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摘要：反循环扩底钻孔桩具有使用性广，节约材料，降低工程造价，施工工期短等优点，被应用在环境监测中心项目桩基工程中。本文对反循环扩底钻孔桩技术的应用进行了分析，阐述了反循环扩底钻孔桩施工全过程的技术要点。
关键词：反循环；扩底桩；泵吸；施工；技术；
广东省环境监测中心是国家一级监测站，也是全国首批POPs监测中心之一，建成后承担全省环境质量各要素及重点污染源的监测。项目建设内容主要包括监控中心大楼建设，常规实验室、持久性环境有机毒物监测实验室、网络工程及计算机房、空气质量预报预警系统机房及实验室，重点污染自动监控中心机房及实验室、地表水自动监控中心机房及实验室及“三废”处理工程，项目总投资概算为10337万元。
环境监控中心大楼，规划总建筑面积15592平方米，地下1层，地上 15层（其中裙楼3层，塔楼12层）。建筑总高度59.8米，地下室埋深4.8米，局部埋深7.65米。
1.省环境监测中心项目桩基工程特点和难点
项目濒临珠江边，地下水水位高，场地范围内分布厚度较厚粉砂和粗沙层，透水性较强。
风化岩层（持力层）为泥岩，根据《岩土工程勘察规范》判定岩石为较软岩，承载力不高。
项目配有实验室，有大量精密的监测和检测仪器，对沉降和抗震性能有较高的要求。
项目周边为回迁安置房小区，与本项目距离较近。
2桩基设计方案
原设计为静压预制桩，由于场地距离南面和西面居民楼的距离小，不满足静力压桩机的最小工作尺寸要求，所以要变更桩型。变更的桩型在冲孔桩和钻孔桩之间选择，为避免降低地下水对周边建筑造成危害，故不论是冲孔桩和钻孔桩都必须采用泥浆护壁湿作业法。考虑到项目地质以沙、土及泥岩为主，详勘报告披露没发现孤石，故采用钻孔桩，施工工期较短。另外采用扩底技术，由于桩底直径变大，直径与底面积成平方关系，同样直径与承载力成平方关系，故此桩型能提高承载力。在总承载一定的情况下使用扩底技术，可降低桩身直径、缩短桩长或减少布桩的数量，从而达到加快施工进度，降低工程造价的作用。在正循环和反循环的选择上，正循环泥浆上返速度小，排渣能力差，不适合大直径桩和扩底桩的钻进排渣。而反循环，在泵的作用下泥浆从钻杆内腔上返，流速快，携渣性能好，因此选用反循环工艺。
本项目共有92根工程桩，桩身类型为摩擦端承桩，桩径分别为800，1000，1200，1400（扩底直径相应为1400，1800，2200，2600），由于岩层埋深较浅，扩底桩以中风化岩作桩端持力层，桩长约15m。桩身采用C30混凝土，纵向钢筋用HPB335，纵向钢筋的接长应优先采用焊接连接，焊缝长10d。横向加劲箍及螺旋钢箍用HPB235，纵横钢筋交接处均应焊牢。钢筋笼外侧需设混凝土垫块，以确保钢筋保护层的厚度。
2.省环境监测中心项目反循环扩底钻孔桩技术的应用
2.1技术简介
反循环扩底钻孔桩是利用泥浆稳定孔壁，钻孔机按等直径钻孔方法钻至预定深度，换上扩底钻头，通过加压撑开钻头上的扩孔刀具，使之继续旋转钻进形成桩端扩大头，钻进过程中使用泵吸反循排渣，成孔后放钢筋笼并灌注水下混凝土形成的。在工程实践中，扩底和直孔的直径比一般为1.5-2.0，优选值为1.8。目前，我国实施的扩底端直径在0.8至5.4米之间，孔深可达100米。
反循环指的是利用离心泵或轴流泵的抽吸力，使泵在其进水口处形成负压，井内的液体在大气压的作用下，经钻头携带岩屑经钻杆（中空）而上，经胶管排至集渣坑形成循环的一种管路布置方式。反循环排渣速度快，对孔壁的破坏作用也小，清孔效果好。
2.2工艺流程
编写施工组织设计→场地和施工准备→测量定位→埋设护筒→直孔钻进成孔→第一次清孔→扩底钻进成孔→第二次清孔→吊放钢筋笼及灌注导管→第三次清孔→灌注水下混凝土
2.3技术要点
2.3.1编写施工组织设计
主要确定钻孔从自然地面直接下钻，还是等基坑开挖完再下钻。自然地面直接下钻有如下优点：①缩短工期，工程桩实施的同时进站基坑支护施工；②施工场地较为宽阔，方便施工时运输车辆的进出；③减少垂直运输量。缺点是：①施工费用相对较高。
