.5倍。

2、设备简单、重量轻、安装辅助作业时间短、劳动强度低、易于正
反循环转换、排碴效率高。

3、振动小、噪音低、施工安全、社会效益显著。

九、工程实例
该种泵举反循环钻机，目前已在国内钻孔桩基础施工中广泛推广使用。

在武汉白沙洲长江公路大桥Ф1.0~1.5m钻孔桩基础施工中，全部采用泵举反循环钻孔。

钻孔深度约40~70m，钻岩深度约25~45m。

一般约1~4天钻完一根桩，完成各种直径钻孔桩约500多根。

注：目前该钻机普遍用于高层建筑钻孔桩基础施工。