泵吸反循环工法及在西安地区的应用
泵吸式反循环钻成孔灌注桩在梧州市桂江三桥西引桥工程的应用
泵吸式反循环钻成孔灌注桩在梧州市桂江三桥西引桥工程的应用摘要：本文通过工程实例，介绍了泵吸式反循环钻成孔灌注桩的施工技术，并总结了几个施技术要点。
关键词：泵吸式反循环；钻孔灌注桩；施工技术措施Abstract: This article by an engineering example, describes the pump suction reverse circulation drill hole pile construction technology, and summarizes the technical points of several facilities.Key words: pump suction reverse circulation; bored pile; the construction of technical measures1．施工原理泵吸式反循环钻成孔灌注桩法是钻孔桩施工方法中的一种，它的主要设备有工程钻机、砂石泵、导管、辅助吊成等。
反循环施工方法是在桩顶处设置护筒（其直径比桩径大15%左右），护筒内的水位要高出自然地下水位2m以上，以确保孔壁的任何部分均保持0.02mm2以上的静水压力保持孔壁不坍塌，因而钻挖时不用套管。
钻机工作时，旋转盘事动钻杆端部的钻头钻挖孔内土，用涡轮泵（或潜水泵）将孔内的泥土和水吸出孔外，同时又把泥浆和水送回孔内形成循环。
泵吸式反循环赛钻进时，开动真空泵抽除管路中的空气，使由孔口流进钻孔中的泥浆与世隔绝钻戒渣混合，在真空泵抽除管路中的作用下，混合物进入钻头的进渣口，由钻杆内腔经泥石泵，再从出水控制阀排泄到沉淀池中净化，再供使用。
终孔后进行第一次清孔夫子，然后吊放钢筋笼，再进行第二次清孔，最后灌注水下混凝土而成桩（施工艺流程图见附页）。
反循环施工方法适合于粘性土、砂类土、砾石卵石（粒径小于钻杆内径）土以及基岩（中、强风化）等，具有大直径、长桩身、成孔快、清底好等特点，质量保证。
泵吸反循环钻孔灌注桩施工工法样本
泵吸反循环钻孔灌注桩施工工法1 前言近年来, 尽管中国在桥梁建设方面取得了不少成绩, 在深海桩基施工上取得了进步, 但深海桩基在不同程度上还存在不少问题, 对成桩稳定性构成极大难题。
深海桩基施工是保证跨海大桥顺利建成的关键, 它为桥梁上部结构施工奠定了良好的基础; 做好深水桩基工程, 是保证跨海大桥正常运营的重要前提。
我们根据实际施工对深海桩基泵吸反循环施工工法及操作要点进行整理总结, 并编制成海上桩基泵吸反循环施工工法。
2 工法特点本工法将传统的正循环工艺优化成泵吸反循环工艺, 经过砂石泵的抽吸作用,在钻杆内腔形成负压,在孔内液柱和大气压的作用下,孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底,将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔,再经过砂石泵排至地面沉淀池内;沉淀钻渣后,冲洗液流向孔内,形成反循环。
本工法钻孔效率高, 清空时间短, 成孔后孔底沉渣少, 成桩稳定性高, 对环境污染少等特点。
3 适用范围本工法适用于具有海洋潮汐影响、常年风浪较大、地质为砂土及粉质黏土、工期要求紧的大直径深水灌注桩的跨海桥梁桩基施工中。
4 工艺原理本工法是经过砂石泵的抽吸作用,在钻杆内腔形成负压,在孔内液柱和大气压的作用下,孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底,将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔,再经过砂石泵排至地面沉淀池内。
