嵌岩桩清孔方法综合应用

应用与实践嵌岩桩清孔方法综合应用余亮广东省公路建设有限公司江罗分公司摘要：嵌岩桩成孔后，清孔效果直接影响桩基混凝土成型的质量，因此清孔工艺是非常重要的一个施工环节。该文以福州港罗源湾港区将军帽作业区一期工程15万吨码头嵌岩桩清孔施工为例，简要阐述了三种清孔工艺应用情况和适用效果。重点推介气举反循环清孔工艺控制要点，为今后类似工程施工提供一些参考信息。关键词：嵌岩桩；清孔；气举反循环；施工工艺1前言冲孔桩施工工艺中，起着至关重要的一环是清孔，特别是本工程嵌岩桩施工采取较为传统的冲锤冲击成孔施工工艺，主要冲孔设备选型包括：PHC桩的内径为Ф900mm，嵌岩直径Ф900mm,选用JK6冲桩机（6t桩机），采用外径Ф850mm冲锤,冲锤重3.5t~3.8t；Ф1200钢管直桩的内径为Ф1164mm，嵌岩直径Ф1164mm,选用JK6冲桩机（6t桩机），冲锤采用外径1100mm,冲锤重4.2t~4.5t；Ф1200钢管斜桩的内径为Ф带钢管导向Ф1080mm×长6500mm。嵌岩桩施工主要工序包括：水上搭设平台、冲锤冲孔、清孔、水上安装钢筋笼、导管法浇筑混凝土等。1164mm，嵌岩直径Ф1164mm,选用JK8冲桩机（10t桩机），采用嵌岩桩，其对端承力的发挥以及桩基混凝土浇筑质量有着直接影响，与此同时，在规范施工的过程中，应对清孔后端承桩沉渣进行严格规定，通常情况下在50mm以下，部分工程的要求是无沉渣控制。目前国内嵌岩桩传统的清孔方式主要分为正循环清孔、泵吸反循环清孔、气举反循环三种方法。本工程罗源湾将军帽15万吨码头工程嵌岩桩清孔施工过程中先后使用这三种方法，经综合对比清孔效果及成桩后抽芯结果，经过试验表明，同其他两孔清孔速度相比，气举反循环清孔速度更快，而且在清渣方面更为彻底，其可以满足沉渣控制要求。本文主要概述气举反循环清孔施工工艺和控制要点。3.2清孔施工本工程在清孔施工过程中，根据现场清孔效果和声波检22.1工程概况工程概况本工程主体码头结构采用高桩梁板结构，泊位长

测结果，先后采取了正循环清孔、泵吸反循环清孔、气举反循环三种方法。3.2.1正循环清孔1345.52m，宽度为42.2m（包括简支跨和后方挡土墙），基桩主要采用φ1200mmPHC桩及φ1200mm（壁厚18mm）钢管桩。码头排架间距为9.0m，每榀排架布置8根桩。轨道梁下根据地质情况选择φ1200PHC桩直桩，两轨间的桩基共4根桩，全部采用φ1200mm桩，靠轨道梁的桩采用PHC桩，中间的两根桩采用φ1200钢管桩叉桩（3:1、4:1、5:1、6:1），桩尖持力层选择在强风化岩中，桩尖标高约-37.33m~47.5m。其中第11~16结构为嵌岩桩，进入中风化岩3.6m~4.8m，即前后轨道下钢管桩基结构（1.2m双桩嵌岩）、中间叉桩下钢管桩基结构（1.2m双桩嵌岩）、纵梁下PHC桩基结构（1.2m单桩嵌岩）。嵌岩PHC桩桩尖设置3.025m长的钢桩靴。清孔施工方法。终孔验收后，安装钢筋笼前，把泥浆池配制好的泥浆通过泵压注入孔底，进入孔底后的泥浆与孔内泥浆进行置换，将钻渣随泥浆从孔口排出，从孔口排出的携钻渣泥浆注入泥浆池。钻渣泥浆经沉淀钻渣后，重新通过泵压注入孔内，开成正循环。施工效果。使用正循环清孔的嵌岩桩共37根，经过超声波检测结果显示II类桩达到10根，所占比重较大。同时，通过对II类桩抽芯取样，嵌岩桩砼轻微缺陷主要表观桩底2m范围内，缺陷表观特征为桩体混凝土出现夹渣，证明浇筑混凝土前清孔质量较差。3.2.2泵吸反循环清孔2.2地质条件特点施工阶段嵌岩桩管桩持力土层主要由人工回填中粗砂、清孔施工方法。安装钢筋笼和水下浇筑导管后，先将泵与水下浇筑导管连接，通过泵的抽吸作用，在导管内形成负压。在孔内泥浆和大气压的作用下，孔壁上钻渣及泥浆流向孔底，携渣的泥浆通过导管从孔底吸至泥浆池，泥浆沉淀浮渣后再从孔口流入孔内，形成反循环。3.2.3施工效果淤泥质粘土、粉细砂（中粗砂）、粘土及粉质粘土、全风化岩、强风化岩组成，管桩沉桩后，一般进入强风化1m~2m。33.1清孔工艺嵌岩桩施工总体工艺186

