循环钻

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循环钻范文第1篇

关键词:反循环 工艺 质量控制

中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0067-02

1 工程概况

哈大铁路客运专线是国家“十一五”重点工程项目之一,其中鞍辽特大桥位于鞍山市及辽阳县境内,中心里程DK299+062.61,起讫里程DK289+459.71～DK308+665.5,桥梁全长19205.79m。按双线高速地段设计,设计行车速度350km/h,线间距5m,桥上采用型板式无碴轨道。本桥采用圆端形桥墩,一字台,墩台基础采用钻孔灌注桩。桥梁所处地段为冲洪积平原,地形平坦开阔,局部地段地势稍高,主要为辽河及支流冲洪积而成,平原区大部为耕地。由上而下地层分别为:杂填土;粉质黏土;粉土;中砂;砾砂;粉质黏土;粗圆砾土;中砂;粉质黏土;中砂。桩底位于圆砾土层内。

2 反循环钻机工艺及使用方法

2.1 工艺特点

通过泵吸、射流抽吸、充气送入压缩空气,使钻杆内腔形成负压或充气液柱产生压差,使经过钻杆与孔壁间的环状空间流向孔底的泥浆,携带钻头切削下来的钻屑,由钻杆内腔高速返回地面泥浆池。由于泥浆上返速度快,排渣能力强,对孔壁的冲刷作用小,在孔壁上形成的泥皮相对较薄,成孔质量好。主要适用于地下水位较高的软、硬土层,如淤泥、黏性土、砂土、软质岩等土层应用。

2.2 操作要点

(1)启动砂石泵,待反循环正常后,才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底;开始钻进时,应先轻压慢转;待钻头正常工作后,逐渐加大转速,调整压力,并使钻头吸口不产生堵水。

(2)钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况;排量减少或出水中含钻渣量较多时,应控制进尺速度,防止因循环液比重太大而中断反循环。

(3)钻进参数应根据地层、桩径、砂石泵的合理排量和钻机的经济钻速等加以选择和调整。

(4)在沙砾石、砂卵石、卵砾石地层中钻进时,为防止钻渣过多,卵砾石堵塞管路,可采用间断钻进、间断回转的方法来控制钻进速度。

(5)加接钻杆时,应先停止钻进,将钻具提离孔底80mm～100mm,维持冲洗液循环1min～2min,以清洗孔底并将管道内的钻渣排净,然后停泵加接钻杆。

(6)钻杆连接应拧紧上牢,防止螺栓、螺母、工具等掉入孔内。

(7)钻进时如孔内出现塌孔、涌砂等异常情况,应立即将钻具提离孔底,控制泵量,保持冲洗液循环,吸除塌落物和涌砂;同时向孔内输送性能符合要求的泥浆,保持水头压力以抵制继续涌砂和塌孔,恢复钻进后,泵排量不宜过大以防吸塌孔壁。

(8)合理埋设孔口护筒,护筒上口高出地下水位的高度,应按水头高度设置要求控制,护筒底口及外侧应用粘土夯实,不渗不漏不跨。

(9)钻进至设计孔深位置停钻后,将钻头提离孔底100mm～150mm,继续维持泥浆循环,必要时,可低速回转钻头,同时向孔内送入干净泥浆或清水,如此反循环清孔15min～20min左右,是返出孔内的泥浆含砂量达到规定要求为止。

3 施工工艺流程见图1

4 钻孔质量控制

4.1 埋设护筒

钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时,在地下水位以下的孔壁土再静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流沙现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能稳定孔壁、防止塌孔。护筒除起到这个作用外,同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用。

(1)采用钢质护筒,对于旋转钻护筒直径比设计桩径大20cm,对于冲击钻护筒直径比设计桩径大40cm,长度不小于180cm。

(2)护筒顶高出地下水位:1.5m～2.0m。

(3)护筒顶高出原地面20cm～30cm。

(4)护筒底部与土层相接处用粘土夯实,护筒外面与原土之间也要用粘土填满夯实,严防地表水顺该处渗入。

(5)护筒接头处,要求内部无突出物,能耐拉压,不漏水。

(6)护筒平面位置偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。

4.2 制备泥浆

泥浆在钻孔中的作用有以下几点。

(1)在孔内产生较大的静水压力,可以防止塌孔。

(2)泥浆向孔外渗漏,在钻进过程中,由于钻头的活动,孔壁表面形成一层胶泥,具有护壁作用,同时将孔内外水流切断,能稳定孔内水位。

(3)泥浆相对密度大,具有携带钻渣的作用,利于钻渣的排出。此外,还有冷却机具和切土作用,降低钻具磨损和发热程度。

因此在钻孔过程中孔内应保持一定稠度的泥浆,一般相对密度以1.1～1.3为宜。

4.3 反循环钻机成孔

(1)待泥浆循环池及护筒施工完毕后,选择10kw的反循环钻机,用8t汽车起重机将其对准桩位就位,然后用水平尺校正机身及钻杆的水平及垂直度,开动电机,放下钻头,用泥浆泵注入泥浆,钻机将循循钻进,一节钻杆钻入后及时停机,接上第二节。如此反复钻至设计深度。