沉淀钻渣后,冲洗液流向孔内,形成反循环, 成孔后经过一次清孔及二次清孔, 最终完成桩基施工。
5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图1 海上桩基泵吸反循环施工工艺流程框图5.2操作要点5.2.1钢护筒施工反循环钻机就位前, 先进行钢护筒施工。
钢护筒采用钢板卷制, 根据钻孔桩直径大小和水位深度选用比钻孔桩直径大300mm, 壁厚12mm。
为了保证钢护筒的埋设符合要求必须设置导向架, 保证钢护筒的垂直度。
钢护筒深度的确定根据(人民交通出版社的《桥涵》)中的计算公式求得。
计算公式如下:L=[(h+H)γω－Hγo]÷(γd－γω)式中: L -- 护筒埋置深度( m)H -- 施工水位至河床表面深度( m)h -- 护筒内水头, 即护筒内水位与施工水位之差( m)γω--护筒内泥浆容重(KN/m3)γo--水的容重(KN/m3)γd--护筒外河床土的饱和容重(KN/m3)其中γd=( △+e) γo /( 1+ e)在γd式中: △--土粒的相对密度, 砂土平均取2.65, 粘性土取平均取 2.70, e--饱和土的孔隙比, 砂土为0.33~1.0, 粘性土为0.7~0.43, 软土为1~2.3。
泵吸反循环成孔工艺在砂质软土地基中的应用研究
泵吸反循环成孔工艺在砂质软土地基中的应用研究1. 工程背景工程地处长三角太湖冲积平原地区，地层中含砂率极高，自地面以下约15米范围内为黏土层和粉质黏土层，具有较好的自然造浆能力，但自15米左右范围以下，粒级在0.25~0.075mm 的细砂含砂率约为40%，黏粒含量仅为3~5%左右，其余为粉细砂并局部夹有块状砂岩，须人造泥浆施工。
图1 典型地质剖面示意图工程桩设计桩径以1.2m 和1.5m 直径为主，最大直径 1.8m ，桩长一般为60m 左右，属于大直径超长钻孔桩。
由于成孔深度深、地层土质结构变化大，将对成孔的垂直度带来困难，这就要求选用底盘较为稳定的钻孔机具，并且成孔时采用加配重、减压钻进的施工工艺，以达到垂直度的要求。
成孔结束至混凝土浇灌时间间隔长（其中过程有提钻、下钢筋笼、下导管、清孔等），根据试成孔情况制定相应的施工参数，如各地层中钻速、钻压要求、泥浆密度、粘度要求等。
在砂层成孔施工过程中容易造成塌孔、缩颈等现象。
含砂率高，影响成桩质量。
因此在砂层中应控制钻进速度，及时有效的分离渣土有利于减少孔底沉渣，大量降低回淤，提高施工工效。
根据工程的实际情况，可选择旋挖钻机、正循环成孔反循环清孔、反循环成孔的施工工艺，采用反循环成孔可有效的缩短成孔时间，确保泥浆的携渣能力，减少对孔壁的扰动，保证成孔的质量。
2. 工艺概述泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。
试成孔设备选用GPS ‐20型回旋钻机和4PL ‐B 立式砂石泵，钻头采用单腰带三翼钻头，直径不小于设计桩径。
泥浆系统采用人工造浆和自然造浆相结合方法，含砂率不超过4%，胶体率95%以上，泥浆比重1.05～1.15，粘度18‐24"。
采用反循环钻进成孔施工工艺成孔时，严格按照操作规程减压低速（最低档）钻进保证开孔的垂直度，并减少对孔底的扰动。
吸收式热泵技术在燃气供热厂烟气余热深度回收中的应用
232研究与探索Research and Exploration ·理论研究与实践中国设备工程 2023.07 （下）根据当前国内采暖的节能、空气预热器等节能技术，开展了基于吸收热泵的烟道深度循环利用技术，并根据某热力公司的实际情况，进行了节能经济评价。
某热力公司供热面积达4580000m 2，主要以蒸汽和热水为主。
利用烟道凝结换热器、吸收式热泵为基础，实现了利用余热和显热的综合利用，达到了节能减排目的。
