摘要：旋挖钻机自动化水平高，适应能力强。但受不同钻机的机械性能、人员操作水平、现场技术管理能力等存在的差异，特别是受场地地层条件的影响，加之行业尚未编制相关旋挖钻孔桩施工技规范，没有形成系统的工法研究，施工过程中大量的旋挖成桩的质量问题也随之产生，桩底沉渣过厚即是较普遍的质量通病之一。本文对旋挖灌注桩二次清孔技术进行探讨。
关键词：旋挖灌注桩，二次清孔技术
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1旋挖桩桩底沉渣原因分析及控制措施
1.1 桩孔孔壁塌落
原因分析 桩孔孔口填土层不稳定塌落孔内；泥浆比重过低，悬浮能力差；提升钻具太快，形成孔内向上的抽吸作用；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；终孔后未及时灌注砼，孔壁浸泡时间过长。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；加大泥浆比重，提高泥浆的粘度，减少孔底沉淀；控制旋挖每回次进尺，严禁钻筒打满提钻，避免抽吸现场；钻具提高孔口前，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；下放钢筋笼保持对中、垂直；终孔后及时灌注桩身混凝土，减少辅助作业时间。
1.2 泥浆沉淀
泥浆性能参数不合格，护壁效果不佳；灌注前等待时间过长，泥浆发生沉淀；泥浆含砂率高
配制合适参数的泥浆，并及时检测、调整泥浆性能；缩短灌注等待时间，避免泥浆沉淀；设置泥浆沉淀池或者泥浆分离器将泥浆中泥砂沉淀分离，并调整泥浆性能。
1.3 钻孔残留
钻具钻底变形或者磨损过大，渣土泄露生成沉渣；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生成沉渣。选用合适钻具，经常检查钻底结构；减小旋转底和固定底间隙；及时补焊保径条，更换磨损严重的边齿；合理调整钻齿布置角度、间距；增加清渣次数，减少桩底残留。
1.4清孔工艺
清孔时的抽吸作用造成垮孔；清孔时泥浆性能不达标，沉渣无法携带出孔底；清孔工艺选择不合理，沉渣无法清除干净。清孔时控制泵的抽吸力，减少对孔壁的冲击；清孔时换浆，并调整好泥浆性能指标；根据钻孔情况，选择适合的二次清孔工艺。
2.旋挖钻孔灌注桩二次清孔技术
旋挖钻孔施工过程中应采取适当措施避免沉渣产生，在钢筋笼、灌注导管安放后，对沉渣过厚的桩孔，须选用合适的二次清孔工艺进行沉渣处理。二次清孔是在完成旋挖成孔、下入钢筋笼和灌注导管后，利用灌注导管清除孔底沉渣的关键工序。桩孔二次清孔工艺的合理选择，对清除孔底沉渣，保证桩身工程质量极其重要。 目前，业内旋挖桩桩孔二次清孔技术按泥浆循环方式可分为以下三类：泥浆正循环清孔、反循环清孔和钻具无泥浆循环清孔。
2.1泥浆正循环清孔
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，流入循环沟、沉淀池，然后进入泥浆池循环使用。 正循环二次清孔工艺原理见图1示。
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2.2泥浆旋流器正循环清孔
为减少正循环二次清孔过程中泥浆中粗颗粒含量大，提高泥浆性能指标，缩短清孔时间，提升清孔效果，在泥浆正循环清孔系统中，引进了泥浆旋流器辅助清孔，即：在泥浆泵泵送泥浆入孔底的胶管上，在地面串联泥浆旋流器，在泥浆被泵入孔底前将泥浆中的粗颗粒排出，预先进行浆渣有效分离，保证优质泥浆进入孔底，减少岩渣的重复带入，并有效地提高了泥浆的携渣能力，大大缩短清孔时间，既提高工效，又保证清孔效果。泥浆旋流器二次清孔工艺平面布设见图2示。
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泥浆旋流器正循环二次清孔凭借旋流装置对泥浆进行有效分离，其操作简便、分离效果好，是普通泥浆正循环清孔系统的升级工艺，是我公司拥有的实用新型专利技术，同时被评为2011年度深圳市工程建设市级工法、广东省工程建设省级工法，具有实用性、有效性，为二次清孔提供了新的可靠选择。
