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【摘 要】随着经济建设的发展，建设工程中桩基普遍应用。而旋挖成孔是其最常见的一种形式，借助于大型旋挖设备进行旋挖钻机施工，同时垂直旋孔并且能够自动定位，该技术效率高，自动化程度强，具有广阔的发展前景。同时结合国内外大量工程实践案例，将反循环法与之结合进行了比较与讨论，研究了其适用性,包括施工效率、施工质量、适用范围、施工成本等。并对不同情况下两种施工方法的选择以及优化组合提出了建议。
【关键词】反循环；旋挖；工艺特点；成孔方法
【中图分类号】TU753.3 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）14-0243-02
1.引言
旋挖技术最早由美国卡尔维特公司提出，之后经理了长足的发展，适用于建筑基础作业中从成孔操作。其特点是装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高。并且对我国大部分地区的地质条件都具有良好的适用性。旋挖钻孔灌注桩分为不用稳定液护壁的干式旋挖工法和采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法，它广应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。我国在工程施工中也大量采用旋挖技术，其对提高工程质量、缩短工程周期、实现工程的机械化以及加强工程质量方面均作出极大贡献。然而，传统的旋挖技术并不能应对所有的工程，在某些地质及施工条件苛刻的工程中该种方法的使用受到了制约，因此本文提出了基于旋挖技术的对反循环法的施工工艺，将反循环（RCD）技术与旋挖技术相结合，弥补了相互的不足，促进了施工工艺的先进性和技术的可靠性。
2.旋挖技术
反循环和旋挖成孔在世界范围内已得到广泛应用。在软土和中硬度地层中。目前旋挖成孔直径的范围是500至1500mm，深度可达40m。随着高层建筑的普及，现代建设工程中对大直径和深度达100m桩的需求日益增加，而旋挖技术由于整机配置低、稳定性差和施工现场需对桩架或起重机布置有一定需求等因素，加之立柱长度制约了钻孔深度，旋挖成孔在施工中的使用受到了一定限制。此外，对于不稳定的底层旋挖法的使用受到了限制，需要大量的时间来拆装和维护设备，施工周期变长，灵活性和机动性下降。
3.反循环法（RCD）
如图1所示的是RCD法的施工工艺过程。反循环技术通常用于完成大直径孔的施工。在地面真空泵或压缩空气的抽吸力作用下，孔底泥浆携带钻屑进入钻头吸渣口。沿钻杆中空上升，经排渣管排往沉淀池，沉淀后的泥浆再返回钻孔，从而形成反循环钻进。
反循环旋挖式桩基钻孔是根据土体的强度特性选择不同钻头。泥浆由储浆池通过泥浆泵流入钻孔，通过泥浆护壁旋钻切削土体钻进，在钻渣达到斗容量的三分之二至五分之四时即可提钻，至卸料位置打开斗门，快速正反转动，使土脱离钻斗，开始二次钻进，通过泥浆的循环将钻渣清除，达到设计孔深后清孔的一种工艺。
反循环旋挖式桩基钻孔具有施工位移中无需吊运、拖运，能适应恶劣地形的施工；一切吊装作业可自行处理；施工速度快；可贴墙作业，不用考虑场地工作面；动力源由主机供应，钻孔无需额外电源；噪声低，振动小，泥浆用量少、可循环利用；钻渣流动性小，便于外运等优点，广泛应用到桩基钻孔施工中。
旋挖成孔的优点在于以下三个方面：起架、安装时间少；在中低强度岩层中穿透率高；安放护筒的钻孔由自身来完成。旋挖成孔的缺点在于不断提升和落下钻具。使孔内的压力变化。这对孔壁的稳定性具有十分不利的影响。因此，反循环就具有的以下两点明显的优势：其一是在大直径、大深度孔的施工中，它的施工成本低、效率高；其二是连续钻孔施工将有助于提高孔壁的稳定性。
图1 反循环挖掘设备
4.工艺特点
为了应对现代施工过程中的钻孔需求，旋挖法和反循环法均有其各自的特点以及不足。两种施工工艺在某些工程中需要相互配合，协同完成，其中，旋挖钻机施工具有以下特点：
（1）技术先进