1 烟气余热深度回收技术1.1 技术原理在燃煤电厂燃气锅炉的烟气余热回收方面，已有不少学者进行了深入的探索。
在实际中，为减少由烟温锅炉排放的包括显热和潜热在内的排气产生的热，在锅炉尾部添加“烟气-水”式热交换器或/以及用于在烟道中预热和/或空气的空气预热器，其作用是通过对烟道中的显热进行再利用，在某种程度上改善了锅炉的效能。
但在常规采暖方式中，“烟气-水”型的采暖方式主要是通过对烟气中的热量进行吸热，并不能有效地回收潜热。
在采暖期间，空气温度普遍比烟气的露点要低得多，利用空气预热器是一种有效的利用方式。
但是，空气预热器的不足之处是，当烟气温度低于露点时，其一侧会出现相转变，而空气侧则不会出现。
所以，仅有少量的烟气余热被风吸收。
烟气中的蒸发器气化潜热是烟道中的重要组成部分，当烟气的温度在露点以下时，会有大量的冷凝水沉淀出来，使其产生潜热。
当利用回收的汽化潜热进行加热管网的回水时，必须保证系统的回水水温处于低位。
而常规供暖方式中，回热器的回热温度一般在50～60℃，无法直接使用蒸发器的汽化潜热，严重影响了其循环再利用。
利用传统的废热回收技术，可以降低炉膛中的烟温至60℃，提高了3%～4%的利用率。
由于传统的烟气废热回收技术存在局限性，因此，利用吸热式热泵来循环利用烟气中的热量。
采用吸热式制冷系统，通过采用高热量的热量来生产低温水，并将其与低温水进行直接的接触，从而达到低于30℃的目的。
该技术突破了常规热水管网回热的限制，适合高吸收式热泵技术在燃气供热厂烟气余热深度回收中的应用延炜（西安市热力集团有限责任公司，陕西 西安 710016）摘要：燃气是一种碳氢化合物燃料，其碳、氢化合物的质量分数大于95%，硫、氮等元素的浓度很低，因此，其在燃料中的排放量要比燃煤锅炉少得多。
利用泵压反循环工艺解决孔内沉渣问题方法探讨
利用泵压反循环工艺解决孔内沉渣问题方法探讨【摘要】反循环钻探工艺在大口径的水井施工、工程技术钻进等方面已普遍使用，并取得了可观的经济效益。
本文根据反循环钻探工艺的原理，将反循环钻探工艺引入小口径绳索取芯施工领域，利用泵压反循环工艺解决了小口径钻探过程中沉渣过多不易排出的问题。
【关键词】泵压反循环；解决；孔内沉渣；方法探讨在小口径钻探过程中，经常会遇到破碎带和风化岩层，这样的地层钻进困难，易堵钻，坍塌掉快，产生的岩粉很多。
由于绳索取心钻杆与孔壁之间环状间隙较小，再加上在钻进过程中钻具的扭摆，稍大一点的岩粉颗粒及碎块很难排出，岩粉及碎块达到一定的程度后容易产生钻具下不到孔底及卡钻或埋钻现象，如何解决排出大颗粒岩粉及碎块的问题，将是快速钻穿该种地层的关键问题。
1.反循环钻进技术反循环就其广意来说凡是冲洗液循环方式与我们经常使用的传统的正循环相反的一种循环方式，经常使用于大口径的岩心钻探、水井施工和工程技术钻进，在小口径的岩心钻探施工方面很少用到。
其特点可概括为以下几点：⑴冲洗液上升速度高，钻进时排除岩屑能力强，井底很少集聚岩屑。
使岩屑不受重复破碎，钻进时不易堵钻，因而进尺速度快，钻进经济指标就好。
⑵钻进时井内保持较高的水位，依靠冲洗液的静压力与地层压力平衡，保持井壁稳定。
2.反循环钻进方式分类及原理传统的反循环钻进方式，按照形成钻杆内上升水流的方式可分为泵吸反循环、压缩空气反循环（又称气举反循环）和射流反循环等三种基本方式2.1泵吸反循环钻进方式利用离心泵或轴流泵的抽吸力量使钻杆内部的液体携带岩屑经钻杆上升并经水泵出水口排出的一种方式称泵吸反循环。
2.2压气反循环钻进方式将压缩空气通过供气管路送至井内汽水混合室，使压气与钻杆内的水混合，从而形成比重小于1的气水混合体，在钻杆外侧水柱压力的作用下，钻杆内气水混合体挟带岩屑不断上升，将岩屑排出井外。
2.3射流反循环钻进方式利用高速的液流（清水或泥浆）经喷嘴射入循环管路，造成负压，这种负压使管路产生抽吸作用，液流挟带岩屑在抽吸作用下经钻杆上升排出井外。