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应用与实践使用正循环清孔的嵌岩桩共70根，经过超声波检测结果显示II类桩7根，所占比重达到10%，由于本工程属于争创国优项目，嵌岩桩I类桩比例必须达到95%及以上，故采用泵吸反循环清孔虽相对正循环清孔施工质量得到较大提高，但II类桩比重仍偏大。同时，通过对II类桩出现的情况分析来看，桩长超过35m的嵌岩桩出现II类桩的概率更大，事实证明，采用泵吸反循环清孔由于受泵的扬程限制，桩身越长，清孔效果和效率呈直线下降趋势，孔底沉渣厚度和泥浆性能很难满足施工规范要求。3.2.4气举反循环清孔气举法原理3.2.4.1符合标准后，及时实施关注成桩。Doors&Windows

④合理调整泥浆比重。若泥浆比重在1.05以下，那么则具有较差的泥浆含渣能力。一旦遇到沙层，细沙将全部沉淀在孔内。一般情况下，将泥浆比重调整到大约1.10，在接渣篮下方，挖一个沙坑，目的是存放沉积的细沙。⑤正确启动空压机，送气过程中，风压以及风量需要从小到大调整，避免导管快速上浮，导致风压管破裂。⑥对清渣的质量进行正确判断。利用沉渣测厚仪检测沉渣。施工过程中，较为常见的检测方法是测绳检测，首先对孔深进行测量，在出现孔底锤击，产生反弹，而且声音清脆则表示具有良好的清渣效果。⑦结束清渣之后实施灌注成桩。在清孔的过程中，严禁全部清除沉渣颗粒物，需要在泥浆中保留部分悬浮物。空气压缩机风管中输入压缩空气，空气由风管底部全部排出，与此同时，与泥浆发生反应产生气液混合物。在喷出气体冲击力的作用下，孔底沉渣全部飘浮起来，因为管内和管外存在密度差，使得孔内沉渣、泥浆以及孔子三者流向沿着导管向上行驶，然后从空口排除，进入到接渣框。将泥浆中的沉渣过滤之后，泥浆将再一次进入到孔内，通过反复循环的方式，一直到满足孔底沉渣厚度的标准。3.2.4.2清孔施工方法44.1不同清孔工艺优缺点及适用性泵吸收反循环法以及正循环法（1）优点：该操作方法阿具有操作简单，施工步骤少，通常情况下，应用1台或者2台泥浆泵输送质量符合标准的泥浆，保证泥浆可以上浮。（2）缺点：需要长时间清孔，而且清孔效果不佳，通常伴有清孔不全面等现象。就桩长在30m以上的深桩来讲，无法实施清孔，很容易导致坍塌现象，结束清孔之后，泥浆各项控制指标与施工规范要求不符。（3）适用性：通常情况下用于钻机成孔的桩基或者冲击钻成的桩基，而且在孔深方面存在相对较浅的孔桩，在这些方面，支撑桩显著优于摩擦桩。下方钢精笼结束之后，将灌注导管下入距离孔底10mm位置。然后下放风管，从管道内部到距离导管底部200mm位置。连接空压机与风压管的另一端。在出渣口放入接渣篮，确保孔内泥浆高度，避免塌孔现象的发生。启动空压机实现清孔，与此同时，对风压以及风量进行调整，由小至大，通常情况下，风量每小时8m3,风压设置为0.4MPa~0.7MPa。对孔内泥浆与孔内沉渣厚度比重进行测量，在包含智能质量符合标准后，将空压机关闭，并将导管帽卸下，拔除风压管，最后，正常浇灌混凝土。3.2.4.3施工效果4.2气举反循环法（1）优点：具备较短的清孔时间，而且可以有效的实现清孔，对于深度较深的桩孔，同样可以实现有效清孔。因为清孔时间短而且清除速度快，所以可以降低缩径概率和塌孔概率。（2）缺点：具有较多的清孔设备和施工步骤，为合理规范施工操作规范：对正确启动空压机以及控制风压方面的要求越来越高，风压管破裂以及导管快速上浮时很容易产生操作失误。清孔是，如果导管底部存在较大的摇动幅度，则会导致桩内声测管被撞坏。（3）对于任何桩基都适用，尤其是存在加大桩径以及较大孔深的摩擦桩以及嵌岩桩。本工程剩余201根嵌岩桩均采用气举反循环清孔，经过超声波检测结果显示I类桩达到198根，所占比重达到98.5%，无III类桩出现。相对泵吸反循环清孔、正循环清孔施工质量得到进一步提高，且施工效率得到大幅度提高，清孔一根桩只需不到1h，孔底沉渣厚度和泥浆性能很容易满足施工规范要求。3.2.4.4①确保灌注导管封闭不漏气。在下方导管的过程中，距离孔底100mm位置，清孔效果最理想，该距离可以确保沉渣全部进入到导管。一旦沉渣数量增多，则可以将一节导管拆除，保证到关口在距离沉渣100mm以上。在沉渣数量减少之后，根据孔深配置导管长度。清孔过程中，上下调整导管，促进清孔效率的提高。②适当插入风管。通常情况下，距离导管口山岗200mm位置为适中。③确保孔内泥浆超过护筒底口，避免泥浆在循环过程中冲塌孔壁。合理控制清孔时间，在沉渣施工控制要点5结语清孔效果与成桩的质量存在直接联系，因此清孔工艺是非常重要的一个施工环节，实践证明在施工条件具备情况下，采用气举反循环清孔清渣速度快、清渣彻底、使高标准沉渣要求的实现成为现实，在工程实践中会应用的越来越广泛。作者简介：余亮（1982-），男，汉族，广东省广州市人，硕士。2018.08

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