桥梁钻孔桩基清孔技术及要求

摘要：本文结合黎钦铁路桥梁工程实例，详尽的论述了桥梁钻孔桩基础施工过程中清孔的目的、清孔类型及方法，其目的是保证桩基混凝土的质量，提高钻孔桩竖直承载力，更加充分地发挥桩底原土层的支承力。

关键词：桥梁 钻孔桩 清孔 技术 要求

中图分类号：K928文献标识码： A

前言

桥梁钻孔桩基础清孔的目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清孔钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力。特别是随着施工工艺的发展，采用大直径钻孔桩已趋于普遍，在施工中彻底清除孔底沉淀土对充分发挥桩底原土层的支承力、提高大直径钻孔桩竖直承载力尤为重要。

清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确、灌注顺利，确保混凝土质量，避免出现断桩之类重大工程质量事故。

终孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久使泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最段时间内灌注混凝土。

1、清孔类型及方法

清孔方法是根据设计要求、钻孔方法、机械设备和土质情况决定。常见的清孔方法有：抽浆法清孔、换浆法清孔、掏渣法清孔、喷射法清孔、用砂浆置换钻渣法清孔等。

（1）抽浆法清孔

抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆去清孔时，操作要注意、防止坍孔。

①用反循环回转钻机钻孔时，可在终孔后停止进尺，利用钻机的反循环系统的泥石泵持续吸渣5min~15min左右，使孔底钻渣清除干净。

②空气吸泥机清孔：其原理与本章第二节气举式反循环回转钻机相同，但以灌注水下混凝土的导管作为吸泥管。高压风管可设在导管内，也可设在导管外。

用空气吸泥机清孔注意事项：

a高压风管沉入导管内的水深度应大于钻孔内水头到出浆孔高度的1.5倍，一般不宜小于15m，但不必沉至导管底部附近。钢筋骨架须在导管吊入之前先放入。

b开始工作时应先向孔内供水，然后送风清孔。停止清孔时应先关气后断水，以防水头降低造成坍孔。

c送风量大小见第二节的气举式反循环回转钻进或第九章沉井。若导管直径为25cm，则送风量需20m³/min。可采用2台9m³/min的空压机并联通过储气罐达到需求的风量再送入风管。风压（MPa）可按公式H/100+0.05计算，H为风管口入水深度（m）。一般孔深70m以内0.5MPa~0.7MPa的风压可满足要求。

d当孔底沉淀较厚且坚实时，可适当加大送风量（因送风量大，则浆渣上升的速度也大，沉渣易被吸上），并摇动导管，改变导管在孔底的位置。仍不能清除干净时，须用喷射法（见本节之五）配合。

e清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度。如孔较深，则中途宜停顿片刻，待孔内上部悬浮钻渣均匀沉淀后，再送风清孔一次。当风管口设置很低，在清孔过程中不能保持孔口水头时，不可马上停止送风，应先将风管或导管提升一定高度才停止送风，以免稠浆渣将风管口堵塞。

f若遇大石块卡在风管内，或浓泥浆堵塞出风口时，应将石块或泥浆清除后再继续清孔，切不可任意加大风压引起胶管爆裂伤人。

清空结束后，最后测量孔底标高，将导管上的弯管拆除，内或外风管吊走，准备灌注水下混凝土。

③以导管作为吸泥泵的吸浆管清孔。

此法系以灌注混凝土的导管代替泵吸式反循环回转的空心钻杆作为吸泥管。它的好处是清孔完毕，将特制弯管拆除即可开始灌注水下混凝土，争取时间。

④水力吸泥机清孔：详见第九章沉井吸泥下沉部分。

以上抽浆法各种清孔机具以内风管空气吸泥机和导管吸泥泵清孔为优。因清孔后不必提升导管，只需拆除弯管部分，便能尽快地灌注下水混凝土，争取时间。用泵吸式反循环回转钻孔时，用后者清孔更为适宜，不需要增加其它机具，用其它方法钻孔时，适宜用前者清孔。

(2) 换浆法清孔

当使用正循环回转钻进时，终孔后，停止进尺，稍提钻锥离孔底10cm~20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.03~1.10的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。使清孔后泥浆的含砂率降到2%以下，粘度为17s~20s，相对密度为1.03~1.10，且孔底沉淀土厚度不大于设计规定的量值时，即可终止清孔，根据钻孔直径和深度，换浆时间约为4h~8h(直径1.5m，深55m的孔需8h)。最后进行灌注水下混凝土。