(2)钻进过程中的注意事项有以下几点。

①由于整个钻孔过程是靠泥浆循环而完成的,所以应经常检查泥浆的稠度,如发现泥浆中杂物太多,必须及时清理排浆沟及泥浆池或更换泥浆。

②钻机在钻孔过程中,如发现钻杆摇晃,可能遇到硬土或岩石等,应立即停机检查,待查清原因,处理后再钻,否则将会发生位移、坍孔壁、桩位偏斜,甚至扭断钻杆等事故。

(3)钻孔的施工质量检查。

钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,其验收标准见表1。

5 清孔及吊装钢筋骨架

5.1 换浆清孔

清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆,以保证灌注的钢筋混凝土质量,确保桩的承载力。

反循环旋转机可在钻孔完成后不停钻、不进尺,继续循环换浆清渣,直到达到清理泥浆的要求。此法适用于各类土层的摩擦桩。

换浆清孔后的泥浆比重,孔口、孔中部、孔底提出的泥浆的平均值应符合质量标准要求,灌注水下混凝土前,孔底沉淀厚度应不大于设计规定。不得用加深孔深的方法代替清孔。

5.2 钢筋制作与安装

钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊,每一截面上接头数量不超过50%,加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装,符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用同标号混凝土旋转垫块。设置密度按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置4个～6个。

钢筋笼制作完成后,骨架安装采用汽车吊,为保证骨架不变形,须用两点吊:第一吊点设在骨架的下部,第二吊点设在骨架长度的中点到三分点之间。起吊时先提第一吊点,使骨架稍稍提起,再与第二吊点同时起吊,待骨架离开地面后,第一吊点停止起吊,继续提升第二吊点。随着第二吊点不断提升,慢慢放松第一吊点,直到骨架同地面垂直,停止起吊。检查骨架是否顺直。骨架入孔时应慢慢下放,严禁摆动碰撞孔壁。将骨架临时支撑于护筒口,再起吊第二节骨架,使上下两节骨架位于同直线上进行焊接,焊接时应先焊顺桥方向的接头,最后一个接头焊好后,全部接头就可以下沉入孔,直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。

钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为:主筋间距±10mm;箍筋间距±20mm;骨架外径±10mm;骨架倾斜度±0.5％;骨架保护层厚度±20mm;骨架中心平面位置20mm;骨架顶端高程±20mm;骨架底面高程±50mm。

6 导管的安装及水下砼的灌注

6.1 导管的安装

导管采用直径300mm×3.5mm×3m无缝钢管,接口严密,密封性好。刚性强,不易变形。在使用前首先进行导管水密性检验,并检查密封垫好坏和导管内是否有残物,使用后将导管清洗干净,涂油保护螺栓并堆放整齐。

导管采用一台吊车吊装.吊装前应根据孔深算出导管长度,下导管过程中要逐个记录导管顺序及每节长度对准孔位中心吊装。

6.2 桩基水下砼的灌注

(1)灌注砼前应检查罐车运输道路是否畅通,排浆系统是完善,灌注起吊装置是否满足使用要求。若为夜间灌注,还应检查照明系统是否完善。

(2)砼灌筑前,检查孔底沉渣及泥浆指标,不满足要求则对孔底进行二次清孔。灌注砼前泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,黏度17s～20s,沉渣厚度不大于10cm。

(3)砼的初存量应满足首批砼入孔后,导管埋入砼的深度不得小于1m并不得大于3m;当桩身较长时,导管埋入砼的深度可适当加大。漏斗底口应设置严密可靠的的隔水装置,该装置必须有良好的隔水性能并能顺利排出。

(4)灌注开始后,应紧凑连续地进行,严禁中途停工。在灌注过程中,应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底,使泥浆内含有水泥而变稠凝结,致使测探不准确。灌注过程中,应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,再移到钻孔中心。

拆除导管动作要快,时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。

在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水。

当混凝土面升到钢筋骨架下端时,为防钢筋骨架被混凝土顶托上升,可采取以下措施:①尽量缩短混凝土总的灌注时间,防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小,建议使用外加剂增大其流动性;②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时,应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处,并慢慢灌注混凝土,以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力.