泵吸反循环工艺
泵吸反循环工艺摘要对泵吸反循环的钻进工艺及应用进行了理论上的分析, 介绍了实际施工中的体会和经验。
关键词反循环钻进泵吸反循环钻进工艺1 工作原理利用离心泵的抽吸力量, 使钻杆内流体上升的一种管路布置方式。
当泵工作时, 泵在其进入口处形成负压, 井口的液体在大气压的作用下, 经钻头携带岩屑经钻杆中空而上升, 通过水龙头、胶管从泵中排至集碴坑中。
经沉淀后的流体, 以自流的方式自井口流至井底, 形成循环。
泵吸反循环钻进中, 循环介质是利用泵的真空度来维持循环的。
常用的泵为砂石泵, 它要求能排出岩屑而又要有较大的真空度。
为了使岩屑能顺利通过, 泵体内的自由通道应与钻杆内径相一致。
砂石泵的叶片间隙要大, 其有效真空度过大, 不能低于8m 水柱, 而且要求泵体和叶片有较好的耐磨性。
砂石泵的流量根据孔内钻杆内径而定, 一般为120～240m3/h, 最大可达500m3/h。
2 技术参数2.1 钻杆内流体上返速度理论上钻杆内流体的上返速度愈高, 携带岩屑能力愈强, 最优速度一般应选择 2.50～3.50m/s,因为当流体速度再增加, 会出现鹅颈管磨损过快, 同时引起孔内环状间隙的流速增高, 对孔壁稳定不利。
2.2 岩屑含量和粒径岩屑含量和岩屑颗粒的大小, 在泵吸反循环中也是一个重要因素, 岩屑含量的大小( 岩屑在上升液流中所占体积百分比) 与所钻进的岩层性质、钻孔深度及循环介质种类有关。
岩屑含量是用给进速度加以控制的,当遇软地层时, 进尺寸快, 岩屑含量大, 则往往会发生堵塞或卡死管路, 如在黏土层中, 还会使黏土层的泥条互相黏结形成泥柱, 使循环中断。
因此, 应通过合理控制钻进参数来控制岩屑的含量大小, 以提高钻进效率, 减少辅助时间。
2.3 钻杆内径钻杆内径应与钻孔直径匹配, 当钻孔直径愈大时, 应选择内径大的钻具, 可减少上升流体的沿程阻力, 增加钻进深度, 提高钻进效率。
一般选择钻孔直径与钻杆直径之比在10 左右为宜。
试述泵吸反循环钻进的工作原理
试述泵吸反循环钻进的工作原理
泵吸反循环钻进是一种常用的钻进方法，其工作原理如下：
1. 利用钻机产生的转速和扭矩来驱动钻杆进行旋转，同时由于液压系统的作用，钻杆在下压的同时不断进行连续回转，实现钻进的作用。
2. 在钻进过程中，钻杆需经过泥浆系统中的泥浆泵进行加压，将泥浆从钻杆底部注入到井眼中。
3. 此时，井中的泥浆由井底进入井壁孔隙，同时携带并带走岩石碎屑，形成泥浆循环。
4. 泥浆在井壁孔隙中上升，并带回到钻塞处，穿过钻头的喷孔排出，继续沿着井眼内壁上升。
5. 由于泥浆的高速流动和粘度的特性，泥浆对井壁形成一定的支撑作用，防止井壁塌陷和井眼的坍塌。
总结来说，泵吸反循环钻进的工作原理是通过钻机的旋转和下压以及泥浆的加压和循环作用，实现钻进过程中的坚固井壁和岩层碎屑的排除，从而实现高效、安全地进行钻井作业。
泵吸反循环钻机工艺流程
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泵吸反循环钻孔底灌注桩在高层建筑基础中的应用摘录自建筑技术年期
泵吸反循环钻孔底灌注桩在高层建筑基础中的应用摘录自建筑技术年期引言在高层建筑的基础施工中，地基处理是至关重要的一环。
泵吸反循环钻孔底灌注桩是一种常用的地基处理方式，其应用范围广泛且效果显著。
本文将从施工原理、施工工艺和案例分析三个方面对泵吸反循环钻孔底灌注桩在高层建筑基础中的应用进行探讨。
1. 施工原理泵吸反循环钻孔底灌注桩是一种通过钻机在地下连续钻孔，并在钻孔中注入水泥浆料的地基处理方法。
其施工原理主要包括以下几个步骤： - 钻孔：使用钻机在地下逐层钻孔，通过不断加长钻杆，将孔深提升至设计要求的深度。
- 吸取泥浆：当钻孔到达一定深度后，开始进行泥浆吸取，通过钻孔底部的管道，将孔底泥浆吸取上来，保持孔内的清洁。
