1、鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)清孔工藝 摘要 : 鉆孔灌注樁因機具設(shè)備簡便、施工方便, 成孔質(zhì)量可靠, 施工費用低等原因, 被廣泛地應(yīng)用于高層建筑、公路橋梁等工程得基礎(chǔ)工程。鉆孔灌注樁沉渣得清理就是控制樁身質(zhì)量得關(guān)鍵, 傳統(tǒng)得鉆孔灌注樁施工為正循環(huán)鉆進、正或反循環(huán)清孔成孔工藝, 而近幾年在浙江一帶出現(xiàn)鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)清孔工藝, 其清孔效果遠好于一般清孔工藝、本文就此介紹氣舉反循環(huán)清孔工藝得運用, 并比較對工程質(zhì)量以及經(jīng)濟效益帶來得影響。 ? 關(guān)鍵詞: 鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)二次清孔一、鉆孔灌注樁工藝 : ? 傳統(tǒng)得鉆孔灌注樁多采用回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁、潛水電鉆成孔灌注樁。成孔前先安裝鋼板護筒 , 以作保護

2、孔口、定位導(dǎo)向、維護泥漿面、防止塌方用、鉆機就位后開始鉆孔 , 鉆孔時電機帶動導(dǎo)管、導(dǎo)管根部鉆頭旋轉(zhuǎn) , 破壞土層結(jié)構(gòu) , 形成鉆渣。鉆孔應(yīng)采用泥漿護壁措施 , 防止塌孔?，F(xiàn)場須設(shè)置泥漿池 , 泥漿通過泥漿泵吸入導(dǎo)管, 從導(dǎo)管底部排出 , 帶動鉆渣向上從樁孔中溢出, 再排入沉淀池。 ?鉆孔施工至設(shè)計標(biāo)高時, 立即進行第一次清孔。第一次清孔時 , 一般采用循環(huán)換漿法 , 反復(fù)用泥漿循環(huán)清孔 , 清空過程中必須及時補充泥漿 , 并保持漿面穩(wěn)定?？字型令w粒、巖石屑等鉆渣隨漿液溢出孔外, 以達到第一次清理沉渣目得。清渣完成后 , 安裝鋼筋籠 , 在澆筑砼前須進行第二次清孔。?第一次清孔屬于正循環(huán)清孔方

3、法, 本文主要探討第二次清孔工藝。二、正、反循環(huán)清孔工藝介紹:1、正循環(huán)清孔工藝?第二次正循環(huán)清孔采用循環(huán)灌漿法 , 讓鉆頭在原位繼續(xù)轉(zhuǎn)動 , 通過導(dǎo)管注入清水 , 控制泥漿密度在 10 nm3以下 ; 對于孔壁土層性能差、 不穩(wěn)定得則注入泥漿 ( 泥漿密度 1、 12、5n/m3)。注入沖洗液攜帶鉆渣后進入鉆桿與孔壁形成得環(huán)閉空間上返, 排出樁孔以外 , 以達到沉渣清理效果。 簡單得說 , 正循化清孔得定義就就是沉渣從導(dǎo)管外溢出得清渣工藝。2?、反循環(huán)清孔工藝從前文所述、 顧名思義 , 反循環(huán)清孔得定義就就是沉渣從導(dǎo)管內(nèi)排出得清渣工藝。反循環(huán)清孔工藝有多種, 一般有泵吸法、空氣吸泥機法等種。

4、近年來出現(xiàn)得氣舉反循環(huán)法相對工藝更為簡單, 清孔效果明顯 , 推廣較快、氣舉反循環(huán)清孔就是利用空壓機得壓縮空氣, 通過安裝在導(dǎo)管內(nèi)得風(fēng)管送至樁孔內(nèi) , 高壓氣與泥漿混合, 在導(dǎo)管內(nèi)形成一種密度小于泥漿得漿氣混合物, 漿氣混合物因其比重小而上升, 在導(dǎo)管內(nèi)混合器底端形成負壓, 下面得泥漿在負壓得作用下上升 , 并在氣壓動量得聯(lián)合作用下 , 不斷補漿 , 上升至混合器得泥漿與氣體形成氣漿混合物后繼續(xù)上升 , 從而形成流動 , 因為導(dǎo)管得內(nèi)斷面積大大小于導(dǎo)管外壁與樁壁間得環(huán)狀斷面積 , 便形成了流速、流量極大得反循環(huán) , 攜帶沉渣從導(dǎo)管內(nèi)反出 , 排出導(dǎo)管以外。?3、氣舉反循環(huán)清孔工藝設(shè)備比較?反循