为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌50cm～100cm,以便灌注接受后浆此段混凝土清除。增加高度,可按孔深、成孔方法确定,一般不宜小于0.5cm,长桩不宜小于1.0cm。

参考文献

[1] 哈大铁路客运专线桥梁质量控制手册[M].2007.

[2] 李世京.钻孔桩基础施工技术[M].北京地质出版社,1990.

循环钻范文第2篇

关键词：气举反循环 选用 建议

【分类号】P634.5

气举反循环钻进工艺由于其循环液上返速度高、携带岩屑能力强、变换工艺容易的特点，具有钻进效率高、钻头寿命长、成井质量好，在复杂地层中钻进安全可靠，钻探成本低、孔内事故少，节省辅助时间、减轻劳动强度，对现有钻探设备适应性强等优点，已被人们所公认，现已成为我国水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井以及大口径工程桩施工的主要技术方法之一，其应用范围越来越广。但在气举反循环钻进工艺实际应用中，常常出现：工艺不适合所钻地层致使无法正常钻进、参数选用不合理致使钻进效率低下、操作不到位导致钻进过程故障不断等问题。下面，就气举反循环钻进工作原理、选用原则、参数选择、设备选型、故障处理等方面进行探讨。

1 气举反循环钻进工作原理

气举反循环钻进工作原理是以压缩空气通过双壁气水龙头，经双壁主动钻杆、双壁钻杆的内管和外管之间的环状间隙，从双壁钻杆下部的气水混合器喷入双壁钻杆内管，在双壁钻杆内腔形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面同时膨胀，从而产生气举作用。由于压缩空气不断进入双壁钻杆内管，并托举管内的部分液体流出地表，在混合器上部的钻杆内腔中就形成了低比重的气、水混合液。这样，钻杆内腔的水头压会小于钻孔中的水头压，产生水头压差。按照联通器原理，水头压差会使钻孔中的液体向下移动，同时，使钻杆内腔的液体向上移动，形成液流。当钻孔底部的液体流速达到一定值时，就能连续不断地携带孔底岩芯或岩屑经钻头底部进入钻杆内腔，形成液、固二相流。液、固二相流在沿钻杆内腔升上到气水混合器的位置时，与喷入钻杆内腔的压缩空气混合形成气、液、固三相流。气、液、固三相流继续沿钻杆内腔向上移动，最终流出地表，排入沉淀池。沉淀后的泥浆又沿钻孔孔壁重新流回孔中。如此不断循环，就形成了气举反循环的连续钻进过程，见图1所示。

2 气举反循环钻进工艺的选用原则

气举反循环钻进工作原理决定着该工艺的使用条件。一是必须要保证钻具内外有足够的水头压差，且钻杆内腔的水头压必须小于钻孔内的水头压；二是必须要保证整个循环系统的管路通畅和冲洗液的连续流动。二者缺一不可。因此，气举反循环钻进工艺有一定的局限性，必须根据实际情况合理选择。

2.1 地下水位与孔深要适当

一是所钻地层不能出现承压水。因为在承压水溢出效应下，反循环不易建立而且也没有意义。二是地下水位在3m以下为宜，但也不宜太深，因为地下水位深时可能是地层漏水严重，难以实现连续反循环。如果水位深，而孔浅，则没有使用价值。这是因为气举反循环钻进在浅孔时为低效区，而孔深30～50m以后才为高效区。因此，只有当地下水位在3m以下，孔深在50m以下才有使用意义。

2.2 不宜在湿胀性硬粘土地层或泥岩地层或卵石地层中使用

由于粘土层岩屑在管内会发生碰撞由小块变成大块，大块与水发生膨胀会堵塞内管；泥岩岩屑会附着在内管内壁上，不断沉积而堵塞内管。上述两种地层中的岩屑一旦沉积在内管上，都不能通过气举反循环及时排除，从而极易发生糊钻事故。另外，当遇到较多的超径卵石时，它们不能从内管通过，如若钻头不能将它们破碎，则将聚集在孔底，给继续钻进带来困难。

2.3 应有充足的水源供给

在第四系漏水地层或地下水贫乏的地区施工时，应有充足的水源供给才能保证气举反循环正常钻进。通常要求泥浆池冲洗液必须和孔内水位连通并不断补给，不能使循环液断流。必要时，启用泥浆泵向孔内补给冲洗液。

2.4 不宜在严重漏失孔段钻进

在严重漏失孔段钻进时，如果冲洗液补给量小于地层漏失量，在无法实现连续反循环的情况下，极易产生烧钻事故。

3 参数选择

气举反循环钻进效率主要取决于压缩空气的压力和风量，以及混合器沉没在水中的深度。

3.1 混合器沉没深度

气水混合器需要有一定的沉没深度，这样才能形成较好的气水混合。如果浸入水下深度过小，空压机压力建立不起来，就会导致排水量过小；如果浸入水下深度过大，超过空压机的最大压力值，就不能形成气举反循环。