- 注浆：在泥浆吸取完毕后，开始进行注浆操作。
将水泥浆料通过管道注入钻孔，填满孔内，并在钻孔底部形成一定的扩张体积。
- 灌注桩形成：注浆完成后，等待浆液凝固硬化，形成泵吸反循环钻孔底灌注桩。
2. 施工工艺泵吸反循环钻孔底灌注桩的施工工艺包括施工准备、钻孔、吸取泥浆、注浆和后期处理等步骤。
具体流程如下： - 施工准备：包括场地勘查、材料准备、施工设备调试等工作。
- 钻孔：选择合适的钻机进行钻孔作业，根据设计要求和场地情况确定钻孔深度和直径。
- 吸取泥浆：在钻孔过程中，通过钻孔底部的管道吸取泥浆，并及时清理钻孔，以确保孔壁的稳定。
- 注浆：选择合适的注浆设备，将水泥浆料注入钻孔，控制注浆浆液的流量和压力，使浆液充分填充孔内。
- 后期处理：待浆液凝固硬化后，进行后期处理工作，如修整桩顶和检测桩身的质量等。
3. 案例分析泵吸反循环钻孔底灌注桩在高层建筑基础中的应用已经广泛被采用，并取得了良好的效果。
以下是一些典型的案例分析：案例一：XX高层住宅楼地基处理在XX高层住宅楼的地基处理中，采用了泵吸反循环钻孔底灌注桩的方法。
经过施工团队的精心操作和管理，共施工了150根地基桩，每根桩的深度达到40米以上。
西安三林“偏心回转多相油气混输泵”油气混输增采减排国内突破、国际领先
西安三林“偏心回转多相油气混输泵”油气混输增采减排国内突破、国际领先作者：暂无来源：《上海经济》 2014年第2期近二十年来，“石油战争”一直在世界各地持续。
作为全球第二大经济体的中国如何在未来赢得这场战争的胜利，无疑是全体中国人的梦想，也是“中国梦”的重要组成部分。
石油开采在陆地的争夺和向海洋进军是一个非常浩大的工程，自上世纪八十年代欧美提出“多相流开采”的概念后，欧美的“石油海上战争”取得了一系列的重大突破。
由于采用了多相流混输技术实现了油气混输，使得海洋油井钻井平台更小和更高效率。
正是由于混输泵的制约，我国的海上钻井和石油开采远远落后于欧美。
我国“地大油薄”国内数十个陆地油田都面临着油层低渗透、油气伴生、产油率低、油井分散的艰难条件。
石油开采中由于设备的制约，大量的伴生气被排空和燃烧，开采的石油流量是油气水的混合物，大量的分离工程，使石油开采投资巨大，造成了我国石油开采成本超高。
偏心回转多相油气混输泵西安三林能源科技工程有限公司联合国内数家科研机构，紧紧抓住我国石油开采中的重大关键技术。
经过近十年的艰苦攻关，终于攻克了石油多相混输的难题。
偏心回转多相油气混输泵的开发成功，推动了油田油气混输模式的变革，实现了从井口到联合站的一站式运营，是油田运营管理的一次革命。
为我国石油开采提供了新型重要设备，将大大推动我国石油开采多领域的技术革新和装备升级。
伴生气被放空燃烧偏心回转多相混输泵是一种新型容积式固、液、气三相混合输送泵。
采用偏心转子、油缸、滑板等机构，利用同步回转几何理论。
在驱动机构带动下，偏心转子、油缸、滑板一起做同步回转运动，从而完成吸入和排出过程。
由于容积腔采用月牙形空间，所以在吸入和排出过程中，只要固体颗粒直径不大于容积腔内允许直径，对介质要求无任何特殊要求，从而不考虑流体的流动性差异。
西安三林能源科技工程有限公司的科技和技术人员成功的开发出了从2m3-- -60m3 的系列混输泵，并成功应用到油田集输、小型增压站、油田油气伴生气回收、环境工程和煤层气回收等多领域，并取得了国家发明专利和实用新型专利9 项，获得了国家科技部的重大科研项目支持。
泵吸式反循环法在地下连续墙施工中的应用
