鉆孔灌注樁氣舉反循環(huán)清孔工藝

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備簡便、施工方便，成孔質量可靠，施工費用低等原因，被廣泛地應用于高層建筑、公路橋梁等工程的基礎 工程。鉆孔灌注樁沉渣的清理是控制樁身質量的關鍵， 傳統(tǒng)的鉆孔灌 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)清孔工藝的運用， 并比較對工程監(jiān) 理質量以及經濟效益帶來的影響。關鍵詞: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)的鉆孔灌注樁多采用回轉鉆成孔灌注樁、 潛水電鉆成孔灌 注樁。成孔前先安裝鋼板護筒，以作保護孔口、定位導向、

2、維護泥漿 面、防止塌方用。鉆機就位后開始鉆孔，鉆孔時電機帶動導管、導管 根部鉆頭旋轉，破壞土層結構，形成鉆渣。鉆孔應米用泥漿護壁措施， 防止塌孔。現(xiàn)場須設置泥漿池，泥漿通過泥漿泵吸入導管，從導管底 部排出，帶動鉆渣向上從樁孔中溢出，再排入沉淀池。鉆孔施工至設計標高時，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的。清渣完成后，安裝鋼筋籠，在澆筑 校前須進行第二次清孔。第一次清孔屬于正循環(huán)清孔方法，本文主要探討第二次清孔工二、正、反循環(huán)清孔工藝介紹：1、正

3、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)轉動， 通過導管注入清水，控制泥漿密度在 10KN/m3以下；對于孔壁土層 性能差、不穩(wěn)定的則注入泥漿（泥漿密度 11.512.5KN/M3 ）。注入 沖洗液攜帶鉆渣后進入鉆桿與孔壁形成的環(huán)閉空間上返，排出樁孔以外，以達到沉渣清理效果。簡單的說，正循化清孔的定義就是沉渣從 導管外溢出的清渣工藝。2、反循環(huán)清孔工藝從前文所述、顧名思義，反循環(huán)清孔的定義就是沉渣從導管內 排出的清渣工藝。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。近年來出現(xiàn)的氣舉反循環(huán)法相對工藝更為簡單，清孔效果明顯，推廣較快。監(jiān)理工程師論壇氣舉反循環(huán)清孔是利

4、用空壓機的壓縮空氣， 通過安裝在導管內 的風管送至樁孔內，高壓氣與泥漿混合，在導管內形成一種密度小于 泥漿的漿氣混合物，漿氣混合物因其比重小而上升，在導管內混合器 底端形成負壓，下面的泥漿在負壓的作用下上升，并在氣壓動量的聯(lián) 合作用下，不斷補漿，上升至混合器的泥漿與氣體形成氣漿混合物后 繼續(xù)上升，從而形成流動，因為導管的內斷面積大大小于導管外壁與 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)，攜帶沉渣 從導管內反出，排出導管以外。3、氣舉反循環(huán)清孔工藝設備比較反循環(huán)工藝較正循環(huán)工藝而言，增加空壓機一臺、風管一套。 該風管在二次清孔時安裝在導管內，故導管上部相應增加連接閥門， 風管下部是氣

5、漿混合器。反循環(huán)工藝導致沉渣從導管內反出， 導管上 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)工藝的送風管安裝在導 管內，不像其它反循環(huán)清孔工藝在導管外安裝風管，減少拔出風管時 與鋼筋籠牽掛的危險、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 500-800 ）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)拔出導管，再安裝風管，待第一 次清空完成后，再次拔出、拆除導管與風管，待鋼筋籠就位后，再二 次安裝風管進行第二次清孔。這樣的后果是增加了作業(yè)時間，且由于 反循環(huán)二次清孔效果較好，這樣做也