3.1.1 混合器沉没系数

a=（钻孔水面到混合器的距离÷双壁钻具总长）≥0.5

理论上，按双壁钻具总长最短长度10m计， 混合器的最小沉没深度应大于5m。实际上，在启用气举反循环钻进时，双壁钻具总长都在50m以上，因此，混合器的最小沉没深度应在30m以上，即可建立循环。

3.1.2 混合器最大沉没深度

混合器沉没比越大，钻进效率越高。通常在扣除管路沿程损失的情况下，可按照每0.1MPa压力气举9.8m来计算混合器的下入深度。如果空压机的最大压力值是5MPa，那么，混合器的最大沉没深度应小于490m。由于混合器是安装在双壁钻杆的底部，因此，在空压机最大压力值是5MPa的情况下，双壁钻杆的最大下深不能大于490m。

3.1.3 双壁钻杆下入深度与井深的比例关系

据调研文献，其推荐的范围值较大，为1：4～10之间。在实际应用中，因考虑空压机的经济功率和实际运行状况，一般应控制在1：5～8之间。

3.2 空压机的风量选择

一般选用4～15m3/min的移动式风冷空压机，但一切以能正常钻进、携带岩屑为目的。必要时，可使用密度为1.15 g / cm3的低固相泥浆，一是能提高携带岩屑能力，二是能起到维护孔壁作用，三是能防止钻孔孔壁漏失冲洗液。

4 气举反循环钻具的选择

实现气举反循环钻进技术的核心就是选用一套合理的钻具。从技术角度出发，一般在Φ500mm以内的钻孔宜选用双壁钻具，超过此孔径的尽可能选用并列式、悬吊式连接钻具或大通孔特殊双壁钻具。同时，还应注意不论何种钻具，下配的单壁钻杆内径与双壁钻杆内径尽可能一致，以提高排屑能力，保证管内畅通。

当空压机压力能满足需要时，则应多配双壁钻杆，最好能做到将双壁钻杆下端的混合器放置在钻头（或加重钻）以上为好。这样不仅可以尽量减少使用单壁钻杆，而且减少了增加单壁钻杆起下钻的次数及其劳动强度，更重要的是能提高钻头处的上返速度，从而获得较高的进尺速度。

5 配套设备的选择

凡是具有国产转盘式钻机或全液压动力头车装式钻机的均可进行气举反循环钻进。但为了在浅孔时能获得较高的钻进效率，应优先选用有加压装置的钻机为好，否则应配备加压钻铤。钻机的选择正确与否，不仅影响钻进效率的高低、质量的好坏、成本的多少，而且也影响到钻进工作的正常进行。

6 常见问题及故障排除

6.1 在正常使用中最易损坏部件为密封圈，如在使用过程中发现密封圈磨损而内管接头无磨损，则及时更换密封圈；如内管接头发生磨损，则必须更换。

6.2 在将内管组件放入外管之前，应先检查外管母接头内的台阶是否磨损，如磨损则要补救。然后将内管组件放入外管，上好卡圈即可。保证两端尺寸，以达到密封效果。

6.3下钻前应对双壁钻杆密封圈仔细进行检查，清除丝扣污物，内管脏物，并涂丝扣油。另外空气和排水胶管上、下连接要牢固，取样装置固定可靠，以免启动时冲击力过大引起事故。

6.4 在下钻临近孔底时，应事先开动空压机，使钻具旋转缓慢下放，以免井底沉积物突然堵塞钻头使循环液停止。尤其是在正循环变换成气举反循环钻进时，因停钻后沉淀物多，所以应留适当长度钻具进行扫孔。

6.5 在钻进时应根据循环液排渣情况，控制钻进速度，一般要求低转速，适当钻压。对孔底还要定时停止钻进，进行冲洗。正常情况下，不钻进，冲洗液内不应含岩屑，反之，证明地层有坍塌。钻进第四纪地层或松散性砂岩地层，尤其是流砂地层时，要特别注意，遇到这种情况应及时停风，并采取控制措施，防止塌孔埋钻。必要时，要及时停止使用气举反循环钻进工艺，而变换成其它合适的钻进工艺。

