钻孔灌注桩成孔方法选择

钻孔灌注桩成孔方法选择摘要：钻孔灌注桩施工技术自60年代在我国首次应用以来,历经60余年的施工实践,在基础工程中越来越显示出其技术和经济上的优越性。在桩基钻孔施工中,经常因为成孔方法的选择不当，不仅使钻孔增加难度，而且直接影响了桩基的施工质量并且造成工期的延误，从而造成经济损失。本文系统介绍了正反循环回转钻机成孔、旋挖钻成孔、冲击钻成孔的优缺点，以及通过对它们适应地质条件、钻孔速度、钻孔成本的研究，总结出在钻孔灌注桩施工时，怎样灵活的选择成孔方法，目的在于对后续工程钻孔灌注桩的施工提供参考，从而加快工程进度、节省工程成本。关键词：钻孔灌注桩，成孔方法，选择一、常见成孔方法目前在国内桥梁钻孔灌注桩施工中，常见的成孔方法主要有正反循环回转钻机成孔、旋挖钻成孔和冲击钻成孔，下面简单介绍其成孔的原理、优缺点及适用条件1、正反循环回转钻机成孔法回转钻机成孔是利用旋转的钻头切下土壤，使其混入泥浆通过循环系统排出孔外的一种成孔方法。该钻机通过变更钻头类型和对钻杆施加的压力，就可以应付各种覆盖层直到极硬的岩层，但不适用于直径大于2/3钻杆内径的松散卵石层。回转钻机成孔直径可达2～5m，深度可达百米，分为反循环钻机成孔法和正循环钻机成孔法。1.1反循环钻机成孔法反循环钻机成孔是随着钻头不断钻进通过泥浆泵将泥浆从钻杆抽出达到携渣目的的一种成孔方法，泥浆循环系统同时还起到保护孔壁作用。主要适用于软硬土层、沙卵石地层、软质岩层。优点：(1)施工速度较快，根据不同土质情况可达2-4m/h。(2)泥浆从钻杆抽出，排渣能力强，孔底沉渣容易清除。(3)钻机对孔壁冲刷作用小，成孔质量高。缺点：(1)需要制作泥浆池比较大，污染环境。(2)如果遇到硬岩层还须冲击钻机二次成孔，增加施工成本，影响施工进度。(3)砂卵石、卵石地层及风化岩层，容易卡住钻杆，同时对钻机磨损较大1.2正循环钻机成孔法正循环适用的地层与反循环基本相同，特别在素土层、粘土层及砂土层优先采用正循环钻机成孔。不同的是正循环钻机的泥浆是由泥浆泵从泥浆池抽到钻杆里，通过钻杆不断的输送泥浆到孔内，然后从孔口自然排出，同时把钻渣带出的一种成孔方法。优点：工艺比较简单，容易操作，钻机价格比较便宜。缺点：同反循环钻机成孔法缺点前两项基本相同。另外还有：(1)排渣能力比较弱，相对反循环钻机成孔速度较慢。(2)为了达到携渣目的，须配置高密度泥浆，造成孔底沉渣和孔壁泥皮过厚承载力下降，成孔质量不如反循环钻机。2、旋挖钻成孔法旋挖钻成孔是通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆支撑护壁，反复循环而成孔。旋挖钻成孔法适用于各类粘土、粉土、密实砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层。目前，旋挖钻机成孔直径在3m左右，钻孔深度达100m左右(主要集中在40m以内)。优点：(1)施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强等特点。(2)旋挖钻机成孔所用泥浆量少，废浆少，低噪音，污染小，保护了环境，克服了孔底沉淤土多、桩侧摩阻力低等缺点。(3)旋挖钻机一般为履带式，移动方便，灵活性强。缺点：(1)旋挖钻机价格昂贵，一次投入费用较大，但成孔费用消耗等经济技术指标比其他方法成孔费用低。(2)对于厚度较大的松散砂层在钻进时易塌孔，在卵石含量较大的卵石层钻进时速度慢，不适用于坚硬岩石层入岩施工。(3)如果遇到硬岩层、粒径较大沙卵石地层，也须冲击钻机二次成孔，增加施工成本，影响施工进度。3、冲击钻成孔法冲击钻成孔是指靠钻具的垂直往复运动，使钻头冲击孔底以破碎地层一种成孔方法。其结构简单，没有泥浆循环系统，只靠泥浆静态护壁，孔内岩屑清除与钻进不能同时进行，因而功效较低。适用于常见的所有填土层、粘土层、密实砂层、圆砾层及角砾复合夹层，特别在卵石、漂石地质条件下具有明显优点。优点：冲击钻成孔具有地层适应范围广、场地环境要求小、造价较低等优点。缺点：(1)成孔速度慢，成孔质量差，对周围地层扰动大。(2)冲击钻劳动强度大，泥浆循环产生的泥浆不易外运，施工震动噪音大。二、各种成孔方法技术指标和经济指标我们通过对直径为1.2米桩基在不同地质，不同成孔方法下测算得出下表：表1各种成孔方法技术指标表成孔方法适用地层泥浆情况进尺速度正循环钻机成孔填土层、素土层、粘土层、砂土层比重应小于1.25，泥浆用量多，一般为成孔体积的3倍砂土层1.5～2.5m/h，卵砾石层0.4～0.7m/h，软岩0.3～0.5m/h

，岩石层0.3～0.5m/h反循环钻机成孔砂层、卵石层、砂卵石夹层、岩石层比重应小于1.1，泥浆用量大，一般为成孔体积的4倍砂层2～4m/h，卵砾石层0.7～1.1m/h，软岩0.3～0.5m/h

，岩石层0.3～0.5m/h旋挖钻成孔各类填土、粘土、粉土、密实砂层、砾石层、砂砾夹层、卵砾石夹层、强风化较软岩可采用干作业或少量泥浆护壁各类填土、粘土、粉土、密实砂层7～10m/h，砾石层、砂砾夹层4～8m/h，强风化较软岩2～5m/h冲击钻成孔填土层、粘土层、密实砂层、圆砾、角砾夹层、岩石层比重应大于1.3，可随时排放，一般为成孔体积的2～3倍砂土层1～3m/h，卵砾石层2～5m/h，岩层0.2～0.4m/h表2各种成孔方法经济测算表钻机类型单延米价格进出场费施工环境正循环钻机成孔砂土层120～160元/m，卵砾石层160～240元/m，软岩层240～350元/m

，岩石层350～450元/m体积适中运费较低现场泥浆污染严重、噪音震动小、劳动强度高反循环钻机成孔砂土层120～160元/m，卵砾石层160～240元/m，软岩层240～350元/m

，岩石层350～450元/m体积适中运费较低现场泥浆污染严重、噪音震动小、劳动强度高旋挖钻成孔各类填土、粘土、粉土、密实砂180～220元/m,，砾石层、砂砾夹层200～350元/m，强风化较软岩350～450元/m体积较大运费较高现场泥浆污染小、噪音震动小、劳动强度低冲击钻成孔砂土层100～150元/m，卵砾石层150～200元/m，岩层200～300元/m体积较小运费较低现场泥浆污染严重、噪音震动大、劳动强度高三、结语总之，在钻孔灌注桩施工时，应对不同的地层采用不同的成孔方法。根据我们历次的工程经验和设备使用情况来看，在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工，采用正反循环回转钻机成孔法,其成本低,成孔质量好,桩机自重轻,搬迁方便等优点较为适应；在卵砾石、漂石、块石、基岩等复杂地层施工时，使用冲击钻