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泥砂分離設(shè)備在鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用的技術(shù)

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中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司科技創(chuàng)效推廣應(yīng)用技術(shù)名錄
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（一三二）泥砂分離設(shè)備在鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用的技術(shù)
1. 技術(shù)背景
近年來，隨著我國工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，公路、市政、鐵路橋梁工程越來越多，建設(shè)周期越來
越短，施工環(huán)境也越來越復(fù)雜，由于鉆孔灌注樁對各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強(qiáng)，因此在橋梁施工中
得到了廣泛的應(yīng)用。
泥漿護(hù)壁質(zhì)量直接影響成孔質(zhì)量及施工進(jìn)度，傳統(tǒng)的泥漿循環(huán)無法將泥漿中的鉆渣及時沉淀，
又采用泥漿泵抽至孔底，繼續(xù)參與循環(huán)，大部分鉆渣會停留在底部，嚴(yán)重時會形成板結(jié)，致使鉆孔
緩慢，孔內(nèi)泥漿性能變化較大，導(dǎo)致清孔時間長、清孔不徹底，容易塌孔，無法滿足施工要求。
為解決以上問題，對傳統(tǒng)泥漿循環(huán)工藝進(jìn)行優(yōu)化，在南通繞城高速公路樁基施工鉆孔過程中采
用泥砂分離設(shè)備進(jìn)行泥漿循環(huán)施工，使用泥砂分離器后使鉆渣與泥漿分離，鉆渣排出，泥漿經(jīng)過沉
淀再次進(jìn)行循環(huán)，有效地提高了泥漿指標(biāo)及清孔效率，且分離出的砂子可以用于便道和路基邊坡防
護(hù)的截流槽等臨建工程，減少了外運泥漿的數(shù)量，節(jié)約了運輸成本及臨建施工成本，且保證了現(xiàn)場
施工環(huán)境整潔，泥砂分離設(shè)備在鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用的技術(shù)應(yīng)運而生。
2. 技術(shù)簡介
泥砂分離提高循環(huán)泥漿質(zhì)量的鉆孔灌注樁施工工法是通過引入泥砂分離器設(shè)備對泥砂進(jìn)行分
離，泥漿循環(huán)系統(tǒng)由鉆機(jī)的泥漿泵、泥砂分離器、沉淀池、泥漿池組成。首先在泥漿池內(nèi)造漿，使
得其自然流入孔內(nèi)，采用鉆機(jī)自帶的泥漿泵將泥漿從孔底內(nèi)抽入沉淀池，鉆渣也隨泥漿進(jìn)入沉淀池，
泥砂分離器自帶的泥漿泵抽入含鉆渣的泥漿，鉆渣通過總進(jìn)漿管輸送到泥砂分離器的粗篩，經(jīng)過其
振動篩選將粒徑在3mm 以上的渣料分離出來。經(jīng)過粗篩篩選的泥漿進(jìn)入泥砂分離器的儲漿槽，由渣
漿泵從槽內(nèi)抽吸泥漿，在泵的出口具有一定儲能的泥漿沿輸漿軟管從水力旋流器進(jìn)漿口切向射入，
通過水力旋流器分選，粒徑微細(xì)的泥砂由旋流器下端的沉砂嘴排出落入細(xì)篩。經(jīng)過細(xì)篩脫水篩選后，
較干燥的細(xì)渣料分離出來，而漿液再次返回儲漿槽內(nèi)，最后從旋流器溢流管進(jìn)入中儲箱，沿總出漿
管輸送回泥漿池，進(jìn)入下一循環(huán)。
3. 適用范圍
本工法適用于多數(shù)砂層、粉砂層等多種地質(zhì)的采用泥漿護(hù)壁方式的鉆孔灌注樁施工、防滲
墻工程（地連墻，雙輪銑）、泥水平衡法盾構(gòu)施工和泥水頂管施工的泥漿凈化回收等工程。
4. 施工工藝流程及操作要點
4.1. 施工工藝流程
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圖4.1-1 施工工藝流程圖
4.2. 施工操作要點
4.2.1. 場地平整、樁位放樣
用施工機(jī)械平整場地并夯打密實，為鉆機(jī)施工提供安全牢固的施工平臺，根據(jù)設(shè)計圖紙，進(jìn)行
樁位坐標(biāo)的計算復(fù)核，確認(rèn)無誤后，采用全站儀進(jìn)行樁基施工放樣。循環(huán)鉆機(jī)就位時底座必須保持
平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜移位，鉆頭定位誤差不大于20mm。
4.2.2. 護(hù)筒埋設(shè)、鉆機(jī)就位
鋼護(hù)筒埋置至較堅硬密實的土層中深1m 以上，且總埋置深度不小于2m；鋼護(hù)筒頂高出下水位
1.5m，并高出施工地面0.3m；
4.2.3. 泥漿制備
護(hù)壁泥漿制備采用膨潤土造漿，根據(jù)施工機(jī)械、工藝和穿越土層進(jìn)行配合比設(shè)計；灌注混凝土
前，孔底內(nèi)的泥漿相對密度應(yīng)小于1.15；含砂率小于2%，黏度不得大于17～20Pa·s。清孔后，泥