6.6 钻进中突然不返水，或时大时小以及间断返水；或者出现风压降低，排浆管只冒气不出水。原因有几方面：

①钻头喉管被不规则形状砾石堵塞，这种现象砾石与卵石层最易发生，钻进时应加以注意。

②在粘土地层或泥岩地层，常会因钻头结构或者地层自身因素等原因出现钻头泥包，使机械钻速降低。一种现象是局部泥包，另一种是彻底泥包，均无进尺，都应及时变换钻进工艺。

③沉没比不够或混合器以上钻杆严重磨损以及密封圈失落造成。这时，可采用测量内管水位方法判别，如果内管与钻孔间水位连通则说明混合器以上有问题，往管内漏气。反之，则是钻头堵塞。处理堵塞，可将钻具提离孔底上下活动并回转，结合空压机瞬时关开强举，还可用泥浆泵正循环方法来冲，这样，一般可以解堵。若处理均无效时，应及时提钻检查。

6.7 孔内泥浆冒泡，严重时循环水停止，冲洗液倒流。发生原因可能是接头丝扣端面密封不严，应尽快检查修复，以免气流刺坏钻杆或孔壁。

6.8 在加单根或提钻时应先停止钻进，待循环液中岩屑排净后再停空压机。这样，可以防止岩屑堵塞钻具。尤其是双壁钻具环腔被堵塞时，只能提钻处理。

6.9 双壁钻具因机台搬迁或长时间不用时，必须将内管环空间冲洗干净，接头丝扣涂上油，带好保护帽，保证再用时气路畅通，丝扣完好。

7 结语

气举反循环钻进工艺虽然具有适应性强、钻进效率高、钻探成本低、孔内事故少、在复杂地层中钻进安全可靠等优点，但存在一定的局限性，不宜在第四系粘土层、松散性砂岩地层、流砂地层和泥岩地层中使用；另外，该工艺对孔内水位和冲洗液供给量还有着比较苛刻的要求。因此，必须根据地层情况和现场情况合理选用。

在实施前，应合理选用钻具、空压机、钻机等设备；在实施中，还应严格执行操作规程，合理选用风量、风压、混合器沉没深度、钻速等参数，及时发现和处理各类异常现象，避免发生事故。必要时，要及时变换钻进工艺。

参考文献：

（1）许刘万等. 多工艺空气钻进技术及其新进展[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（10）：8-14.

（2）王玉国等. 气举反循环钻进工艺在3512 m深的京热164号井中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（2）：9-11.

（3）李锋. 空气反循环连续取样钻探技术在新疆乌什磷钒矿区的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013，40（5）：23-25.

（4）许刘万等.我国水井钻探装备的发展及应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012，39（4）：1-7.

循环钻范文第3篇

关键词：气举反循环 钻孔灌注桩 二次清孔

1、工程概况

广东河源电厂位于广东省河源市埔前镇，距河源市区西南直线距离约17.0km，距埔前镇以东约3.0km。厂址北、东、西三面环山，北面隔雷公岭约1.0km 为双头镇，南面约1km 处有多个山包和洼地，自然地面标高为35.0m～52.0m (1956年黄海高程)之间，地势起伏较大。厂址紧邻东江右岸，直线距离约0.5km。本期建设2×600MW 超临界燃煤发电机组，并配套建设烟气脱硫设施，留有扩建条件。Φ800、1000、1100、1250mm钢筋砼灌注桩约2316根，单根平均长7m到25m。主厂房至烟囱部分区域存在软弱夹层需进行地基处理（桩基）。厂区内附属建(构)筑的回填区域均采用强夯处理，对回填区内主要建(构)筑物在强夯地基处理后采用钻孔灌注桩，以弱风化基岩作桩端持力层，次要建(构)筑物以强夯处理后的土层作天然基础持力层。

2、钻孔灌注桩施工工艺

传统的钻孔灌注桩多采用回转钻成孔灌注桩，钻机就位后开始钻孔，钻孔时动力启动转盘，带动钻杆及钻杆下端的钻头旋转，在水力的作用下，破坏土层结构，形成泥浆。钻渣随泥浆返回地面， 从而形成钻孔。本工地采用旋挖钻成孔，全站仪放孔后，开孔前采用四角定位来确定孔的具置，并安置护筒，钻进时采用泥浆护壁，采用此法成孔对泥浆的要求比较高，泥浆的各项性能指标：泥浆比重为1.05～1.25；漏斗粘度为16～28s；含砂率小于4%。

在本工程之所以采用气举反循环来清孔，是由当地的气候、地层及旋挖钻成孔工艺决定的。广东省降雨量丰富，成孔后不能及时灌注，导致沉渣过厚，为了不影响工期进度，采用此法既可以有效清孔，又不影响钻机的钻进。而整个河源工地，地层上覆第四系坡洪积粉质黏土、黏土，下伏弱风化砾岩、泥质粉砂岩，若采用传统的正循环来清孔，泥浆比重过大，沉渣清理不干净，势必降低单桩承载力，而采用的钻进工艺不能实现泥浆的循环，为此采用此法，既能够将沉渣控制好，又能够保证桩身质量。