6、顯得毫無必要。三、氣舉反循環(huán)清孔工藝操作要領1、導管下放深度以出漿管底距沉淤面 300 400mm為宜，風 管下放深度一般以氣漿混合器至泥漿面距離與孔深之比的0.55 0.65來確定2、主要參數：空壓機的風量69m3/min ,導管出水管直徑200mm,送風管直徑（水管）25mm 漿氣混合器用 25mm水 管制作，在1m左右長度范圍內打6排孔、每排4個8mm孔即可。3、開始送風時應先孔內送漿（補漿），停止清孔時應先關氣 后斷漿。清孔過程中，特別要注意補漿量，嚴防因補漿不足（水頭損 失）而造成塌孔。4、送風量應從小到大，風壓應稍大于孔底水頭壓力，當孔底 沉渣較厚、塊度較大，或沉淀板結時，可適當加

7、大送風量，并搖動出 水管（導管），以利排渣。5、隨著鉆渣的排出，孔底沉淤厚度較小，出水管（導管）應 同步跟進，以保持管底口與沉淤面的距離。6、清孔后，孑L內泥漿比重應小于 1.20,粘度1820s,孔底 沉渣厚度 5cm。7、反循環(huán)法清孔時所需風壓 P的計算。P= 丫 s - h0/1000+ AP丫 s一泥漿比重（KN/m3）, 一般取1.2h0混合器沉沒深度（m） P一偎氣管道壓力損失，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)在沉渣的沖洗、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斷面較小的鉆桿內腔，可以獲得比正循環(huán)高出數倍的上返速度。根據鉆探

8、水力學原理，沖洗液在鉆孔內的上返速度是鉆渣顆粒 群懸浮速度的1.2-1.3倍，即Va= (1.2-1.3 ) Vs。反循環(huán)清孔至鉆渣 在導管內運動，使形態(tài)各異的鉆渣群在有限的空間作懸浮運動，上升速度較快。由于返漿速度較大，以內徑 200mm的導管為例，粒徑約 100-150mm的石塊也能清運出來。這一優(yōu)點和泵吸反循環(huán)清孔工藝 相類似，但是泵吸法循環(huán)系統(tǒng)復雜，砂石泵故障多是主要缺點；這一 優(yōu)點是空氣吸泥機法所不能比擬的， 一般通過空氣吸泥機法清孔，由 于空氣混合室構造、送風管距孔底距離較近等原因，只能清出約 50mm粒徑的石子。而正循環(huán)清孔，沖洗液攜帶鉆渣后進入鉆桿與孔壁形成的環(huán)形 空間上返，由

9、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。本單位施工的的某高層建筑樁基施工驗證了上述觀點。該工程設計為直徑1000鉆孔灌注樁，持力層為基巖，樁基入巖深度 1300, 設計選3根樁試樁，做破壞試驗。當時對第一根樁、第二根樁有意作 了對比試驗。第一根樁二次清孔時不安裝風管， 清孔2小時后，再安 裝風管，20分鐘內，又清理出石渣26kg;第二根樁二次清孔時，安 裝風管清孔，30分鐘內清理完成，對比效果明顯。五、氣舉反循環(huán)清孔質量 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

10、渣層較薄，而沉渣層厚度大小與單樁承載力高低密切相 關。還是以上述的高層建筑樁基為例， 該工程3根裝在試樁時極限承 載力均達到14500KN以上，這在浙江湖州市一帶是較為罕見的。該 工程樁基施工完成后，對樁身質量進行鉆芯取樣檢查，其沉渣厚度在 20mm以內，也證明了這一點。從另一角度，在樁基持力層為基巖的前提下，正循環(huán)為了有效 的排渣，選用的泥漿（沖洗液）密度較高、濃度較大，勢必造成孔內 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。故從質量角度來看，應推薦氣舉反循環(huán)清孔工藝。六、經濟效果分析表面上看，氣舉反循環(huán)工藝增加了設備，增加了工程成本，其實不然，下面從幾個方面分析經濟效果。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。單樁承載力的大小，取決于樁周土的摩阻力與樁底端承力，氣 舉反循環(huán)清孔過程中形成的泥皮較薄從而使摩阻力增大， 樁底沉渣清 除較為徹底，無軟弱層從而提高樁的端承力，按試樁結果設計時，勢 必降低樁基工程成本。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，每根樁清孔約減少2個小時時間，提高了勞動生產率，加快設備周轉周期，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。根據預算定額，廢漿排運費約占工程成本8%-