漿的相對密度宜控制在1.03～1.10，沉渣200mm。
4.2.4. 鉆進(jìn)
樁基成孔采用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，泥漿循環(huán)系統(tǒng)為反循環(huán)（泥漿經(jīng)鉆桿鉆具與孔壁的間
隙流入孔底，然后土層顆粒由鉆桿、鉆具吸出返回地面的循環(huán)方式）
4.2.5. 泥漿循環(huán)及處理
泥漿循環(huán)順序為：新制泥漿→泥漿池→樁孔→沉淀池→泥砂分離→泥漿池→樁孔。
新制泥漿隨著鉆進(jìn)從泥漿池自動流入孔內(nèi)，鉆機(jī)自帶的泥漿泵將泥漿從孔底抽吸到沉淀池，泥
砂分離器的泥漿泵從泥漿池內(nèi)吸入泥漿并進(jìn)行凈化分離，分離出來的鉆渣堆積在一邊回收利用，干
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凈泥漿排入泥漿池進(jìn)入下一循環(huán)。
4.2-1 泥砂分離器工作原理圖
4.2-2 泥漿循環(huán)圖
4.2.6. 檢孔與清孔
鉆孔深度達(dá)到設(shè)計高程后，應(yīng)對孔徑、孔深和孔的傾斜度進(jìn)行檢驗，符合要求后方可清孔。
5. 材料與設(shè)備
表5.1 主要材料與設(shè)備表
序號材料、設(shè)備名稱備注
1 混凝土
2 鋼筋 灌注樁施工
3 鋼護(hù)筒
4 反循環(huán)鉆機(jī)灌注樁鉆進(jìn)
5 泥砂分離器分離泥沙
6 灌注導(dǎo)管及料斗混凝土灌注
7 鋼筋智能加工設(shè)備鋼筋籠加工
8 汽車吊吊裝鋼筋籠、導(dǎo)管等
9 交流電焊機(jī)
鋼筋籠安裝
10 扭力扳手
11 長臂扳手
12 聲測管鉗
13 水泵抽水
14 挖掘機(jī)泥漿池開挖、場地平整、鉆渣外運
15 渣土車土方運輸
16 全站儀
測量定位
17 水準(zhǔn)儀
18 卷尺
19 鋼尺
20 泥漿比重計
21 泥漿粘度測量儀 試驗儀器
22 泥漿含砂率測量儀
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23 坍落度筒
24 超聲波檢孔儀
6. 效益計算分析
6.1. 經(jīng)濟(jì)效益分析
采用泥漿凈化裝置分離前后的泥漿含砂率平均由2.7%降至0.6%，下降78%，分離效果明顯。分
離的泥漿可重復(fù)利用性好，可作為后續(xù)鉆孔樁泥漿重復(fù)使用。泥漿循環(huán)利用，利用率高，節(jié)省膨潤
土。減少泥漿外運和分離出的泥砂用于便道臨建、路基邊坡防護(hù)的截流槽等，從施工工藝上節(jié)約成
本186.57 萬元，另外六根樁共消耗膨潤土+黏土16.5t，比傳統(tǒng)泥漿循環(huán)系統(tǒng)節(jié)約了膨潤土+黏土
7.26t，節(jié)約率30.6%，平均每根樁節(jié)約786 元，742 根共節(jié)約58.36 萬元。共節(jié)約成本244.93 萬元。
采用了泥沙凈化裝置，相較于試樁時同類型試樁的成孔時間平均縮短4h 31min，成孔效率提高
44%，這明使用泥沙凈化裝置后泥漿質(zhì)量好，鉆渣經(jīng)分離后及時排出孔外，成孔效率極大提高。
對比同類型試樁資料，在達(dá)到同等清孔效果的情況下，試樁時二次清孔所需時間平均在3h15min，
效率低下，安全風(fēng)險很大。采用了泥沙凈化裝置后，二次清孔時間平均為33min，平均沉渣厚度6cm，
二次清孔時間縮短了約83%，極大地提升了功效、清孔效果和安全度。
6.2. 社會效益分析
采用泥砂分離器后，沉淀厚度控制在10cm 以內(nèi)，提高了一類樁成樁率，質(zhì)量隱患少，可確保建
筑工程的安全性和耐久性。
泥漿凈化裝置能分離出單樁理論體積30.9%的砂土，極大的降低了泥漿中的含砂率、節(jié)省了泥
漿中的砂土自然沉淀時間、可減小泥漿池及沉淀池的體積，30.9%的砂土可就近用于路基邊坡防護(hù)截
流槽或基坑回填。加上膨潤土+黏土的節(jié)約，可減少泥漿及鉆渣外運率30.9%，資源節(jié)約及環(huán)境保護(hù)
效果極大提升。
采用泥砂分離器后，可適用于多數(shù)鉆孔灌注樁的施工，適用范圍較廣，具有一定的推廣價值。
7. 應(yīng)用實例
7-1 場地清理圖7-2 施工放樣及復(fù)測圖
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7-3 導(dǎo)管水密試驗圖7-4 泥漿池開挖圖
7-5 護(hù)筒埋設(shè)圖7-6 鉆機(jī)就位圖
7-7 造漿機(jī)、泥沙分離器就位圖7-8 泥漿參數(shù)圖
7-9 鉆進(jìn)及成孔圖7-10 超聲波檢孔圖
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7-11 分離泥砂圖7-12 泥砂用于臨時截流槽圖
8. 技術(shù)咨詢服務(wù)單位聯(lián)系方式
技術(shù)提供單位中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司
主要完成人閆磊、李健、趙晨陽、李小星、李斌、蓋譽(yù)仁、董哲
技術(shù)咨詢聯(lián)系人李健聯(lián)系電話

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