3、反循环清孔工艺

反循环清孔简单说来就是沉渣从导管内随泥浆排出的清渣工艺。常用的反循环有泵吸法、气举法等。在本工地使用的是气举反循环，清孔效果明显，大大缩短了清孔与灌注之间的时间，有效提高了工作效率，确保了桩身质量。

气举反循环清孔是利用空压机的压缩空气，通过安装在导管内的风管送至桩孔内，高压气与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混合物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在气压动能的联合作用下，不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动，因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，排到地面以上。

4、气举反循环操作要领

4.1、导管下放深度以导管底距沉淤面300～400mm为宜，风管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与孔深之比的0.55～0.65来确定。

4.2、各项设备的主要参数：空压机的风量：6～9m3/min，导管直径≥Φ200mm，送风管直径Φ25mm。在本工地中采用的空压机是9m3/min，导管直径采用两种不同的直径，800mm、1000mm的桩径采用的是Φ200mm的导管，而对于1100mm、1250mm的桩径采用的是Φ250mm的导管，送风管直径Φ25mm，虽然800mm、1000mm导管直径是Φ200mm，但经过成桩后的桩基检测，其效果也非常理想。

4.3、开始送风时，应先往孔中送浆（一般情况下浆液保持在护筒底以上为宜），停止清孔时应先关气后断浆。清孔过程中，要特别注意补浆量，严防因补浆量的不足而造成塌孔。

4.4、送风量应从小到大，风压应稍大于孔底水头压力。

4.5、随着钻渣的排出，孔底沉淤厚度减小，导管也应同步跟进，以保持管底口同淤泥面的距离。

4.6、清孔后，孔内泥浆比重保持在1.05～1.08，粘度18～20s，孔底沉渣厚度≤5mm。

5、特殊情况下的清孔

由于广东省河源市处于北回归线以北，全市属亚热带季风气候区，气候温和而雨量充足。在此种条件下施工，对于灌注桩来说，显然是不利的，下面介绍一种特殊情况下的清孔方法，即正、反循环结合清孔法。

正、反循环结合清孔。适用于沉渣有数米厚，而钻机又没有办法移回孔位来二次清孔，在此种情况下，先采用正循环，使底部泥浆循环起来，而后采用气举反循环，这样能够达到较理想的清渣目的。此种方法虽然耗时、耗力，但对于河源电厂工地来说，成孔后，由于气候原因不能灌注，使用此法来清孔，既能保证质量，又不耽误钻机的钻进，可谓是一举两得。

6、气举反循环清孔优点

6.1、清孔速度快，缩短工期，能有效节约成本。气举反循环清孔是由泥浆携带钻渣后迅速进入过水断面较小的导管，可以获得比正循环高出数倍的上返速度。由于返浆速度较快，粒径较大的粗颗粒也能清运出来。而正循环清孔，泥浆携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环形空间上返，由于泥浆上返断面面积大，上返速度较慢，因此可能部分比重较大的颗粒会回落，须反复循环清孔，耽搁时间。在选用基岩作持力层时，由于对沉渣厚度要求较高，这种情况显得尤为明显。

6.2、清孔质量有保证，沉渣厚度小，能提高桩基承载力。气举反循环清孔由于返浆速度快，清渣效果较好，沉渣较少，而沉渣厚度大小与单桩承载力高低密切相关。在河源电厂的工地中，通过桩基检测，单桩承载力最高极限荷载达到12500KN以上，完全达到实际的承载力要求。

6.3、清孔速度快，能有效减少泥浆排放量，减少环境污染，降低施工清运处理成本。

循环钻范文第4篇

关键词：市政桥梁桩基；反循环钻成孔技术；应用

中图分类号：U448文献标识码： A

一、反循环钻成孔技术

所谓反循环，是指钻机工作时，旋转盘带动钻杆端部的钻头切削破碎孔内岩土，冲洗液从钻杆与孔壁间的环状间隙中流入孔底，冷却钻头并携带被切削下来的岩土钻渣，由钻杆内腔返回地面，与此同时，冲洗液又返回孔内形成循环。由于钻杆内腔较井孔直径小得多，所以，钻杆内泥水上升速度较正循环快得多。既是清水，也可将钻渣带至钻杆顶端，流向泥浆沉淀池，泥浆净化后再循环使用。反循环钻成孔技术特点如下：

（一）钻进速度与成桩效率高

随着钻孔直径以及土层颗粒的增大而增大，一般来说对于地层和技术要求相同的情况，反循环施工速度为正循环的2倍左右。

反循环钻进过程就是清孔过程，不但节省了时间同时又可靠地保证孔底沉渣符合要求。机械钻进速度的提高和清孔时间的缩短促进施工效率的提高、成桩周期缩短，有效地提高了劳动生产率。

