冲钻孔灌注桩气举反循环清孔新工法.doc

目录1、前言12、特点23、合用范畴24、工艺原理25、工艺流程及操作要点45.1气举反循环清孔工艺流程45.2气举反循环清孔工艺操作要点56、机具设备与工艺参数的选择56.1机具设备56.2清孔工艺参数的选择67、质量控制67.1工程质量原则67.2质量保证措施78、安全措施79、环保措施710、效益分析811、工程实例811.1深圳市东部过境高速公路第五合同段桩基施工811.2惠州市惠大高速公路第六合同段桩基施工8冲（钻）孔灌注桩气举反循环清孔工法1、前言冲（钻）孔灌注桩因承载力大、稳定性好、沉降量小、受施工水位或地下水位高下的影响较小等长处，被广泛地应用于高层建筑、公路桥梁等工程的基本工程。孔底沉渣厚度的控制是冲（钻）孔灌注桩成孔质量的核心，其质量的优劣将直接影响灌注桩的承载力，有效控制孔底沉渣是控制成桩质量的重要环节之一。一般冲（钻）孔灌注桩施工需要进行两次清孔作业：第一次清孔是在桩孔施工达到设计深度后来，运用原成孔机具进行，其目的是以替代泥浆为主，清除浮渣为辅，以泥浆性能基本达到规定为原则；第二次清孔是在灌溉桩身混凝土之前，运用灌浆导管进行，其目的是以清除沉渣为主，替代泥浆为辅，以孔底沉渣厚度达到设计规定为原则。在以正循环工艺施工冲（钻）孔灌注桩时，第二次清孔（如下简称二次清孔）一般均运用导管正循环工艺，效果也较好。但是在施工较大桩径或超长桩的条件下，除非另配大泵，增长泵量，否则清孔效果下降；而在施工以卵砾石层为持力层的条件下，正循环二次清孔更难以将粒径较大的卵石或碎石清除干净。固然也有改用泵吸反循环进行二次清孔，在上述施工条件下，其效果明显优于正循环，但砂石泵设备较笨重，机具密封性能规定高，设备在桩孔之间搬动安装不便，故障率也相对较高，若连接部件密封性能浮现问题时，就也许影响反循环清孔的效果和时间，清孔工作效率不稳定。鉴于上述两种清孔措施措施所存在的问题，本工法采用气举反循环清孔工艺，既简化施工难度，又提高了清孔效率，并且有效保证施工质量。本工法已在多种工程中推广应用，获得了良好的效果。2、特点2.1此工法清孔能力强、效率高、清孔较彻底，特别在施工较大桩径或超长桩和施工以卵砾石层为持力层的条件下优势明显；2.2此工法需要的机械设备少，制作简朴，操作以便，可以有效提高工作效率。3、合用范畴本工法合用于所有冲（钻）孔灌注桩二次清孔，特别在施工较大桩径或超长桩的条件下和施工以卵砾石层为持力层的条件下优势明显。4、工艺原理气举反循环清孔是运用空压机的压缩空气，通过安装在导管内的风管送至桩孔内，高压气与泥浆混合，在导管内形成一种密度不不小于泥浆的浆气混合物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在气压动量的联合伙用下，不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动，由于导管的内断面积大大不不小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，排出导管以外。如图1所示：5、工艺流程及操作要点5.1气举反循环清孔工艺流程下入灌浆导管连接导管帽下入混合器和风管连接地表风管连接排渣管启动空压机，打开送气开关孔内形成气举反循环孔口泥浆补给清除渣石调节、检测泥浆性能关闭空压机，测量沉渣厚度与否满足设计规定提出风管和混合器并卸除异径三通接头，连接灌浆漏斗灌注桩身混凝土否是图2 气举反循环清孔工艺流程5.2气举反循环清孔工艺操作要点5.2.1桩孔达到设计深度后，运用成孔机具、泥浆泵进行一次清孔。一次清孔结束后，立即提起钻具迅速安放钢筋笼和下入灌浆导管；5.2.2在导管口安装导管帽。将气液混合器与风管连接好，检查风管与混合器的畅通状况，通过导管帽将气液混合器下入导管内，在下入风管时要注意避免风管脱落掉入导管内；5.2.3将排渣管一端与导管帽连接，另一端固定在沉淀池边；5.2.4清理孔口泥浆循环系统，使泥浆池与孔口倒流补给畅通，泥浆循环系统长度应不小于10m；5.2.5将灌浆导管提离孔底1m，在检查空压机、储气罐和风管系统安全可靠后，启动空压机送风。压缩空气通过风管被送至气液混合器中，在导管内产气愤液混合液。携带沉渣的泥浆从导管内腔迅速上返，经排渣管排入沉淀池中；5.2.6在操作过程中要通过调节空压机风量，达到调节排浆量的目的；5.2.7在清孔过程中，应常常调节导管底端与孔底距离，同步不断地移动导管的位置，使孔底沉渣冲排干净；5.2.8在确认孔口排出的泥浆性能指标满足规定后，关闭空压机，测量孔底沉渣的厚度。