本文结合丹大快速铁路工程实例，详实地论述了正反循环回转钻成孔的工作原理、适用范围及其优缺点。在施工生产实践中，积累了许多实践经验，可为其它类似的工程施工提供一此借鉴。

　　关键词：钻孔桩;方法;适用范围;优缺点

　　中图分类号： TU74 文献标识码： A

　　1引言

　　桥梁钻孔灌注桩是采用不同的钻孔方法，在地层中按要求形成一定形状（断面）的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土（有地下水时灌注水下混凝土）成为桩基础的一种工艺。

　　目前，我国铁路桥梁桩基成孔的常用方法有正、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻孔、冲击钻孔、钻斗钻、挖孔桩等方法，本文着重以正、反循环回转钻孔加以论述。

　　2正、反循环回转钻工作原理

　　（1）正循环回转钻孔工作原理

　　用泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头（钻锥）在回转时将土层搅松成钻渣，被泥浆悬浮，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆再循环使用。井孔壁靠水头和泥浆保护。采用本法由于钻渣得靠泥浆悬浮才能上升携带排除孔外，故对泥浆的质量要求较高。

　　（2）反循环回转钻孔工作原理

　　同正循环相反，泥浆由钻杆外流（注）入井孔，用真空泵或其他方法（如空气吸泥机等）将钻渣从钻杆中吸出。由于钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水上升速度较正循环快得多，就是清水也可以把钻渣带上顶端流到泥浆沉淀池，净化后泥浆可循环使用。本法的泥浆只起辅助护壁作用，其质量要求较低。但如钻深孔或易坍土层，则仍需用高质量泥浆。

　　3正、反循环回转钻适用范围

　　（1）正循环回转钻适用范围：

　　①在粘性土，粉砂、细、中、粗砂，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩等土层；孔径在（80~300）cm；孔深（30~100）m。

　　②泥浆作用：浮悬钻渣并护壁

　　（2）反循环回转机适用范围：

　　①在粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土等土层；孔径在（80~300）cm；孔深如用真空泵小于35m，用空气吸泥机可达到65m用气举式可达120m。

　　②泥浆作用：护壁

　　4正、反循环回转钻的优缺点

　　（1）正循环回转钻

　　优点：钻进与排渣同时连续进行，故正循环回转钻的成孔速度较快，钻孔深度较大，最大深度可达100m。

　　缺点：需要设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量的水和泥浆原料；机具设备较复杂，机械故障较多；其最大缺点是由于泥浆较稠，故孔壁泥浆护壁层厚度常达5cm~7cm，大大降低了桩周摩擦力，因而正循环回转钻机发展趋势比较缓慢。

　　（2）反循环回转钻

　　优点：排除钻渣连续性好，速度较正循环快，功效较高。目前此类钻机最大嵌岩桩钻孔孔径可达250cm，普通土层钻孔直径可达300cm，深度可达80m~120m，钻进岩层的岩石强度达180MPa左右这类钻机排渣不需要泥浆，在孔壁十分稳定的地层中甚至可以用清水；在孔壁不稳定的地层中，出于护壁的特殊需要，必须调制相对密度小于1.10的优质泥浆，但其造浆原材料的用量远远低于正循环。反循环最大的优点是孔壁保护膜较薄，不减弱桩的摩擦力。

　　缺点：扩孔率大于正循环，并且钻机机构复杂，造价偏高，特别是当钻孔直径达300cm和孔深达100m以上时，造价会更高。尽管如此，目前反循环回转钻机在铁路、公路桥梁钻孔桩成孔中仍然处于主导地位。

　　5正循环回转法成孔操作要点

　　（1）钻机就位

　　立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。启动卷扬机把钻盘吊起，垫方木于转盘座下面，将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘，要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上，钻杆位置偏差不得大于2cm。在钻进过程中要经常检查转盘，如有倾斜或位移，应及时纠正。使用带有变速器的钻机时，要把变速器放平。安装在变速器板上的电动机轴心应和变速器被动轴的轴心放在同一水平线上。

　　在方钻杆上端安装提引水龙头，在水龙头上端连接输浆胶管，将输浆胶管接到泥浆泵上，把提引水龙头吊环挂到起吊系统的滑轮吊钩上。取走转盘中心的方形套，启动卷扬机吊起方钻杆穿过转盘并牢固地联结到钻头，装好方形套夹住方钻杆，准备钻进。