泵吸式反循环法在地下连续墙施工中的应用张卫【摘要】泵吸式反循环法在地下连续墙施工中能够在不增加工序施工时间的前提下提高清底换浆效率,通过论述泵吸式反循环法的基本原理及使用流程和关键点,探讨泵吸过程中的常见问题,并提出相应的处理措施.【期刊名称】《城市住宅》【年(卷),期】2019(026)005【总页数】2页(P127-128)【关键词】泵吸式反循环法;地下连续墙;二次清底;沉渣厚度【作者】张卫【作者单位】上海远方基础工程有限公司,上海200436【正文语种】中文0 引言地下连续墙作为围护结构在地下工程中的应用范围十分广泛，涉及市政工程、房屋建筑工程、港口码头工程及城市轨道交通工程等领域。
在地下连续墙施工中严格控制泥浆指标对于保证槽壁稳定性和混凝土浇筑质量有很重要的意义。
泥浆的质量达标不仅能够起到很好的护壁效果，而且能够保证混凝土浇筑顺利进行，提高地下连续墙墙体混凝土的完整性。
所以泥浆指标的控制是地下连续墙施工的关键工序，泥浆指标主要涉及含砂率、相对密度、黏度及pH值4方面，在混凝土浇筑前槽底的沉渣厚度也是影响地下连续墙质量的关键指标之一，若槽底的沉渣过厚，不但在混凝土浇筑过程中可能会出现夹泥现象，在混凝土浇筑后期也会造成翻浆困难，深度测量不准确，导致导管拔管失误，最终出现地下连续墙墙体断层。
关于沉渣的控制标准，施工规范中沉渣的厚度基本均要求控制在10cm以内。
控制沉渣厚度的方法有很多种，本文将深入探讨泵吸式反循环法的基本原理及常见问题的处理措施。
1 沉渣产生的原因及应对措施沉渣厚度是指槽段在下放钢筋笼之前与混凝土浇筑前的实测深度之差。
其形成的主要原因有以下方面。
1）钢筋笼下放过程中笼子与槽壁之间的摩擦，使一部分槽壁上的土被钢筋刮掉形成沉淀。
2）成槽过程中形成的土颗粒悬浮在泥浆中，随着时间推移土颗粒不断沉淀。
所以在混凝土浇筑前要进行二次清底，不同地下连续墙深度和地质条件不同，二次清底所需换浆方式也有所不同，在淤泥质黏土层，如上海地区的浅墙一般采用正循环；在砂性土地质条件下，如南昌、北京则采用反循环。
反循环.doc
钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚往往导致承载力折减，形成上述质量通病的原因是该工艺采取了高浓度、高密度泥浆介质（冲洗液）施工的结果。
为解决这个难题工程技术人员经过总结、探索，积极研究推广钻孔反循环制桩工艺。
泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。
反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异，反循环冲洗液携带钻渣后迅速进入过水断面较小的钻杆内腔，可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。
根据钻探水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度Va的1.2-1.3倍，即Va=（1.2-1.3）Vs。
反循环钻进钻渣在钻杆内运动，是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动，钻渣颗粒要占据一定液体断面，在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度Vs计算公式为：Vs=3.1×k1×（ds×(rs-ra)/(k2×r2))的1/2次方Vs-钻渣颗粒群悬浮速度（m/s)ds-颗粒群最大颗粒粒径（m）rs-钻渣颗粒的密度(kg/dm3)ra-冲洗液的密度（kg/dm3)k1-岩屑浓度系数；k1=0.9-1.1，浓度越大，k1越小；k2-岩屑颗粒系数，k2=1-1.1,球形颗粒为1，越不规则，k2的值越大。
目前，泵吸反循环钻杆内径大多数为150mm，用上述公式计算可知，块状为120mm，rs为2.1kg/dm3，ra为1.05kg/dm3，悬浮速度为1.02m/s,按照Va=(1.2-1.3)Vs计算，Va达到1.33m/s 就可以把几何尺寸小于钻杆内径的钻渣排除。