2.3.2场地和施工准备
在尽量不影响钻孔桩机作业和移位的前提下，设置储浆池和沉淀存渣池，按泥浆需求量确定储浆池面积。设置相应的循环沟槽，布设泥浆循环系统。
对于扩底钻头的选用。合金扩底钻头，主要适合于强度在30MPa以内的土层和岩层；滚刀扩底钻头，能用于强度达60MPa的岩层。本项目的微风化层岩石天然单轴抗压强度为7.7～17.2MPa，采用了合金扩底钻头，钻进设备采用回转钻机。
2.3.3测量定位
根据业主提供的平面坐标控制点和高程控制点，按照桩位布置图进行放线，标出各桩中心点作为的孔位。
2.3.4埋设护筒
护筒有定位、保护孔口和维持孔内外水位高差的作用。挖好埋设坑，放入护筒，确保护筒垂直并和桩中心重合。护筒用6至10mm钢板制作，内径比外径大100-200mm，长1.5m。对于易坍塌部位建议使用加长护筒，保证孔壁稳定。
2.3.5直孔钻进成孔
钻机开转前必须进行空载试运行，检查机械性能，并确保各部件连接牢固，发现钻头有裂缝要及时加焊处理。在钻进过程中，钻杆应保持垂直稳固，位置准确；随时采用经纬仪和吊绳校核钻杆垂直度。根据泥浆补给情况和地质情况控制钻进速度，保持钻机稳定，防止因钻杆晃动引起孔径扩大。
2.3.6第一次清孔
把钻头提离孔底0.3至0.5m，用泵吸反循环工艺清孔换浆，清孔时间一般在1小时左右。清孔完毕，测量孔深、孔径、孔斜率和孔底沉渣厚度。
2.3.7扩底钻进成孔
将扩底钻头吊起，上下提动，检查扩底钻头的收缩与张开是否灵活。然后，让钻头处于收缩状态，慢慢放下钻头使扩刀逐渐张开，直到张开至设计扩底直径，测出相对位移的距离，确定相应的扩底行程，同时在钻头上固定好行程限位器。在钻杆上标定扩底行程的起点和终点，通过行程控制扩底直径。
扩底前使钻头处理收缩状态，提离孔底，启动泥浆泵，使泥浆开始循环，等反循环正常工作后进行扩底钻进。钻进开始应缓慢给压，轻压慢钻。随着钻头扩翼逐渐张开，作用荷载也逐渐增大，所以要保持匀速钻进，严格控制钻进速度，不得无故提动钻具。当钻至钻杆上所标的终点行程时，逐步放松钻具钢丝绳，当钻具钻进阻力减少，转动自如，表明扩底行程已达到限位器。则重新收紧钢丝绳，回转钻进数分钟，即完成扩底钻进。
2.3.8第二次清孔
钻头空转抽取孔底沉渣，同时置换孔内泥浆，测量扩底直径和孔深。本次清孔换浆是确保孔底沉渣厚度满足设计要求的关键工序，清孔时间应大于2个小时。
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2.3.9吊放钢筋笼及灌注导管
钢筋笼吊放时要对准孔位，吊直抚稳，缓慢下放，如遇阻应正反旋转，不能猛放、猛墩，避免碰撞孔壁。钢筋笼就位后应采取加固措施固定笼体的位置，防止笼体上浮或下沉。
导管内壁应光滑圆顺，直径宜为20～30cm，节长宜为2m。检查导管是否存在孔洞和裂缝。导管采用法兰盘接头宜加锥形活套；采用螺旋丝扣型接头时必须有防止松脱装置。下管前要进行水密承压和接头抗拉实验，导管下放就位至离孔底300至500mm。
2.3.10第三次清孔
用沙石泵连接导管进行第三次清孔换浆，同时调整好泥浆性能，孔底500mm以内的泥浆密度小于1.25g/cm3，含砂量小于8%，漏斗粘度小于28s。浇筑混凝土前，孔底沉渣厚度不能大于50mm。清孔完成后，提钻要轻提、慢提，使扩底钻头慢慢收拢，如发现提钻受阻，不可猛拉、强提，应轻轻旋转，使钻头缓慢收拢。
2.3.11灌注水下混凝土
初灌混凝土不仅要满足埋管高度要求，而且要埋没整个扩大头高度1/3以上。当初灌量太大时，需要两台或以上的混凝土运输车对漏斗同时进行卸料。水下混凝土必须连续施工，导管埋置深度宜控制在2至6m。严格控制提管速度，设专人指挥，严禁将导管提出混凝土灌注面。桩顶混凝土浇筑完成面应高出设计标高0.8m，确保桩头浮浆层凿除后桩面混凝土达到设计强度。
3 反循环钻孔扩底桩的技术保障措施
3.1 防止塌孔
