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1、氣舉反循環(huán)清孔一．前言氣舉反循環(huán)是我國20世紀(jì)90年代引進(jìn)推廣的新技術(shù)，主要應(yīng)用于成孔鉆進(jìn)和樁基清孔。清孔是鉆孔灌注樁施工工藝中至關(guān)重要的一環(huán),尤其對(duì)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(yán)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(jī)回鉆清孔、正循環(huán)清孔、泵吸反循環(huán)清孔。鉆機(jī)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(yáng)程限制，效率低。當(dāng)樁長長，孔徑大，沉渣指標(biāo)嚴(yán)格時(shí)，傳統(tǒng)方法不能滿足施工要
2、求，而氣舉反循環(huán)清孔則彌補(bǔ)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(yīng)用。本文主要針對(duì)氣舉反循環(huán)在鉆孔灌注樁施工中清渣的應(yīng)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(jī)將壓縮空氣輸進(jìn)風(fēng)管,空氣經(jīng)風(fēng)管底部排出和泥漿形成氣液混合物。孔底沉渣在噴出氣體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(dǎo)管向上運(yùn)行,被排出孔口,進(jìn)入接渣籃。過濾出泥漿中的沉渣后,過濾后的泥漿又重新進(jìn)入孔內(nèi)，反復(fù)循環(huán)直至孔底沉渣厚度達(dá)到規(guī)范要求。
3、圖1氣舉反循環(huán)清孔示意圖參見圖1,風(fēng)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(dǎo)管內(nèi)泥漿頂面高度差為h2,導(dǎo)管內(nèi)三相流密度為ρn,導(dǎo)管外液體密度為ρw,則作用于風(fēng)管底部液面上內(nèi)外液體柱壓力差為:ΔP=ρw*h1-ρn(h1+h2)=(ρw-ρn)h1-ρn*h2……①正是這個(gè)壓力差,驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管內(nèi)風(fēng)管底口以上的三相流沿導(dǎo)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(yīng)按下式計(jì)算: P=ρn*h1/102+Ps……②式中:Ps供氣管道壓力損失,一般取
4、0.05～0.1MPa。由①式可以看出,管外泥漿密度ρw和h1、h2相對(duì)穩(wěn)定的情況下,降低三相流的密度ρn(通過增大壓氣量實(shí)現(xiàn))將提高驅(qū)動(dòng)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(dāng)孔內(nèi)缺漿時(shí)不能形成反循環(huán)，應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿面達(dá)到合適高度從而增大h1減小h2；ρw為三相流密度，當(dāng)孔內(nèi)泥漿固相所占比例較大時(shí)也不能形成反循環(huán)，只有在ρw相對(duì)小的情況下，增大ρw與ρn的差值才能提高清孔效率。由②式可以看出，空壓機(jī)的選擇應(yīng)有P確定，主要受h1
5、和ρn控制。當(dāng)孔較深，泥漿比重較大時(shí)所需的壓力較大。因此要根據(jù)工程的實(shí)際樁長計(jì)算P確定空壓機(jī)型號(hào)；盡最大的可能減小Ps，應(yīng)經(jīng)常檢查風(fēng)管是否漏氣，接頭處是否嚴(yán)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(shè)備表1氣舉反循環(huán)清孔主要設(shè)備設(shè)備名稱型號(hào)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(jī)8m3空壓機(jī)最大壓力為0.8MP灌注導(dǎo)管250mm鋼制導(dǎo)管雙密封圈、絲扣連接方式風(fēng)管25mm塑料風(fēng)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(zhǔn)
6、備工作:測量并記錄孔深，和終孔深度相對(duì)比，計(jì)算沉渣厚度；檢查導(dǎo)管、塑料風(fēng)壓管、空壓機(jī)組、水泵等各種設(shè)備是否完好。工藝流程:(1)鋼筋籠下放完畢后,下入灌注導(dǎo)管至孔底10mm處。(2)將風(fēng)管從灌注導(dǎo)管內(nèi)下放至導(dǎo)管底口200mm處。(3)并將風(fēng)壓管的另一端從中引出與空壓機(jī)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(dòng)空壓機(jī)清孔，風(fēng)量、風(fēng)壓由小到大,正常風(fēng)圖2氣舉反循環(huán)清孔工藝流程圖量為8m3/h,風(fēng)壓為0.4-0.7MPa。(6)測量孔內(nèi)沉渣厚度和泥漿比重,確認(rèn)達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后,先關(guān)空
7、壓機(jī)，卸下導(dǎo)管帽,拔出風(fēng)壓管,進(jìn)行正常灌注。說明：1、氣舉反循環(huán)主要適用于二次清孔。2、風(fēng)管一般采用水管，在底部1m做成漿氣混合器。在1m范圍內(nèi)打6排孔、每排4個(gè)Φ8mm孔
