鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)二次清孔工藝-精品文檔資料

1、鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)二次清孔工藝:This paper mainly explicates the secondary hole clearing by air life reverse circulation as a new hole clearing technique in bored piles , The process than other construction methods to reduce the equipment investment shorten the construction period ， increase the hole cleaning effi

2、ciency ， easy to operate ， save energy consumption.The process are discussed in the paper the process principle ， process ， equipment requirements simultaneously 。1前言一般鉆孔灌注樁需進(jìn)行兩次清孔作業(yè)，第一次清孔是在樁孔 施工達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，利用原成孔機(jī)具，采用循環(huán)換漿法，反復(fù) 用泥漿循環(huán)清孔。第一次清孔主要清除物為泥漿，沉渣清除量較 小。第二次清孔是在澆筑灌注樁樁身混凝土之前，利用灌漿導(dǎo)管，采用氣舉反循環(huán)工藝進(jìn)行清孔。第二次清孔不

3、僅能將泥漿清除的 更徹底，還能將沉渣清除以滿足孔底沉渣厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？椎壮猎穸仁怯绊戙@孔灌注樁成孔質(zhì)量的重要因素之一， 鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響灌注樁的承載力，因此有效清除孔底沉渣是控制灌注樁成孔質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。采用正循環(huán)方式進(jìn)行二次清孔的施工工藝，其施工周期長(zhǎng)、沉渣清除效果差并且耗能大。 而普通的反循環(huán)二次清孔工藝， 也 需建造沉漿池，設(shè)備投入量、耗能量和施工占用面積都較大。為 減少設(shè)備投入、縮短施工周期、增加清孔效率、操作方便、節(jié)省 能耗，我們研發(fā)了新的氣舉反循環(huán)二次清孔工藝。2氣舉反循環(huán)二次清孔工藝原理在鉆孔灌注樁成孔和孔內(nèi)鋼筋籠安裝完成后，混凝土澆筑前；安放灌漿導(dǎo)管并在

4、導(dǎo)管上端口連接氣舉反循環(huán)導(dǎo)流罩；將前端連接有分氣管的空氣管，通過(guò)導(dǎo)流罩中心孔放入灌漿導(dǎo)管內(nèi)一 定深度；持續(xù)通入壓縮空氣；使安放分氣管以上部分的導(dǎo)管內(nèi)， 形成比分氣管安放位置以下密度小的漿氣混合物。漿氣混合物因其比重小而上升，在導(dǎo)管內(nèi)分氣管底端形成負(fù)壓，下面的泥漿在負(fù)壓的作用下上升，并在氣壓動(dòng)量的聯(lián)合作用下，不斷補(bǔ)漿，上 升至分氣管的泥漿與氣體形成漿氣混合物后繼續(xù)上升，從而產(chǎn)生流動(dòng)。因?yàn)閷?dǎo)管的內(nèi)斷面積大大小于導(dǎo)管外壁與樁壁間的環(huán)狀斷 面積，便形成了流速、流量極大的反循環(huán)，漿氣混合物攜帶沉渣 從導(dǎo)管內(nèi)排出，排出導(dǎo)管后的泥漿流在經(jīng)導(dǎo)流罩規(guī)整后，經(jīng)濾網(wǎng)濾除雜物后直接回落樁孔內(nèi)。3氣舉反循環(huán)二次清孔設(shè)備

5、空壓機(jī)一臺(tái)：用于制造壓縮空氣。流量為 3.5m?/min ,氣壓 0.75Mpa,電機(jī)功率18.5KW （如有必要可增加一臺(tái) 0.6m?儲(chǔ)氣 罐）風(fēng)管：輸送壓縮空氣。一般使用兩種類型：一是在壓縮機(jī)或儲(chǔ)氣罐出口到樁位最好選用 DN40高壓膠管，即便于敷設(shè)又可減 少壓力損失，長(zhǎng)度視樁位場(chǎng)地而定，為減少管道阻力損失，一般 不大于100米為宜；二是連接分氣管進(jìn)入灌漿導(dǎo)管中的風(fēng)管宜選 用DN20硬質(zhì)塑料管，即便于安裝又省時(shí)省力，拔出時(shí)還可操控 泄壓閥利用余壓噴氣反作用原理將分氣管快速頂出，拔出迅速且方便。分氣管：向鉆孔泥漿內(nèi)輸入壓縮空氣。制作詳圖見圖 1。導(dǎo)流罩：氣舉反循環(huán)噴出泥漿經(jīng)導(dǎo)流罩直接下返， 經(jīng)