5、環(huán)工藝較正循環(huán)工藝而言, 增加空壓機一臺、 風(fēng)管一套、該風(fēng)管在二次清孔時安裝在導(dǎo)管內(nèi), 故導(dǎo)管上部相應(yīng)增加連接閥門, 風(fēng)管下部就是氣漿混合器。反循環(huán)工藝導(dǎo)致沉渣從導(dǎo)管內(nèi)反出, 導(dǎo)管上部增加三通一套, 排至接渣籃。?相對其它反循環(huán)清孔工藝, 氣舉反循環(huán)工藝得送風(fēng)管安裝在導(dǎo)管內(nèi), 不像其它反循環(huán)清孔工藝在導(dǎo)管外安裝風(fēng)管, 減少拔出風(fēng)管時與鋼筋籠牽掛得危險、更保護泥漿護壁, 且氣漿混合器制作簡單, 操作更為方便,故更適用于小孔徑( 直徑5 0 0 ) 鉆孔灌注樁。?因氣舉反循環(huán)工藝特點 , 鉆孔灌注樁第一次清孔時并不適用氣舉反循環(huán)清孔工藝了。否則 , 須逐節(jié)拔出導(dǎo)管 , 再安裝風(fēng)管, 待第一次清空完

6、成后, 再次拔出、拆除導(dǎo)管與風(fēng)管, 待鋼筋籠就位后, 再二次安裝風(fēng)管進行第二次清孔。這樣得后果就是增加了作業(yè)時間, 且由于反循環(huán)二次清孔效果較好 , 這樣做也顯得毫無必要。三、氣舉反循環(huán)清孔工藝操作要領(lǐng)?1、導(dǎo)管下放深度以出漿管底距沉淤面00400mm為宜 , 風(fēng)管下放深度一般以氣漿混合器至泥漿面距離與孔深之比得0。 0。 65 來確定。2、主要參數(shù) : 空壓機得風(fēng)量69m3min, 導(dǎo)管出水管直徑 20 mm,送風(fēng)管直徑 ( 水管 ) 5mm,漿氣混合器用25mm水管制作 , 在 m左右長度范圍內(nèi)打排孔、每排4 個 8 m孔即可。3、開始送風(fēng)時應(yīng)先孔內(nèi)送漿( 補漿 ), 停止清孔時應(yīng)先關(guān)氣后

7、斷漿。清孔過程中 , 特別要注意補漿量, 嚴(yán)防因補漿不足 ( 水頭損失 ) 而造成塌孔。?4、送風(fēng)量應(yīng)從小到大, 風(fēng)壓應(yīng)稍大于孔底水頭壓力, 當(dāng)孔底沉渣較厚、?塊度較大, 或沉淀板結(jié)時 , 可適當(dāng)加大送風(fēng)量, 并搖動出水管 ( 導(dǎo)管 ), 以利排渣。5、隨著鉆渣得排出, 孔底沉淤厚度較小, 出水管 ( 導(dǎo)管 ) 應(yīng)同步跟進, 以保持管底口與沉淤面得距離、6、清孔后, 孔內(nèi)泥漿比重應(yīng)小于1。 20, 粘度1820s, 孔底沉渣厚度5cm。7、反循環(huán)法清孔時所需風(fēng)壓p 得計算、 ?000+p?s - 泥漿比重 (kn/m3),一般取=sh0/ 1、 2h混合器沉沒深度(m)?p - 供氣管道壓力損

8、失,一般取0、 050、 1mpa四、氣舉反循環(huán)清孔速度氣舉反循環(huán)與正循環(huán)在沉渣得沖洗、上返流速存在巨大差異。?氣舉反循環(huán)沖洗液攜帶鉆渣后迅速進入過水?dāng)嗝孑^小得鉆桿內(nèi)腔, 可以獲得比正循環(huán)高出數(shù)倍得上返速度。根據(jù)鉆探水力學(xué)原理, 沖洗液在鉆孔內(nèi)得上返速度就是鉆渣顆粒群懸浮速度得。21。 3 倍 , 即va ( 。1。 3)v。反循環(huán)清孔至鉆渣在導(dǎo)管內(nèi)運動,使形態(tài)各異得鉆渣群在有限得空間作懸浮運動, 上升速度較快。 由于返漿速度較大, 以內(nèi)徑 20mm得導(dǎo)管為例 , 粒徑約 10 1 0mm得石塊也能清運出來、這一優(yōu)點與泵吸反循環(huán)清孔工藝相類似 , 但就是泵吸法循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜 , 砂石泵故障多就是