对于旋挖钻机与循环钻机相比而言，旋挖钻机能够钻较深、较大的桩孔，尤其是钻机重心低，因此具有更好的稳定性。旋挖钻机为全液压驱动，这就保证了设备的稳定性，减少了设备运转过程中产生的震动，并且桩位的定位、钻孔的深度与垂直度等均由电脑控制，可以自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，由于减少了人工操作的过程，因此精确度得到保障。
（2）施工简便
第一，旋挖钻机自带柴油动力，柴油机的输出功率大，设备扭矩强，工作的周期长，可以连续稳定的长时间工作，而又不必担心断电的问题。减少了工期延误的现象。第二，旋挖钻机装载在履带车上，可以自行移动，因此灵活性强，能够自行行走和移动桩位之间移动方便。第三，旋挖钻机不需要提高较大的工作面就可工作，大大提升了旋挖钻机的适用性。
（3）成孔速度快
旋挖钻机的钻杆可自动伸缩，省去了人工加装、拆卸钻杆的时间，提高了工作效率，本工程循环钻机成孔时间在10~12小时左右，而旋挖钻机成孔时间在4小时左右。终孔后可移位到下一桩位钻进，后续工序交由汽车吊完成。
（4）成孔质量高
旋挖钻机钻孔过程由电脑控制，可以快速校准钻机水平和桩位中心，提高了成桩的垂直度，降低了桩位的偏差。采用筒式钻斗，钻斗外部有突起部分，钻进过程中在孔壁上形成较明显的螺旋纹，有助于提高桩的摩阻力。钻进过程中，大部分土体随钻斗带至孔外，避免孔内沉渣过厚。
而反循环法的特点是：
（1）施工速度快，比其他成孔方法快一倍以上；
（2）动力源由主机供应，无需额外电源及动力源，可减小变台数量或者容量；
（3）泥浆用量少。泥浆外运量也相对较小。可摊薄成本，提高经济效益。
（4）在黏土中，要中等钻速，稀泥浆钻进；在砂土或软土中，要低速，稠泥浆钻进；在亚黏土，卵、砾石层中，要慢速，优质泥浆钻进。
此外，由于反循环施工具有一定的危险性，因此对施工工艺的合理性以及操作的规范性具有较高的要求，应安全文明施工的要求，需要做到以下几点：
（1）加强安全教育，树立规范意识，不断强化安全意识，建立安全保证体系，务必定期展开安全文明施工巡讲工作，确保每一个施工人员明确施工步骤和可能存在的危险隐患，建立完善的责任化体系和部门管理体系，以达到使安全管理制度化，教育经常化的目的。
（2）认真执行定期安全检查工作，开展互相监督互相督查的工作，并设立安全监督岗，使得安全意识深入贯彻，对于群众要提高安全人员的作用，对可能存在的安全隐患逐一排查，将其消灭在萌芽状态，并且要认真记录，限期整改，务必责任到人。
（3）对于领导层和管理层更要落实责任制度，上岗前要进行身体检查和技术考核，规范操作步骤，不得有不正规的操作习惯。
（4）设置专门的领导巡查制度，确保二十四小时有责任人员在工地范围内巡查，一旦发生事故能第一时间到场主持工作。
（5）在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或无其他防护设施的钻孔中处理故障。当必须下钻孔时，应邀请专业人员，并配齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后方可进行。
5.结论
反循环发施工工艺的原理是利用砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，同时在孔内冲洗液和大气压力的作用下，使得孔壁与钻杆内腔的冲洗液流向孔底，将孔底的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵的抽吸作用流到地面沉淀池内，等沉淀钻渣后，冲洗液再流向孔内，形成反循环。这种施工放大可以应对大直径、大深度钻孔的施工需求，对于现代施工工程来说是在传统旋挖技术上的优化与进步。反循环成孔灌注桩在工程上已有较多应用，属于成熟的施工工艺，反循环成孔灌注桩具有提高单桩承载力，提高工程桩质量的优点，所以，反循环成孔灌注桩施工工艺可在具备条件的工程中推广，在工程中具有较大的优势。
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论文作者:林后宽
论文发表刊物:《建筑知识》2017年14期
论文发表时间:2017/7/18
标签：钻孔论文; 钻机论文; 泥浆论文; 工程论文; 钻杆论文; 桩基论文; 技术论文; 《建筑知识》2017年14期论文;