6、濾網(wǎng)過(guò) 濾后直接回到樁孔內(nèi)。連接部分利用灌漿導(dǎo)管制作， 便于與已施 放到樁孔內(nèi)的導(dǎo)管連接。制作詳圖見圖 2。濾網(wǎng)：用于過(guò)濾經(jīng)導(dǎo)流罩下返直接流回鉆孔內(nèi)的泥漿。用 16mniW筋制作骨架，上面鋪設(shè)絲網(wǎng)。4氣舉反循環(huán)二次清孔工藝流程4.1氣舉反循環(huán)二次清孔工藝流程圖氣舉反循環(huán)二次清孔工藝流程圖見圖 44.2氣舉反循環(huán)二次清孔操作流程在樁孔施工完成、鋼筋籠安裝完成和灌漿導(dǎo)管施放后； 移開樁口上部樁機(jī)操作平臺(tái)板，將濾網(wǎng)穿過(guò)導(dǎo)管放置到樁孔口。利用導(dǎo)管上部螺紋將導(dǎo)流罩安裝在導(dǎo)管上端。利用分氣管下部所墜配重棒，將帶有分氣管的塑料風(fēng)管 沿導(dǎo)流罩上部管口順入灌漿導(dǎo)管內(nèi)，一般分氣管置于距樁孔底 40米處。將風(fēng)管在導(dǎo)

7、流罩上方與樁機(jī)進(jìn)行固定。 打開控制閥，開啟空壓機(jī)，開始?xì)馀e反循環(huán)清孔。并不 斷上下升降導(dǎo)管以利于排除樁孔底部沉渣。 根據(jù)氣舉反循環(huán)過(guò)程，目視濾網(wǎng)上排渣情況適時(shí)停止氣舉反循環(huán)清孔，此過(guò)程耗時(shí)約為 8至12分鐘。 清孔完成后，利用管內(nèi)余壓，借助于分氣管底部開孔噴出氣體產(chǎn)生的反作用力提拔氣管，拆除氣舉反循環(huán)裝置。測(cè)量沉渣厚度，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行磴澆筑。5氣舉反循環(huán)二次清孔工藝參數(shù)樁機(jī)類型和灌漿導(dǎo)管一定的條件下，所選氣舉反循環(huán)清孔設(shè) 備的風(fēng)壓、風(fēng)量和分氣管安裝深度這三個(gè)參數(shù)是能否實(shí)現(xiàn)氣舉反 循環(huán)清孔的關(guān)鍵。氣舉反循環(huán)二次清孔工況選擇(1)空氣壓力需根據(jù)分氣管安裝于導(dǎo)管泥漿面下最大深度 而定：P=H? 10-?

8、P氣源壓力；H一分氣管施放在導(dǎo)管中的深度；？一泥漿比 重。隨著泥漿密度、氣管施放深度的增加，所需氣源壓力成正比 升高。(2)氣舉反循環(huán)二次清孔所需風(fēng)量與導(dǎo)管面積和泥漿混合液提升速度相關(guān)：Q=kd?vQ-所需供氣量；K一系數(shù)，經(jīng)計(jì)算 K=0.45; d導(dǎo)管直徑；V一氣舉反循環(huán)提升泥漿混合液流速綜上所述：分氣管施放越深所需氣源壓力越大；在分氣管施放深度一定時(shí)，灌漿導(dǎo)管直徑越大所需氣源 流量越大。在分氣管施放位置一定、導(dǎo)管直徑、氣源壓力、流量一 定時(shí)；泥漿密度越大則分氣管上部泥漿混合物與其以下部分密度 差越大；產(chǎn)生的氣舉力越大，氣舉反循環(huán)形成的泥漿循環(huán)流速越 大；對(duì)懸浮于泥漿中的雜質(zhì)托舉力越大， 清

9、空沉渣所需時(shí)間越短、 清孔效果越好。氣舉反循環(huán)清孔所需時(shí)間通過(guò)試驗(yàn)，在氣舉反循環(huán)清孔運(yùn)行中， 在孔口投放近似泥漿 比重的橡膠塊測(cè)試孔內(nèi)泥漿每周期循環(huán)時(shí)間。結(jié)果展示，樁孔直徑為1米，孔深為82米的樁孔，氣舉反循環(huán)清孔只需 8分鐘就 能完成一次樁孔內(nèi)泥漿完整循環(huán)。泥漿流量可達(dá)近500m?/min。氣舉反循環(huán)二次清孔實(shí)施中，一般控制清孔時(shí)間在12分鐘左右即可完全達(dá)到徹底清除沉渣效果。6氣舉反循環(huán)二次清孔應(yīng)用實(shí)例在某A儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)，群樁范圍直徑80米，基礎(chǔ)樁數(shù)量為277 根，樁直徑1米，平均樁長(zhǎng)82米，端承樁，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖）2 米或中風(fēng)化）1米，孔底沉渣0 50mm施工過(guò)程中采用氣舉反循 環(huán)二次清孔工藝