9、主要缺點 ; 這一優(yōu)點就是空氣吸泥機法所不能比擬得, 一般通過空氣吸泥機法清孔, 由于空氣混合室構(gòu)造、送風(fēng)管距孔底距離較近等原因, 只能清出約5mm粒徑得石子。而正循環(huán)清孔 , 沖洗液攜帶鉆渣后進入鉆桿與孔壁形成得環(huán)形空間上返 , 由于沖洗液上返斷面面積大 , 上返速度較慢 , 因此可能部分比重較大渣層顆粒會回落, 須反復(fù)循環(huán)清孔 , 耽擱時間。在選用基巖作持力層時 , 這種情況顯得尤為明顯。?本單位施工得得某高層建筑樁基施工驗證了上述觀點。該工程設(shè)計為直徑 1000 鉆孔灌注樁 , 持力層為基巖 , 樁基入巖深度 300, 設(shè)計選 3 根樁試樁 , 做破壞試驗、當(dāng)時對第一根樁、第二根樁有意作

10、了對比試驗、第一根樁二次清孔時不安裝風(fēng)管,清孔 2 小時后 , 再安裝風(fēng)管 ,20 分鐘內(nèi) , 又清理出石渣26kg; 第二根樁二次清孔時, 安裝風(fēng)管清孔 ,30 分鐘內(nèi)清理完成 , 對比效果明顯。五、氣舉反循環(huán)清孔質(zhì)量?通過上述試驗已表明, 氣舉反循環(huán)清孔由于返漿速度快, 清渣效果較好 , 沉渣層較薄 , 而沉渣層厚度大小與單樁承載力高低密切相關(guān)。還就是以上述得高層建筑樁基為例, 該工程 3 根裝在試樁時極限承載力均達到 14 0kn以上 , 這在浙江湖州市一帶就是較為罕見得。該工程樁基施工完成后 , 對樁身質(zhì)量進行鉆芯取樣檢查, 其沉渣厚度在20mm以內(nèi) , 也證明了這一點。?從另一角度

11、, 在樁基持力層為基巖得前提下, 正循環(huán)為了有效得排渣,選用得泥漿 ( 沖洗液 ) 密度較高、 濃度較大 , 勢必造成孔內(nèi)壓力大, 對孔壁四周作用力也大,孔壁四周泥皮較厚, 降低了孔四周摩阻力, 也降低了單樁承載力。故從質(zhì)量角度來瞧, 應(yīng)推薦氣舉反循環(huán)清孔工藝。?六、經(jīng)濟效果分析 ?表面上瞧 , 氣舉反循環(huán)工藝增加了設(shè)備, 增加了工程成本,其實不然 , 下面從幾個方面分析經(jīng)濟效果、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。?單樁承載力得大小, 取決于樁周土得摩阻力與樁底端承力, 氣舉反循環(huán)清孔過程中形成得泥皮較薄從而使摩阻力增大, 樁底沉渣清除較為徹底, 無軟弱層從

12、而提高樁得端承力 , 按試樁結(jié)果設(shè)計時 , 勢必降低樁基工程成本。、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, 每根樁清孔約減少個小時時間 , 提高了勞動生產(chǎn)率, 加快設(shè)備周轉(zhuǎn)周期, 直接降低了工程施工成本。3、清渣速度快 , 泥漿排放量減少 , 減少環(huán)境污染 , 降低施工清運處理成本。 ?根據(jù)預(yù)算定額 , 廢漿排運費約占工程成本8 1 , 每根樁減少小時排放時間 , 且氣舉反循環(huán)法清孔渣分離容易, 以筆者施工得30 米深鉆孔灌注樁為例 , 泥漿排放成本相比以前下降約5%。 ?七、總結(jié)通過以上分析 , 從工期、質(zhì)量、環(huán)保、經(jīng)濟等多角度分析, 鉆孔灌注

13、樁氣舉反循環(huán)二次清孔施工工藝值得推廣, 其在樁基持力層為基巖、 孔徑在 500 0m鉆孔灌注樁施工中得優(yōu)越性更就是其她工藝無法比擬得。大口徑氣舉反循環(huán)鉆進成孔過程故障判斷大口徑氣舉反循環(huán)鉆進成孔過程故障判斷目前 ,大口徑鉆孔灌注樁在重大基礎(chǔ)工程中得到了廣泛得應(yīng)用。由于大口徑鉆孔灌注樁為隱蔽工程及其施工工藝得復(fù)雜性 ,故在施工中 ,風(fēng)險就是相當(dāng)大得、大口徑鉆孔灌注樁得施工施工分三大步驟成孔、 鋼籠制作與安裝、 混凝土灌注、 其中以成孔過程中事故發(fā)生率相對較大、為此 ,在成孔施工中如何及時判斷故障得發(fā)生并及時處理在大口徑鉆孔灌注樁施工中就是至關(guān)重要得。鑒于大口徑鉆孔灌注樁成孔孔徑大、鉆孔深等特點,