目前常用8BS砂石泵额定排量为180m3/h，满负荷时冲洗液上返流速可以达到2.83m/s，可以看出该速度远大于钻渣上返所需流速1.33m/s的要求，因此进入钻杆内的钻渣能够被有效的抽吸上来。
泵吸式反循环法成孔工艺
泵吸式反循环法成孔工艺反循环回转法简介反循环回转法成孔工作特点与正循环相反，泥浆由储浆池流入或注入钻孔，到孔底同钻渣混合，在真空泵与吸泥泵配合或在空气吸泥机、水力喷射泵的抽吸力作用下，混合物进入钻锥的进渣口，由钻杆内腔吸上，在从出水控制阀经胶管排泄到沉淀池，净化后到储浆池循环使用。
反循环与正循环相比，除了前述的钻孔进度较快外（约快4～5倍），还有需用泥浆料（粘土）少（土质如用清水护壁时可完全不用粘土）、转盘所消耗动力较少、清孔时间较快等优点。
反循环的泵吸式与气举式比较：由于气举反循环是利用送入压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱压力差有关。
孔浅时供气压力不易建立，钻杆内水流上升速度低，排渣性能差，如果孔的深度小于7m，则吸升是无效的；孔深增大后，只要相应地增加供气量和供气压力，钻杆内水流就能获得理想的上升速度。
孔深超过50m后，即能保持较高而稳定的钻进效率。
泵吸式反循环是直接利用沙石泵的抽吸作用使钻杆内的水流上升而形成反循环的。
下面只介绍常用到的泵吸式反循环回转钻成孔工艺。
泵吸式反循环回转钻孔的成孔工艺反循环回转钻进的泥浆与供水设施：反循环回转钻进所需的泥浆沉淀池和储浆（或供水）池应设在钻机排浆（渣）口的同侧，与钻机的距离可根据地形决定，一般布置如图7-105。
两池的总容积一般为钻孔完成后排渣体积的1.2～2.0倍。
净化后的泥浆经流槽进入钻孔，同时有泥浆（或水）从储浆池流入钻孔，使护筒内保持一定的水头高度。
多余的泥浆（或水）则从钻孔的溢浆口流回沉淀池，经沉淀后流进储浆（或供水）池。
泵吸式反循环回转钻进的泥浆相对密度不宜过大，超过1.3时，泥石泵的抽吸能力降低，一般泥浆相对密度以1.1以下为宜。
气举式反循环回转钻进的泥浆，因为反循环回转钻进的泥浆只起护壁作用，相对密度过大一是浪费泥浆原料（如粘土、添加剂等），二是降低进度。
成孔工艺流程1.钻机就位基本上与正循环相同2.开钻为防止堵塞钻头的吸渣口，应将钻头提高距孔底约20cm～30cm，将真空泵加足清水（为便于真空启动，不得用脏水），关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭，打开真空管路阀门使气水畅通，然后启动真空泵，抽出管路内的气体，产生负压，把水引到泥石泵，通过沉淀室的观察看到泥石泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥石泵。
泵吸反循环钻孔灌注桩施工工法
泵吸反循环钻孔灌注桩施工工法1 前言近年来，尽管我国在桥梁建设方面取得了不少成绩，在深海桩基施工上取得了进步，但深海桩基在不同程度上还存在不少问题，对成桩稳定性构成极大难题。
深海桩基施工是保证跨海大桥顺利建成的关键，它为桥梁上部结构施工奠定了良好的基础；做好深水桩基工程，是保证跨海大桥正常运营的重要前提。
我们根据实际施工对深海桩基泵吸反循环施工工法及操作要点进行整理总结，并编制成海上桩基泵吸反循环施工工法。
2 工法特点本工法将传统的正循环工艺优化成泵吸反循环工艺，通过砂石泵的抽吸作用,在钻杆腔形成负压,在孔液柱和大气压的作用下,孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底,将钻头切削下来的钻渣带进钻杆腔,再经过砂石泵排至地面沉淀池;沉淀钻渣后,冲洗液流向孔,形成反循环。
本工法钻孔效率高，清空时间短，成孔后孔底沉渣少，成桩稳定性高，对环境污染少等特点。
