气举反循环二次清孔工艺应用研究

气举反循环二次清孔工艺应用研究

丁敢敢,康雪娜

江苏省交通工程集团有限公司 江苏省 镇江市 212100

摘要:推荐一种简单实用的钻孔灌注桩气举反循环二次清孔工艺，指出该项施工设备、工艺、参数及有关操作要点。实践证明，该工艺操作简单、工效较高、成本低，切实解决桩基沉淀层过厚的二次清孔不到位的问题。

关键词:气举反循环；沉淀层过厚；二次清孔

1 前言

气举反循环是我国20世纪90年代引进推广的新技术，主要应用于成孔钻进和桩基清孔。钻孔灌注桩清孔的传统方法主要有旋挖钻机回钻清孔、正循环清孔、泵吸反循环清孔。钻机回钻清孔速度快但清渣不彻底，不能满足沉渣要求；正循环清孔效率低，清渣不彻底;泵吸反循环清孔受泵的扬程限制，效率低。当桩长长，孔径大，沉渣指标严格时，传统方法不能满足施工要求，而气举反循环清孔则弥补了传统清孔方法的不足之处，以影响深度深、清孔速度快、清渣彻底能满足沉渣要求，得到了很快的推广和应用。本文通过工程实践推荐一种简单实用的钻孔灌注桩气举反循环二次清孔工艺。

2 清孔原理

空气压缩机将压缩空气输进风管,空气经风管底部排出和泥浆形成气液混合物。孔底沉渣在喷出气体的冲击作用下悬浮起来,由于管内、外液体的密度差,孔内泥浆、空气、沉渣的三相流沿导管向上运行,被排出孔口,进入接渣篮。过滤出泥浆中的沉渣经过沉淀后,过滤后的泥浆又重新进入孔内，反复循环直至孔底沉渣厚度达到规范要求。

3 清孔工艺

3.1清孔设备

（1）空压机

选用柴动螺杆空压机，最大排气量10.0m³/min，额定排气压力1.3MPa，推荐选择型号SUPC160-13。

（2）配套软管及软管组合件

空压机配套风管选用博通牌加强液压软管，标准内径250mm，型号选择602 25-1-12MPa XK13-022-00356，每盘标准长度20m，现场具体长度根据地面空压机清孔覆盖范围和桩孔深度确定。

（3）导管及接头

采用灌注混凝土用的钢制导管，标准内径250mm。接头采用同规格的弯管制作。

（4）管内的送风管

选用外径40mm的PVC管，接头采用铜制。

3.2清孔参数

风压

计算公式：

式中：：为孔内风管底部的泥浆密度kN/m3 ,一般取11 ～13;

h1：为风管底部到孔内泥浆顶面深度m)；

h2：为孔内泥浆顶面到出渣管线最高处的距离m)；

Ps：为供气管线压力损失,一般取0.05～0.1 MPa，风管直径小，管线长时取大值,反之取小值。

根据空压机排气量，正常取6～7m³/min。为保证首次排浆的贯通，首次通气时建议阀门满开，输出最大风压，后期逐渐降到正常排气范围。

风管下入深度

风管下入深度风管下入深度与下孔内泥浆顶面到出渣管线最高处的距离、风量的大小、孔内上下泥浆比重的差值和泥浆的粘度等因素有关。根据以往施工经验，管内采用上述硬质PVC 送风管下入深度可取孔深的0.45～0.55。

泥浆参数

泥浆黏度的大小决定了携带孔底渣土能力的大小，其对气举的形成、清渣效果影响很大，尤其是孔深较大时。参考反循环钻机钻进成孔要求，泥浆的黏度控制在20～35Pa•s，地下水位高火气流速大时，指标取高限，反之取底限。

3.2清孔流程

灌注桩成孔→钢筋笼安放→导管安放→安装清孔接头和孔口过滤筛网并插入风管→开启空压机向孔内送气→负压形成﹑泥浆携带孔底渣土从导管内涌出进入筛网﹑净化的泥浆回流入孔内→涌出的泥浆性能达到混凝土灌注前要求后停止空压机→量测孔底沉渣厚度,满足要求后进行混凝土灌注。

3.3操作要点及注意事项

清孔前准备工作:测量并记录孔深，和终孔深度相对比，计算沉渣厚度;检查导管、塑料风压管、空压机组、水泵等各种设备是否完好。

（1）泥浆输送

气举反循环同比反循环钻进成孔施工效率，导管内泥浆上返速度很快，必须严格保证孔内泥浆液面的稳定,得到及时补充，否则容易造成坍孔,操作时应注意：①护筒泥浆进出孔口位置泥浆池要有一定容量,其他钻进泥浆池内泥浆应能很顺畅回流到孔内；②向孔内送气前应保证孔口处泥浆处于满溢状态;③提前接好泥浆泵，做好备用，泥浆损失等原因造成孔内液面下降时应及时补充泥浆或调整送气量减少抽吸量。

（2）导管下放

导管下口可直接蹲放在孔底沉淀层上，上口接头处应有50～100cm的下放余量。初始送气时,应将导管解除限位装置，向上提起一定高度，待泥浆管口开始稳定喷浆时，再徐徐下放导管，放在距孔底10 ～20cm位置处持续清孔。

（3）送气供压

向导管内送气，初始时应满开空压机供气阀门，最大压力输出，观察清孔接头出浆口出浆情况，出口处由初始半喷浆转为出浆稳定状态，可调节风压到正常数值。当出浆口抽不出浆或间断出浆时，可采取如下措施:①调整送风管深度;②排除孔内空气，调整送风压力，不断进行初始供气的满负荷加压；③供气过程中，将导管提起一定高度,并上下活动导管。

（4）过程监控

清孔过程中，每隔10～15min间隔测量沉渣厚度。测量前应停止送风进行，以防测锤被吸入导管内。采用该气举反循环清孔二次清孔，孔底沉淀层一般呈漏勺状，测量清孔深度位置应沿导管中心、护筒周边均匀选择3～5个点进行复测。护筒边和导管中心高差较大时，可采用吊机移动导管位置清孔。复测沉渣厚度和孔内泥浆性能满足要求后应立即进行混凝土灌注。

（5）注意事项

①空压机打开供气阀门前，应先检查接头管处的气密性；

②输送泥浆泵管较长时，泵管接头处重新加固，有漏气点的位置包裹修复或者换新；

③供气过程中，所有施工人员应远离供气、输浆接头处3～4m远；

④过程中检测，一定要在停风状态下进行；

⑤确认达到质量标准后,先关空压机，卸下导管帽,拔出风压管,进行正常灌注。

4 应用效果

这种清孔工艺已被成功应用于1.2m桩（旋挖钻）、1.5m、1.8m桩（反循环）桩基二次清孔施工，小颗粒岩块、卵石﹑泥块均能顺利清出孔口,工程平均清孔效率在1.75m/h，效果良好，经成桩后进行抽芯及承载力检测,桩底干净,无沉渣,承载力满足设计要求。

5 结语

气举反循环清孔工艺设备简单,适应性强，操作方便，工效高，成本低。风管和空压机在清孔前已安装调试好,处于一个固定位置,无须拆卸挪动,清孔时将风管直接塞入导管内,也无须连接,清孔后抽出盘管,等待下次使用。从准备清孔到清孔完成进行混凝土初灌,可在20～30min内完成,节约大量时间,有效缩短工期,保证工程质量;且能有效降低泥浆中的粗颗粒含量,提高泥浆的重复利用率,降低工程成本的同时,降低了泥浆排放量,减少了环境污染。

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