（二）孔壁稳定、成孔质量好

反循环钻孔桩孔壁的稳定，主要是利用静水压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。根据土力学计算以及大量实践证明，只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2Mpa，即使是在粘聚力较差的流沙层，使用经过处理的泥浆（冲洗液）也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈、不扩颈；反循环钻孔根据浇注混凝土记录时浇注深度与混凝土用量关系，很容易反算孔径。计算结果表明由于孔壁稳定，从上到下孔壁的直径都是在有效控制范围之内。这样就可以有效的防止缩颈、扩颈不良现象出现并避免混凝土的浪费。

（三）混凝土浇注质量得到有效保证

反循环成孔由于泥浆（冲洗液）密度、浓度、粘度都较低，形成泥皮较薄和钻渣清理较为彻底，因此灌注较为顺畅，桩顶泥浆少，桩身混凝土质量明显提高。

（四）提高单桩承载力，降低工程造价

单桩承载力的大小，取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力，反循环钻孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大，桩底沉渣清除较为彻底，无软弱层从而提高端承力。根据对比试验，一般反循环比正循环提高承载力10%-20%，因此单位承载力造价必然降低。

二、市政桥梁桩基施工中反循环钻成孔技术应用

（一）工程概况

某城市跨线立交桥工程，桥梁全长782.4m，共计26跨，桥梁下部结构有240根Ф1.2m的钻孔灌注桩，采用反循环钻机成孔。本工程沿线均为城市繁华地带，与多条道路交叉，地下管线复杂，地面车辆、行人拥挤，具有施工干扰大，施工场地狭窄，噪音及环保控制要求高的特点；而且本工程的工程数量大，工期仅360天，工期非常紧张。桥梁地质软弱、复杂，地下水埋藏浅，钻孔桩基础共穿过11个地质层，基岩变化大，桩基施工难度大，其中桩基有382根桩持力层位于卵石层，设计采用后压浆进行桩底加固处理，因此桩基施工顺利与否成为控制工期的关键因素。

（二）施工技术

1、施工前准备

进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，采取清除、改移、保护等措施妥善处理。收集工程地质资料，施工图审核意见、施工组织设计或方案，编制工艺施工组织设计和施工工艺设计，通过施工工艺设计确定施工参数。

场地平整以便钻机安装和移位，对不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。场地要采取有效的排水措施。

本工程施工场地为旱地，平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。

用全站仪等准确放样各桩位中心，用十字桩固定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度；测好的桩位必须复测，并严格控制测量误差。

2、护筒制作及埋设

护筒采用6mm厚钢板制作，要求平面圆顺，纵向平直，直径比桩径大40cm，为有利于拆模，护筒制成两个半圆，用螺栓连接。为加强钢度防止变位，在护筒上下端和中部外侧各焊一道加劲筋。在护筒顶部开设20×20的溢浆口。

护筒采用钢护筒，护筒节间焊接要严密，谨防漏水。埋设护筒时采用重压辅以筒内除土法，并检查埋设是否偏位。护筒顶端高出地面30cm以上,埋设深度为2米。

护筒坑直径比护筒大80cm，深度比护筒底端埋置深度大50cm。护筒底部和周围用粘土换填并夯填密实。以防成孔时护筒下部塌孔。

护筒顶标高高出地下水2.0m以上。护筒埋好后，再次检查护筒埋设平面位置及垂直度。护筒中心应与桩中心线重合，平面允许误差要求在50mm内，竖直倾斜不大于1%。

相临桩间距不足4倍桩径时要跳桩施工或间隔36小时后方可施工。

3、成孔

准备工作完成后，履带式反循环钻机自行就位，钻机将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在2cm以内。启动泥浆泵、钻机开始钻进，钻进方式以正循环钻进为主，以反循环钻进为辅，一般情况下，先用正循环方式钻进，以加强泥浆护壁的效果，确保成孔质量及施工安全，终孔后改用反循环方式进行清孔，以加快清孔速度，减少沉碴厚度；在部分地质条件较好的桩位采用反循环方式成孔，可提高钻进速度。在粘土层内可适当加快钻进速度，到砂层后考虑泥浆不易粘在孔壁上，则要放慢钻进速度。钻至土夹卵碎石，旋转钻机进尺不明显，可改换备用的冲击钻。钻孔过程中，对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、倾斜度及泥浆的各项指标进行检查，及时调整。孔内应保持泥浆稠度适当、水位稳定，及时加水加粘土，以维持孔内水头差，以防坍孔。并对钻碴作取样分析，核对设计地质资料，根据地层变化情况，采用相应的钻进方式、泥浆稠度。