本法对正循环回转钻进来说，不需另加机具，且孔内仍为泥浆护壁，不易坍孔。缺点是清孔不彻底，混凝土质量较难保证，而且清孔时间太长。用其它方法钻孔时，不宜采用本法清孔。

(3)掏渣法清孔

冲击、冲抓钻进过程中，冲碎的钻渣一部分连同泥浆被挤入孔壁，大部分则靠掏渣筒、大锅锥或冲抓锥清除。要求用手摸泥浆中无2mm~3mm大的颗粒为止，并使泥浆的相对密度减小到1.05~1.20。本法仅适用于各类土层摩擦桩的初步清孔，对冲击钻进，可在清渣前，投入水泥1~2袋，通过冲击锥低冲过程的反复冲拌数次，使孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物，然后以掏渣工具掏出。

降低泥浆相对密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低后向孔口溢出，达到所要求的清孔标准后，即可停止清孔。

对大直径、深孔，应在用掏渣法清孔后，再用气举抽浆法清孔。

(4) 喷射法清孔

本法是在灌注混凝土前，对孔底进行高压射水或射风数分钟，使沉淀物漂浮后，立即灌注水下混凝土。常在其它方法清孔后或清孔过程中配合使用。钻孔工作完毕，由于有拆卸钻杆、钻头、下钢筋骨架及导管等工序，沉淀厚度可能会增大，导致无法插到底，故常用喷射法，将沉淀层冲起漂浮。

(5) 用砂浆置换钻渣法清孔

本法先用掏渣筒尽量清除钻渣，然后以活底箱在孔底灌注60cm厚的特殊砂浆。特殊砂浆采用炉灰与水泥加水拌和，其相对密度小，能付托在混凝土之上。砂浆中加入适量的缓凝剂，是初凝时间延长到6h~12h以上，以保证砂浆从注入孔底直到一系列作业完成后，混凝土灌注至顶标高，砂浆不致硬化。

灌注特殊砂浆后，插入比孔径稍小的搅拌器，作20r/min慢速旋转，将孔底残留的钻渣拌入砂浆中，然后吊出搅拌器，插入钢筋骨架及导管，灌注水下混凝土。混凝土从孔底置换了砂浆的位置后，砂浆大部分浮托在水下混凝土的顶面以上，一直被推到桩顶，在处理桩顶浮浆层时一起被清除掉。本法在国外有数千根桩的经验，并做过实验，效果较好，可满足柱桩的要求。特殊砂浆常用配比为：水泥:粉煤灰:砂:加气剂=1:0.4:1.4:0.007(质量比)。

2、清孔的质量要求

（1）摩擦桩

①孔底沉淀土的厚度不大于设计规定。

②清孔后的泥浆性能指标：含砂率不大于2%，相对密度为1.3～1.10，粘度为17s～20s,胶体率≥98%，各项指标在钻孔的顶、中、底部分别取样检验，以平均值为准。

（2）支承桩

宜以抽浆法清孔，并宜清理至吸泥管出清水为止。灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不大于设计规定。

3、沉淀土厚度的检测方法

（1）沉淀土厚度的测算基准面

①用平底钻锥和冲击、冲抓锥时，沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所到达的孔底平面算起。

②用底部带圆锥的笼式锥头时，沉淀土厚度从锥头下端的圆锥体高度的中点标高算起。

（2）检测方法

沉淀土厚度的检测方法有如下几种：

①取样盒检测法

这是较为通行的方法。具体做法是在清孔后用取样盒吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，测量沉淀在盒内的渣土厚度。

②测锤法

测锤法是惯用的简单方法。使用测量水下混凝土灌注高（深）度的测锤，慢慢地沉入孔内，凭人的手感探测沉渣顶面的位置，其施工孔深和测量孔深之差，即为沉淀土厚度。

③电阻率法

电阻率法沉渣测定仪由测头，放大器和指示器组成，它是根据介质不同，如水、泥浆和沉淀颗粒具有不同的导电性能，由电阻值变化判断沉渣厚度。

④电容法

电容法沉渣测定原理是当金属两极板间距和尺寸固定不变时，其电容量和介质的电解率成正比关系，水、泥浆和沉渣等介质的电解率有较明显差异，从而可由电解率的变化量测沉渣厚度。

⑤声纳法

声纳法测定沉渣厚度是利用声波在传传播中遇到不同界面产生反射而制成的测定仪。

4、工程实例

中铁九局六公司，在黎钦铁路施工中坚决杜绝以加深孔底的方法代替清孔。清孔作业中，采用即满足需要，又性能可靠性，且简便先进的量测方法，从而保证清孔的施工质量