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20世紀90年代引進推廣的新技術，主要應用于成孔鉆進和樁基清孔。清孔是鉆孔灌注樁施工工藝中至關重要的一環(huán),尤其對嵌巖樁而言,它直接影響端承力的發(fā)揮,在施工規(guī)范中也嚴格規(guī)定端承樁沉渣不得超過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回鉆清孔、正循環(huán)清孔、泵吸反循環(huán)清孔。鉆機回鉆清孔速度快但清渣不徹底，不能滿足沉渣要求；正循環(huán)清孔效率低，清渣不徹底；泵吸反循環(huán)清孔受泵的揚程限制，效率低。當樁長長，孔徑大，沉渣指標嚴格時，傳統(tǒng)方法不能滿足施工要求，而氣舉反循環(huán)清孔則彌補了傳統(tǒng)清孔方法的不足之處，以影響深度深、清孔速度快、清渣徹底能滿足沉渣要求，得到了很快的推廣和應用。本文主要針對氣舉反循環(huán)在鉆孔灌注樁施工中清渣的應用展開討論。二 氣舉反循環(huán)清孔的原理如圖1 所示,空氣壓縮機將壓縮空氣輸進風管,空氣經(jīng)風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,由于管內(nèi)、外液體的密度差,孔內(nèi)泥漿、空氣、沉渣的三相流沿導管向上運行,被排出孔口,進入接渣籃。過濾出泥漿中的沉渣后,過濾后的泥漿又重新進入孔內(nèi)，反復循環(huán)直至孔底沉渣厚度達到規(guī)范要求。圖1 氣舉反循環(huán)清孔示意圖參見圖1,風管底部到孔內(nèi)泥漿頂面深度為h1 ,從孔內(nèi)泥漿頂面到導管內(nèi)泥漿頂面高度差為h2 , 導管內(nèi)三相流密度為n ,導管外液體密度為w,則作用于風管底部液面上內(nèi)外液體柱壓力差為:P =w * h1 - n ( h1 + h2 ) = (w - n) h1 - n * h2 正是這個壓力差,驅(qū)動導管內(nèi)風管底口以上的三相流沿導管上升,并克服循環(huán)過程中的各種阻力,形成反循環(huán)?？紤]到供氣管道的壓力損失,故空氣壓力應按下式計算: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 相對穩(wěn)定的情況下,降低三相流的密度n (通過增大壓氣量實現(xiàn)) 將提高驅(qū)動氣舉反循環(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，所以當孔內(nèi)缺漿時不能形成反循環(huán)，應保持孔內(nèi)泥漿面達到合適高度從而增大h1減小h2；w為三相流密度，當孔內(nèi)泥漿固相所占比例較大時也不能形成反循環(huán)，只有在w相對小的情況下，增大w與n的差值才能提高清孔效率。由式可以看出，空壓機的選擇應有P確定，主要受h1和n控制。當孔較深，泥漿比重較大時所需的壓力較大。因此要根據(jù)工程的實際樁長計算P確定空壓機型號；盡最大的可能減小Ps，應經(jīng)常檢查風管是否漏氣，接頭處是否嚴密使壓力損失減到最小。三 氣舉反循環(huán)施工工藝2.1 施工設備表1 氣舉反循環(huán)清孔主要設備設備名稱 型 號 備 注吊 車 QY16型 以具體樁長樁徑確定水 泵 3PNL泥漿泵 配有適量的泥漿管空壓機 8m3空壓機 最大壓力為0.8MP灌注導管 250mm鋼制導管 雙密封圈、絲扣連接方式風 管 25mm塑料風壓管 長度根據(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 施工工藝清孔前準備工作:測量并記錄孔深，和終孔深度相對比，計算沉渣厚度；檢查導管、塑料風壓管、空壓機組、水泵等各種設備是否完好。工藝流程:(1) 鋼筋籠下放完畢后,下入灌注導管至孔底10mm處。(2) 將風管從灌注導管內(nèi)下放至導管底口200mm處。(3) 并將風壓管的另一端從中引出與空壓機組連接。(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) 開動空壓機清孔，風量、風壓由小到大,正常風圖2 氣舉反循環(huán)清孔工藝流程圖量為8m3/h,風壓為0.4-0.7MPa。(6) 測量孔內(nèi)沉渣厚度和泥漿比重,確認達到質(zhì)量標準后,先關空壓機，卸下導管