氣舉反循環(huán)清孔.doc

氣舉反循環(huán)清孔一前言氣舉反循環(huán)是我國(guó)20世紀(jì)90年代引進(jìn)推廣的新技術(shù)，主要應(yīng)用于成孔鉆進(jìn)和樁基清孔。清孔是鉆孔灌注樁施工工藝中至關(guān)重要的一環(huán),尤其對(duì)嵌巖樁而言,它直接影響端承力的發(fā)揮,在施工規(guī)范中也嚴(yán)格規(guī)定端承樁沉渣不得超過(guò)50mm ,有些工程甚至要求零沉渣控制。鉆孔灌注樁清孔的傳統(tǒng)方法主要有旋挖鉆機(jī)回鉆清孔、正循環(huán)清孔、泵吸反循環(huán)清孔。鉆機(jī)回鉆清孔速度快但清渣不徹底，不能滿(mǎn)足沉渣要求；正循環(huán)清孔效率低，清渣不徹底；泵吸反循環(huán)清孔受泵的揚(yáng)程限制，效率低。當(dāng)樁長(zhǎng)長(zhǎng)，孔徑大，沉渣指標(biāo)嚴(yán)格時(shí)，傳統(tǒng)方法不能滿(mǎn)足施工要求，而氣舉反循環(huán)清孔則彌補(bǔ)了傳統(tǒng)清孔方法的不足之處，以影響深度深、清孔速度快、清渣徹底能滿(mǎn)足沉渣要求，得到了很快的推廣和應(yīng)用。本文主要針對(duì)氣舉反循環(huán)在鉆孔灌注樁施工中清渣的應(yīng)用展開(kāi)討論。二 氣舉反循環(huán)清孔的原理如圖1 所示,空氣壓縮機(jī)將壓縮空氣輸進(jìn)風(fēng)管,空氣經(jīng)風(fēng)管底部排出和泥漿形成氣液混合物?？椎壮猎趪姵鰵怏w的沖擊作用下懸浮起來(lái),由于管內(nèi)、外液體的密度差,孔內(nèi)泥漿、空氣、沉渣的三相流沿導(dǎo)管向上運(yùn)行,被排出孔口,進(jìn)入接渣籃。過(guò)濾出泥漿中的沉渣后,過(guò)濾后的泥漿又重新進(jìn)入孔內(nèi)，反復(fù)循環(huán)直至孔底沉渣厚度達(dá)到規(guī)范要求。圖1 氣舉反循環(huán)清孔示意圖參見(jiàn)圖1,風(fēng)管底部到孔內(nèi)泥漿頂面深度為h1 ,從孔內(nèi)泥漿頂面到導(dǎo)管內(nèi)泥漿頂面高度差為h2 , 導(dǎo)管內(nèi)三相流密度為n ,導(dǎo)管外液體密度為w,則作用于風(fēng)管底部液面上內(nèi)外液體柱壓力差為:P =w * h1 - n ( h1 + h2 ) = (w - n) h1 - n * h2 正是這個(gè)壓力差,驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管內(nèi)風(fēng)管底口以上的三相流沿導(dǎo)管上升,并克服循環(huán)過(guò)程中的各種阻力,形成反循環(huán)?？紤]到供氣管道的壓力損失,故空氣壓力應(yīng)按下式計(jì)算:P =n * h1/ 102 + Ps式中: Ps 供氣管道壓力損失,一般取0.050.1 MPa。由式可以看出,管外泥漿密度 w 和 h1 、h2 相對(duì)穩(wěn)定的情況下,降低三相流的密度n (通過(guò)增大壓氣量實(shí)現(xiàn)) 將提高驅(qū)動(dòng)氣舉反循環(huán)的壓力差,因此送往孔內(nèi)的空氣流量和壓力是影響氣舉反循環(huán)排渣能力的重要參數(shù)；h1越大，h2越小則壓力差越大，所以當(dāng)孔內(nèi)缺漿時(shí)不能形成反循環(huán)，應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿面達(dá)到合適高度從而增大h1減小h2；w為三相流密度，當(dāng)孔內(nèi)泥漿固相所占比例較大時(shí)也不能形成反循環(huán)，只有在w相對(duì)小的情況下，增大w與n的差值才能提高清孔效率。由式可以看出，空壓機(jī)的選擇應(yīng)有P確定，主要受h1和n控制。當(dāng)孔較深，泥漿比重較大時(shí)所需的壓力較大。因此要根據(jù)工程的實(shí)際樁長(zhǎng)計(jì)算P確定空壓機(jī)型號(hào)；盡最大的可能減小Ps，應(yīng)經(jīng)常檢查風(fēng)管是否漏氣，接頭處是否嚴(yán)密使壓力損失減到最小。三 氣舉反循環(huán)施工工藝2.1 施工設(shè)備表1 氣舉反循環(huán)清孔主要設(shè)備設(shè)備名稱(chēng) 型 號(hào) 備 注吊 車(chē) QY16型 以具體樁長(zhǎng)樁徑確定水 泵 3PNL泥漿泵 配有適量的泥漿管空壓機(jī) 8m3空壓機(jī) 最大壓力為0.8MP灌注導(dǎo)管 250mm鋼制導(dǎo)管 雙密封圈、絲扣連接方式風(fēng) 管 25mm塑料風(fēng)壓管 長(zhǎng)度根據(jù)孔深確定接渣籃 自 制 周邊用鋼筋加固，四周用4mm篩網(wǎng)扎緊2.2 施工工藝清孔前準(zhǔn)備工作:測(cè)量并記錄孔深，和終孔深度相對(duì)比，計(jì)算沉渣厚度；檢查導(dǎo)管、塑料風(fēng)壓管、空壓機(jī)組、水泵等各種設(shè)備是否完好。工藝流程:(1) 鋼筋籠下放完畢后,下入灌注導(dǎo)管至孔底10mm處。(2) 將風(fēng)管從灌注導(dǎo)管內(nèi)下放至導(dǎo)管底口200mm處。(3) 并將風(fēng)壓管的另一端從中引出與空壓機(jī)組連接。(4) 將接渣籃放在出渣口下，并保證孔內(nèi)泥漿高度，以防塌孔。(5) 開(kāi)動(dòng)空壓機(jī)清孔，風(fēng)量、風(fēng)壓由小到大,正常風(fēng)圖2 氣舉反循環(huán)清孔工藝流程圖量為8m3/h,風(fēng)壓為0.4-0.7MPa。(6) 測(cè)量孔內(nèi)沉渣厚度和泥漿比重,確認(rèn)達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后,先關(guān)空壓機(jī)，卸下導(dǎo)管