桩孔内水位降低后，孔壁所受的水头压差增大，容易造成塌孔，所以必须提高并保持孔内泥浆水位。同时提高泥浆性能，调高泥浆密度，能有效保障孔壁稳定性。
控制钻孔速度，如在淤泥土中转速不宜大于1m/min，在砂层中不超过3m/h，在硬土层中或岩层中以钻机不发生跳动为宜。缩短下钢筋笼，下灌注导管，测量和辅佐作业时间，尽快灌注混凝土。
3.2.防止桩孔偏斜。
安装钻机时，要用水平尺校正，保证钻机天车、转盘和桩中心在同一铅垂线上。钻进过程中需经常检查校正。
3.3 成孔质量控制
在钻孔成桩后，混凝土灌注前，使用大口径超声波检测仪进行检测，可以测出扩底直径、孔底沉渣厚度、桩孔斜度和孔深等参数，确保桩孔满足设计要求。
3.4 提高桩底承载力
如果遇到松散结构或渗透系数大的地层（如砂土、砂砾等）可采用后压浆工艺进行加固处理，实验表明后压浆加固处理，可加强持力层强度，对孔底沉渣起固结作用，使桩底承载力提高30%-50%。具体做法是在钢筋笼上绑扎压浆管，压浆管的喷头要超出钢筋笼端部20cm，钢筋笼下到孔底时，喷头依靠钢筋笼的重力压入孔底内。在成桩后2-5天内利用灌浆泵进行压力灌浆，使浆液灌进土体中。但改处理方法对渗透系数小的地层作用有限。
4结语
反循环钻孔扩底桩技术安全可靠，施工过程中不用降水，施工效率高，挟渣能力好，孔底沉渣少。经桩检测试验，本项目的灌注桩桩芯完整密实，桩底沉渣厚度均在40mm以内。
工程实践表明，采用扩底桩与采用等直径孔桩相比，钢筋和混凝土用量均可降低30%至60%，工程投资节约25%至40%。
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用光纤的实时监测方法。这种监测设备通常适用于监测备用光纤，所以，传输设备无法传输和转变光信号。能够在1220nm、1360nm和1750nm的范围内选择任何带宽的光源，并通过该光源发射光信号，然后可以监测测试端的工作状态。如果测试端出现故障，那么光源信号也会减弱，所以，光缆监测系统也可以根据光信号的强弱程度对故障发生的位置和状况进行准确识别并进行及时修复。比如：1750nm窗口传输业务数据的光纤，能够通过1360nm的OTDR终端重复使用WDM，使得同时由一条光纤传输两种光波，因为两种不同波长的光，所以接收端WDM可以将两种光，光尾纤从OSW中分离出来，完成光纤连接的ODF，因为只是为了测试所制备的光纤，所以资金投入较少。
3.3 终端机报警监测
终端报警监测系统是根据报警设备的接口收集和整理光缆的故障报警信息，并通过监测系统实时地进行系统故障分析，从而筛选剔除无用的信息，将有效的信息进行分析和总结并保留下来，以便判断故障的原因和位置，从而及时进行修复。
4 结语
综上所述，光缆监测系统在通信传输中的应用非常引人关注，而且在目前的通信领域也得到了越来越多的应用。同时，光缆的通信质量很大程度上依赖于传输的质量。因此，光缆监测系统的优化和进步能够提升光缆监测系统的应用水平，为通信传输和网络技术提供更好的服务。本文重点介绍了光缆监测系统的基本内容，包括光缆监测系统的定义和结构，然后分析了光缆监测系统的设计和实现，结果表明，光缆线路的监测可以有效地进行故障报警和定位监测，从而显著提升了监测效率，极大地降低了故障造成的不利影响。
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模拟的结果。经过大量实际生产的生产数据，通过数理统计进行处理就能得到产品标准偏差。在实际的应用时，应当全面考虑模具制造商和设备的水平。
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论文作者:林浩彦
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第4期
论文发表时间:2019/9/20
标签：钻头论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 直径论文; 光缆论文; 《建筑细部》2019年第4期论文;