2.3 泵吸反循环二次清孔
为保证清孔满足设计和规范要求，对大桩、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。
2.4 气举反循环处理方法
气举反循环清孔是在导管内安插一根长约2/3孔深的镀锌管将高压空气送入导管内2/3孔深处，与导管内泥浆混合，经充气后在导管内产生低压区，连续充气导管内外压差不断增大，当达到一定的压力差后，平衡打破，则迫使泥浆在高压作用下从导管内上返喷出，同时孔底岩渣被高速泥浆携带从导管上返喷出孔口。 气举反循环原理如下图3示。
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2.5 “潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔系统
为解决大直径桩、超深桩的二次清孔效果差、泥浆循环复杂、泥浆排放量大等难题，我司研发出“潜水电泵+泥浆净化器”二次清孔系统， 即：采用潜水电泵与灌注导管连接，当潜水电泵开动时，直接抽吸孔底沉渣，形成泥浆反循环；潜水电泵用胶管与泥浆净化装置相连，抽吸上来的泥浆进入泥浆净化系统，实现浆渣分离，渣直接排出装车外运，泥浆重新通过泥浆净化器出口流入孔口，以保持孔内泥浆液面高度，维护孔壁稳定，并循环使用，以达到清孔的目的。
（1）泥浆净化装置型号的选择将根据潜水电泵型号、处理能力等综合考虑，当潜水电泵流量不大于100 m3/h时，可选择ZX-100型；当潜水电泵流量大于或等于100 m3/h时，可选择ZX-200型，以达到流量和处理能力之间的平衡，满足泥浆净化能力的需求。
（2）孔口潜水电泵是二次清孔过程中重要的机具设备，潜水电泵分别与灌注导管和泥浆净化装置相连，形成泥浆反循环二次清孔工艺；为了确保潜水电泵的密封性，一般将潜水电泵沉入到泥浆液面下，防止漏气。
（3）清孔系统安装完成后，进行专项检查，包括：灌注导管离孔底高度、各接口的密封性、泥浆净化装置的稳定性、各类电器的安全性等，检查符合要求进行二次清孔。
（4）清孔过程中，密切监测孔口泥浆液面的高度，保持潜水电泵抽排泥浆量与回流的泥浆量基本一致，以确保孔内泥浆的水头高度，以保持孔壁稳定。
2.6旋挖钻斗清孔（无泥浆循环清孔）
旋挖钻斗清孔即利用专用的捞渣钻斗清除孔内的沉渣，在钻进成孔过程和灌注混凝土前，不需要使用泥浆正循环或反循环进行孔内清孔的一种清孔方式。这种清孔方式，主要由旋挖钻斗捞取钻孔底沉渣，同时依靠泥浆起到保护孔壁稳定和悬浮沉渣的作用，使孔内泥浆中的粗颗或钻渣在较长时间内处于悬浮状态，在钢筋笼、灌注导管安装后，孔底保持少沉渣或无沉渣。
旋挖钻斗无泥浆循环清渣注意事项
（1）做好孔口、孔壁的保护。采用旋挖捞渣钻斗清渣，应充分做好孔口护筒埋设，切实维持好护筒内泥浆液面的水头高度，防止钻进过程中孔口垮塌和孔壁坍孔。由于桩径大，每次旋挖钻斗提离孔口前，护筒内泥浆面都会下降1.2m左右，此时需进行及时补浆，维持护筒内液面高度
捞渣钻斗结构合理。钻进至桩孔设计持力层深度后，使用截齿捞砂斗在不加压的情况下空转数圈，使得桩底尽量平坦，便于清渣；岩层钻进清渣导板尽量短小或平底，以便于孔底渣土进入筒体；清渣导板高度越小，清渣效果越理想。清渣钻斗钻底结构必须依据截齿斗底形状进行对应修改，尽量减小导板和中心锥高度。
（2）泥浆管理是关键。旋挖钻机应设置专门的泥浆班组，派专人负责泥浆的调制和管理。
（3）控制泥浆性能是旋挖钻斗清渣过程中的关键，要想实现无泥浆循环清孔，必须科学合理掌握泥浆的调配，并动态使用好泥浆。如：上部土层钻进时间短，此时应适当加大泥浆比重，维护孔壁稳定；岩层钻进回转阻力大，时间相对较长，泥浆比重可适当降低；终孔后旋挖钻斗捞渣处理后，由于需要安放钢筋笼、灌注导管，此时将泥浆调制成低比重、高粘度，使底部段泥浆形成絮状和稠度，提升泥浆的悬浮能力，避免泥浆内固相颗粒沉入孔底。
（4）钻具清渣后，缩短辅助作业时间，即刻下笼灌注桩身混凝土，最大限度减少孔底沉渣量。