钻孔灌注桩孔底沉渣产生原因

钻孔灌注桩孔底沉渣产生原因分析及优化措施[摘要]本文主要针对钻孔灌注桩孔底沉渣产生原因及优化措施展开了分析，对旋挖桩桩底沉渣原因作了分析，在此基础上提出了相应的控制措施，并系统阐述了旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术，以期能为有关方面的需要提供有益的参考借鉴。

0 引言

钻孔灌注桩以其适应范围广、单桩承载力高、施工噪音低、振动小及单价低等优点，在各类建筑工程中到广泛应用。随着高层建筑的日益增多，对桩基承载力的要求也越来越高。但由于钻孔灌注桩施工工艺的特殊性，其承载力受施工中的因素影响较大，特别是孔底沉渣层严重影响桩承载力的发挥。因此，施工过程中系统分析孔底沉渣的原因并采取相应措施进行优化处理，对钻孔灌注桩的施工有着十分重要的作用。

1 旋挖桩桩底沉渣原因分析及控制措施

旋挖钻孔灌注桩桩底沉渣可能产生于旋挖钻机施工的钻进成孔、安放钢筋笼、灌注混凝土等环节中，分析认为沉渣产生的原因大致分为以下几类。

1.1 桩孔孔壁塌落

1.1.1 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。

1.1.2 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。

1.2 泥浆沉淀

1.2.1 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。

1.2.2 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。

1.3 钻孔残留

1.3.1 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。

1.3.2 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。

2 旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术

2.1 泥浆正循环清孔

2.1.1 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。

2.1.2 清孔操作注意事项

泥浆正循环清渣运行时应注意以下事项：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

2.2 泵吸反循环二次清孔

2.2.1 工艺原理

为保证二次清孔满足设计和规范要求，对大直径桩、深桩通常的做法是采用泥浆泵吸反循环工艺。泵吸反循环二次清孔是利用砂石泵的抽吸作用，在灌注导管内腔造成负压状态，在大气压力作用下，处在灌注导管与孔壁之间环状空间中的泥浆流向孔底，被吸入灌注导管内腔，随即上升至地面泥浆循环系统，经泥浆沉淀池沉淀处理后，再由泥浆池、泥浆循环沟流入孔内。

2.2.2 清孔操作注意事项

泵吸反循环二次清孔具有抽吸能力强、清孔时间短、孔底干净的特点，但清孔时需注意以下几点：

（1）清孔时需增加6BS反循环砂石泵，整体循环系统管路布设较复杂，反循环现场操作专业性较强，真空度的形成具有一定的难度。

（2）由于泵吸反循环砂石泵流量可达180m3/h，对泥浆的抽吸能力强，形成的负压对孔壁稳定有一定的影响，对深厚淤泥、砂层厚的桩孔，应控制反循环流量。

（3）清孔时，始终注意保持孔内泥浆面的水头高度，使回流入孔内的泥浆量与抽吸量平衡一致。

（4）泵吸反循环泥浆使用量较大，需控制好泥浆的性能和参数，做好废浆废渣的处理。

3 旋挖钻孔桩沉渣二次清孔技术对比分析