14、施工一般都采用氣舉反循環(huán)工藝方法。根據(jù)這幾年來 ,從事大口徑得經(jīng)驗及通過各方面得調(diào)查,就總結(jié)了大口徑鉆孔灌注樁成孔過程中鉆具裂隙得判斷、孔壁穩(wěn)定性得判斷與孔內(nèi)障礙物得判斷方法作如下總結(jié)、1.鉆具裂隙得判斷鉆具部序號位孔內(nèi)液1 面以上鉆具孔內(nèi)液面至氣2室段鉆具現(xiàn)象裂隙檢驗方法備注部位鉆桿外壁漏氣外壁眼睛觀察反循環(huán)排渣口出氣不內(nèi)壁觀 察 空 壓出水、空壓機氣壓明或水機 及 出 渣顯偏低龍頭口反循環(huán)排渣口出水較內(nèi)壁觀 察 空 壓氣室離鉆頭底距離太短少氣量較大、空壓機或密機 及 出 渣得情況下也可能造成此氣壓較小封圈口現(xiàn)象外壁懸 吊 鉆 具孔內(nèi)有圍繞鉆桿中心重 新 起 動( 離 液得氣泡 ( 氣泡主離

15、鉆空 壓 機 觀面較桿中心較近 )察 鉆 孔 液氣泡得大小及密集程度近 )面決定裂隙得大小 (氣室離外壁懸 吊 鉆 具鉆頭底距離太短得情況孔內(nèi)有圍繞鉆桿中心重 新 起 動下也可能造成此現(xiàn)象 )( 離 氣得氣泡 ( 氣泡均布鉆空 壓 機 觀室較孔液面 )察 鉆 孔 液近 )面反循環(huán)排渣口出水量內(nèi)壁觀 察 空 壓偏小、空壓機氣壓偏( 離 氣機 及 出 渣小 ( 出渣口有時有少室較口量氣出現(xiàn) )近 )反循環(huán)排渣口出水量內(nèi)壁觀 察 空 壓( 離 液小、氣量較大、空壓機 及 出 渣面較機氣壓偏小口近 )氣室以,為此施工前應(yīng)做好以施工中如果在此段鉆具出現(xiàn)裂隙就是很難判斷得3下至孔2、下鉆前 ,對此段鉆具進

16、行加固3、上下下三點 :1、盡量減少此段鉆具底段鉆提鉆時加強檢查具在氣舉反循環(huán)成孔得鉆桿一般為雙壁鉆桿或單壁鉆桿外有兩根送氣管、上述得外壁指雙壁鉆桿得外壁或單壁鉆桿得送氣管、空壓機氣壓明顯偏低就是指空壓機得實際壓力與鉆進中氣室在該段埋深形成反循環(huán)所需空氣壓力之間得壓力差比較懸殊。2?？妆诜€(wěn)定性得判斷判 斷 指序號標(biāo)1渣粒2泥漿鉆 進 狀3況現(xiàn)象穩(wěn) 定 性 得備判斷原因注出渣量比鉆孔進尺計不穩(wěn)定局部孔壁坍塌算量嚴(yán)重偏多出渣量比鉆孔進尺計不穩(wěn)定地層松散出現(xiàn)孔洞算量嚴(yán)重偏少出渣量與鉆孔進尺計穩(wěn)定地層穩(wěn)定、孔徑正常算量基本相符渣粒破碎嚴(yán)重穩(wěn)定地層較致密渣粒基本無破碎不穩(wěn)定地層松散泥漿粘度急速變小不穩(wěn)定孔壁松散、泥漿漏失、地層水侵入粘度變大或不變穩(wěn)定無地層水侵入及泥漿漏失泥漿漏失嚴(yán)重不穩(wěn)定地層裂隙或松散泥漿基本無漏失穩(wěn)定地層密實無裂隙鉆進速度相對較快不穩(wěn)定地層相對松散鉆進速度相對較慢穩(wěn)定地層相對致密鉆頭晃動劇烈不穩(wěn)定地層阻力較小、 有擴孔可能鉆頭基本無晃動穩(wěn)定無擴孔情況上述就是從單個現(xiàn)象來判斷孔壁得穩(wěn)定 ,但實際