　　（2）初钻

　　先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻机孔中一定数量后，方可开始钻进。

　　接长钻杆时，先卸去方形套，提升方钻杆达到钻头与钻杆相连处露出转盘为止。用钻杆夹持器卡住钻头并支承于转盘，卸去方钻杆。然后吊起一节圆钻杆，连接于钻头，卸去夹持器，把圆钻杆连同钻头放入钻孔。当圆钻杆上端接近转盘时，照上述用夹持器支持圆钻杆，松吊绳，将方钻杆吊来来与圆钻杆联结，撤去夹持器，把方钻杆降入转盘内并安好方形套，继续钻进。以后需再接长钻杆时，照以上步骤在方钻杆之间加接圆钻杆即可，一直钻孔到需要深度为止。卸去时亦同样办理，只是把接长改为减短而已。

　　接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取尽快完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。

　　（3）钻进时操作要点

　　①开始钻进时，进尺应当适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。

　　②在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。宜先用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。

　　③在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

　　④在低液限粘土或卵、砾石夹土层中钻进时，因土层太硬，会引起钻锥跳动、蹩车、钻杆摆动加大和钻锥偏斜等现象，易使钻机因超负荷而损坏。宜采用低挡慢速、优质泥浆、大泵量、两级钻进的方法钻进。

　　⑤两级钻进时，第一级钻锥底面积可取钻孔面积的半。

　　⑥钻进过程中，每进尺5m～8m，应当检查钻孔直径和竖直度。检查工具可骨圆钢筋笼（外径D等于设计桩径，高度为3D～4D）吊入孔内，使圆笼中心与钻孔中心符合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。

　　6反循环回转法成孔操作要点

　　返循环回转法成孔原理和适用范围如前述。其工作特点与正循环相反，泥浆由储浆池流入或注入钻孔，到孔底同钻渣混合，在真空泵与吸泥泵配合或在空气吸泥机、水力喷射泵的抽吸力作用下，混合物进入钻锥的进渣口，由钻杆内腔吸上，再从出水控制阀经胶管排泄到沉淀池，净化后到储浆池循环使用。

　　（1）钻机就位

　　基本与正循环相同。

　　（2）开钻

　　为防止堵塞钻头的吸渣口，应将钻头提高距孔底约20cm～30cm，将真空泵加足清水（为便于真空启动，不得用脏水），关紧出水控控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭，打开真空管路阀门使气水畅通，然后启动真空泵，由出管路内的气体，产生负压，把水引到泥石泵，通过沉淀室的观察看到泥石泵充满水时关门真空泵，立即启动泥石泵当泥石泵出口真空压力达到0.2MPa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循环后，启动钻机慢速开始钻进。

　　（3）接长钻杆

　　当一节钻杆钻完时，先停止转盘转动，并使反循环系统延续工作至孔底沉渣基本排净，然后关闭泥石泵接长钻杆；在接头法兰盘之间垫3mm～5mm厚的橡皮圈，并拧紧螺栓，以防漏水漏气；然后如上述工序，一切正常后继续钻进。

　　（4）在硬粘土中钻进时，用一挡转速，放松起吊钢丝绳，自由进尺。在高液限粘土、含砂低液限粘土中钻进时，可用二、三档转速，自由进尺。在砂类土或含少量卵石中钻时时，宜用一、二挡转速，并控制进尺，以免陷没钻头或抽吸钻渣的速度跟不上。

　　遇地下水丰富易坍孔的粉质土，宜用低挡慢速钻进，减少钻锥对粉质土的搅动；同时应加大泥浆相对密度和提高水头，以加强护壁，防止塌孔。

　　5工程实例

　　丹大快速成铁路DT2标段工程，共计37座桥梁，其大桥26座，大桥8座，中桥3座。桥梁桩基础施工以钻孔形式为主，钻孔桩共计13831根。

　　本文论述的正、反循环回转法成孔只是多种成孔方法中的一种。施工中要结合机具设备的供应情况、设计和工期要求及土层情况，合理地选择钻孔方法，以保证工程效率和效益。

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