故障预防与处理：

（1）钻孔偏斜：安装钻机时保证钻杆、钻头及护筒三者均在同一竖直线上，并经常进行检查校正。钻杆、接头及时调整，防止弯曲。

在出现钻孔偏斜后，查明偏斜位置和深度，一般在偏斜处反复扫孔，使钻孔垂直。倾斜严重时回填粘土到偏斜处，待沉积密实后再钻。

（2）糊钻：在软塑状土层中旋转钻进时，因进尺快、钻碴大，出浆口堵塞后易造成糊钻（吸钻）。一般采取控制进尺速度，选用刮板齿小，出浆口大的钻头，以防糊钻。如糊钻严重，将钻头提出孔口，清除钻头残碴。

（3）缩孔、扩孔：施工钻进过程中经常检查孔径，如发生缩孔现象，采用上下反复扫孔的方法，并及时补焊钻头，防止因钻头磨耗使钻孔孔径小于设计桩径。如发生扩孔现象，施工时采取加大泥浆比重、控制进尺速度的方法，减少扩孔现象。

4、清孔

（1）清孔要求。清孔过程中应观测孔底沉渣厚度和冲洗液含渣量，当冲洗液含渣量小于4％，孔底沉渣厚度符合设计要求时即可停止清孔，并应保持孔内水头高度，防止发生坍孔事故；

（2）第一次沉渣处理。在终孔时停止钻具回转，将钻头提离孔底500～800mm，维持冲洗液的循环，并向孔中注入含砂量小于4％的新泥浆或清水，令钻头在原地空转lOmin左右，直至达到清孔要求为止；

（3）第二次沉渣处理。在灌注混凝土之前进行第二次沉渣处理，通常采用普通导管的空气升液排渣法或空吸泵的反循环方式；

（4）空气升液排渣方式是将头部带有lm多长管子的气管插入到导管之内，管子的底部插入水下至少1Om，气管导致管底部的最小距离为2m左右。压缩空气从气管底部喷出，如使导管底部在桩孔底部不停地移动，就能全部排除沉渣。在急骤地抽出孔内的水时，为不降低孔内水位，必须不断地向孔内补充清水；

（5）对深度不足l0m的桩孔，须用空气泵清渣。

参考文献

循环钻范文第5篇

【关键词】水域；深、大直径钻孔桩；桩头清理；反循环

1. 概述

近年来，随着国家经济建设规模的快速扩大，道路车辆的通行数量与载重量也相应大大增加，对交通运输条件也相应地提出了更高的要求、路桥的行车宽度与荷载能力呈现大幅攀升的趋势。当道路需跨江、河、湖泊时，桥梁下部的深、大直径钻孔灌注桩基础得到了广泛的应用。水域深、大直径钻孔灌注桩的桩头清理，常规方法有两种：一是桩孔水下砼灌注结束后在水下砼初凝前，立即用高压污水泵将护筒内上部的泥渣混合物吸出，然后利用人工、并辅之以空压机将桩顶大颗粒钻渣及劣质砼以小型吊机吊运出护筒外弃；二是在承台围堰及水封工作完成之后，将护筒切除，然后利用空压机凿除桩顶劣质砼，再用抓斗将其清除。第一种方法，由于小吊机的工作安全性能不十分理想，会给护筒内作业工人带来安全隐患，且工作效率低下；第二种，因为桩顶劣质砼的凿除耗用时间较长，会使围堰的安全性能受到影响、且费用也比较高。为此，我们在绍兴曹娥江大闸闸前大桥施工水域钻孔灌注桩时，利用泵吸反循环工艺较好地解决了以上两个方面的问题。

2. 施工实例

浙江省绍兴曹娥江大闸闸前大桥，大桥全长2118m，桥宽45m，三个水中主墩下部基础均为52根1.5m×（78-79.5）m的钻孔灌注桩。钢护筒顶距桩顶12.5m，如图1。该项钻孔桩工程，因桩身穿透地层中有近六十米的砂、砾石层，每次桩孔灌注结束后，钢护筒内的钻渣数量较多，为确保桩顶部位砼的质量符合要求，桩顶劣质砼数量也相对较多，此时若利用常规方法对桩头进行清理，既不经济，也不利于承台施工时钢围堰的安全。

2.4抽吸。

先把导管底口提离至距实际灌注砼的桩顶2米，往护筒内添加清水，使护筒内泥渣稀释，泥渣稀释后，再开始抽吸，并把导管逐步下放至距实际桩顶0.5米左右抽吸，随时观察抽出砼的数量，适时用测绳测量砼面距设计桩顶距离，终止抽吸时砼面距设计桩顶标高应以高出20～30cm为宜，整个工作仅需四十分钟左右。