10、進(jìn)行清孔。通過(guò)反復(fù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際實(shí)驗(yàn)、調(diào)整確定出 較經(jīng)濟(jì)便捷的工藝參數(shù)和設(shè)備選型。氣舉反循環(huán)清孔參數(shù)地質(zhì)情況某A罐氣舉反循環(huán)清孔成效泥漿系統(tǒng)循環(huán)參數(shù)將擲物循環(huán)法測(cè)得氣舉反循環(huán)二次清孔能力參數(shù)和正循環(huán) 清孔能力參數(shù)作對(duì)比，結(jié)果見表 4氣舉反循環(huán)二次清孔質(zhì)量參考上表顯示數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)測(cè)泥漿循環(huán)周期計(jì)算出，即便循 環(huán)泥漿在流量達(dá)近500m?/h條件下，對(duì)直徑1m樁孔而言，循環(huán) 泥漿在樁孔中的流速也僅有 0.17m/s ;不會(huì)對(duì)孔壁產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷 造成護(hù)壁塌陷。而導(dǎo)管內(nèi)循環(huán)泥漿流速則可達(dá)2.7m/s ,不難想象，在導(dǎo)管接近樁孔底部處，循環(huán)泥漿將產(chǎn)生巨大的抽吸作用， 將沉渣乃至200mm石塊都能迅速抽引到孔口。

11、沉渣清除效果非 常明顯，沉渣清除較為徹底。上表同時(shí)顯示；GPS-20樁機(jī)所配置的正循環(huán)泥漿抽吸泵流量?jī)H有 58m?/h,計(jì)算得所產(chǎn)生的樁孔 內(nèi)正循環(huán)泥漿流速僅有 0.02m/s ,因此采用正循環(huán)要將 80米樁 孔底部沉渣清除將消耗大量時(shí)間。且部分遠(yuǎn)高于泥漿比重的石塊因流速小、浮力不足根本無(wú)法上浮清除。而孔底沉渣厚度是影響 鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量的重要因素之一，因此氣舉反循環(huán)清孔法比正循環(huán)清孔法質(zhì)量更有保證。氣舉反循環(huán)二次清孔經(jīng)濟(jì)效益分析(1)沉渣厚度減小，提高單樁承載力，優(yōu)化樁徑，降低工程造價(jià)。單樁承載力的大小，取決于樁周土的摩擦阻力與樁底端承 力，氣舉反循環(huán)清孔過(guò)程中形成的泥皮較薄從而使摩擦阻力

12、增 大，樁底沉渣清除較為徹底，無(wú)軟弱層從而提高樁的端承力，加 大樁基合格率，降低樁基工程成本。(2)清渣速度快，縮短工期，降低施工成本。鉆孔灌注樁樁基采用氣舉反循環(huán)法清孔施工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率，加快設(shè)備周轉(zhuǎn)周期，減少能耗、縮短工期，降低了工程施 工成本。如表5所示，正循環(huán)清孔能耗是氣舉反循環(huán)清孔能耗的 20倍以上。采用氣舉反循環(huán)法清孔施工時(shí)，單根樁節(jié)約能耗 95KW/h每臺(tái)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)277根樁，計(jì)算可得每臺(tái)罐可節(jié)約能耗 26315KW/h利用氣舉反循環(huán)進(jìn)行二次清孔，每根樁減少成樁時(shí) 間約3小時(shí)，按照每臺(tái)罐10臺(tái)樁機(jī)施工計(jì)算，單臺(tái)罐成樁總時(shí) 間可減少83小時(shí)，折合縮短工期3,5天，大大降低了施工成本。(3)清渣速度快，泥漿排放量減少，減少環(huán)境污染，降低 施工清運(yùn)處理成本。本氣舉反循環(huán)工藝取消了沉漿池，僅增加一個(gè)導(dǎo)流罩和濾 網(wǎng)，在減少場(chǎng)地使用面積的基礎(chǔ)上，減少泥漿排放量、減少環(huán)境 污染、降低施工清運(yùn)處理成本。7氣舉反循環(huán)二次清孔工