沉渣厚度合格后即卸除气举反循环清孔器具，并连接灌浆漏斗，准备灌注水下混凝土。如沉渣厚度达不到设计规定，则继续清孔，直至沉渣厚度满足设计规定为止。6、机具设备与工艺参数的选择6.1机具设备气举反循环清孔工艺的机具，除施工桩孔的钻机、泥浆泵和灌浆导管等机具外，还应配备如下机具：（1）VF-6/7型空压机，最大排气量6m3/min，额定排气压力0.8MPa；（2）送风管，送风管根据需要，不同位置采用不同材质，导管内采用DN20镀锌管，长度视气液混合器沉没深度而定；空压机储气罐和孔口镀锌铁管之间采用DN25橡胶高压软管连接，其长度宜80m，以减少风压损失。（3）气液混合器，使压缩空气与导管内泥浆混合，产气愤液混合液。混合器采用DN20镀锌管，长1.2m，上端用螺纹与风管连接，下端孔口封死，管周呈梅花形均匀开孔，孔径10mm，孔距3040mm。6.2清孔工艺参数的选择6.2.1混合器的安放深度是影响气举反循环清孔效率的核心参数，如果安放深度太浅，导管内无法形成稳定液流，则气举反循环失败；如果太深，排浆量过大，泥浆补给跟不上，致使桩孔内泥浆面迅速下降，影响孔壁稳定，容易导致塌孔。根据工程经验，施工时采用0.6倍的孔深。6.2.2清孔的风压和风量也是气举反循环清孔工艺的二个重要技术参数，空压机的配备应根据清孔时的风压和风量来选择。空压机的压力（p）可按公式（1）计算：p= + （1）式中r为泥浆密度（g/cm3）,一般取1.151.18；H为混合器的安放深度（m），一般取孔深的0.6倍；为送风管风压损失，一般取0.050.1MPa。6.2.3空压机风量（Q）是根据导管内混合浆液上返速度及导管内径来计算的，可按公式（2）计算： （2）式中为经验系数，一般取22.4；d为导管内径（m）；v为导管内混合浆液上返速度（m/s），一般取1.52.0。 7、质量控制7.1工程质量原则清孔完毕后，孔底沉渣应严格控制在30cm以内，泥浆指标合格（泥浆相对密度：1.031.10；粘度：1720s；含砂率：2%），并应立即进行检查验收。检查验收合格后，立即灌注水下混凝土，以免渣土重新沉淀，导致沉渣过厚而影响桩的承载力。7.2质量保证措施7.2.1导管下放深度以沉渣面控制，距沉渣面30cm40cm为宜。随着泥渣的排出，孔底沉渣厚度减小，导管应同步跟进，以保证最大限度的清除沉渣；7.2.2风管的管路必须密封良好、不漏气、漏水，风管的插入深度按0.6倍的孔深控制，可以上下小范畴波动；7.2.3开始送风时先向孔内送浆，停止清孔时应先关空压机停气后再断浆，以防水头短时间内损失过大而导致塌孔；7.2.4清孔过程中，要注意补充泥浆，有条件时可以挖大泥浆池，备用一定数量的泥浆，以防泥浆补给量局限性，泥浆面下降，导致孔口坍塌；7.2.5送风量应从小到大，风压应稍不小于孔底水头压力，当孔底沉渣太厚、沉淀板结或块度较大时，可合适加大送风量，并摇动导管，以利排渣。8、安全措施8.1起重安全。本工法用到的重要的施工机械是汽车吊，因此要注意起重安全，严格执行起重操作规程，不能由于起重点重量不大而掉以轻心；8.2用电安全。严格用电管理，施工现场的一切电源电路的安装和拆除，必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零和漏电保护器，场地电缆应架空，严禁拖地和埋压土中；8.3施工现场警示标志要醒目，泥浆池围蔽要牢固。9、环保措施9.1施工机械注意保养，维修时避免油料洒落污染河水；9.2废弃砼，清洗罐车、导管的废水集中解决；9.3常常对施工机械进行保养，尽量减少噪音污染；9.4施工过程中的废弃物、边角料等及时收集、清理、集中解决。10、效益分析与正循环施工工艺相比，正循环钻进、气举反循环清孔工艺仅增长了一种空压机设备，其她均为辅助机具，设备成本增长十分有限，但却可以有效缩短清孔时间、减少沉渣厚度。通过测算，采用气举反循环清孔，每根桩能减少3个小时以上的清孔时间，提高了施工效率，从而缩短工期，减少施工成本。同步由于清渣速度快，泥浆排放量减少，减少量在10%以上，减少了环境污染，也减少了泥浆外运的费用。气举反循环清孔能避免反循环施工工艺对钻杆、导管密封性规定高，砂石泵维护和保养费用高，在深厚砂层中施工容易导致垮孔、埋钻事故等诸多缺陷。综上所述，从工期、质量、经济、环保等角度看来，气举反循环清孔工艺都具有明显优势，值得推广。