3 适用围本工法适用于具有海洋潮汐影响、常年风浪较大、地质为砂土及粉质黏土、工期要求紧的大直径深水灌注桩的跨海桥梁桩基施工中。
4 工艺原理本工法是通过砂石泵的抽吸作用,在钻杆腔形成负压,在孔液柱和大气压的作用下,孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底,将钻头切削下来的钻渣带进钻杆腔,再经过砂石泵排至地面沉淀池。
沉淀钻渣后,冲洗液流向孔,形成反循环，成孔后经过一次清孔及二次清孔，最终完成桩基施工。
5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图1 海上桩基泵吸反循环施工工艺流程框图5.2操作要点5.2.1钢护筒施工反循环钻机就位前，先进行钢护筒施工。
钢护筒采用钢板卷制，根据钻孔桩直径大小和水位深度选用比钻孔桩直径大300mm，壁厚12mm。
为了保证钢护筒的埋设符合要求必须设置导向架，保证钢护筒的垂直度。
钢护筒深度的确定根据(人民交通的《桥涵》)中的计算公式求得。
计算公式如下：L=[(h+H)γω－Hγo]÷(γd－γω)式中：L -- 护筒埋置深度（m）H -- 施工水位至河床表面深度（m）h -- 护筒水头，即护筒水位与施工水位之差（m）γω--护筒泥浆容重(KN/m3)γo--水的容重(KN/m3)γd--护筒外河床土的饱和容重(KN/m3)其中γd=（△+e）γo/（1+ e）在γd式中：△--土粒的相对密度，砂土平均取2.65，粘性土取平均取 2.70，e--饱和土的孔隙比，砂土为0.33~1.0, 粘性土为0.7~0.43，软土为1~2.3。
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泵吸反循环工法及在西安地区的应用曹海胡春(中国有色金属工业区西安勘察设计研究院西安710054) 摘要：泵吸反循环工法是工程施工钻进中一项比较先进的施工技术，在国内、外得到了广泛地应用，采用该工法可克服钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚而导致承载力折减的质量通病，有利钻孔灌注桩施工的“节能减排”。
本文重点介绍泵吸反循环工法的工作原理、特点、工艺措施及在西安地区的应用情况。
关键词钻孔灌注桩泵吸反循环工作原理特点工艺措施应用0 前言在西安高新区（皂河一级、二级阶地）、经开区（渭河一级、二级阶地）及其它砂层厚度较大区域，钻孔灌注桩往往因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚而导致承载力折减，形成上述质量通病的原因是在该钻孔灌注桩成孔施工中采用正循环工艺成孔、清孔的结果。
实践证明，在该地区钻孔灌注桩施工中采用泵吸反循环工法，可有效的克服上述质量通病，提高桩基的竖向承载力，取得良好的经济效益和社会效益。
1泵吸反循环工法的工作原理、特点1.1泵吸反循环工法的工作原理泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。
由于泵吸反循环在50米深度范围内的排渣、钻进效率最高，因而被广泛应用于桩基钻孔施工中。
1.2泵吸反循环工法的特点（1）正循环工法清孔不彻底、孔壁泥皮厚度较大，是其工艺特性决定的。
正循环工艺成孔钻进的过程也是造浆的过程，其护壁泥浆是经多次重复破碎后的土渣稀释形成的，即使采用清水介质，其孔内泥浆的比重也能达到1.30～1.50。
孔内泥浆中含有各种粒径的泥渣、土屑、砂粒等杂质，孔内泥浆的比重从上到下，由小变大，钻进过程中浓稠的泥浆在孔壁形成泥皮，局部泥皮的厚度达10mm以上，这是由该工艺的特性决定的。
其次，该工艺采用正循环清水置换法清孔，清孔结束后，孔底泥浆比重达到1.15～1.20，符合规范要求，但由于大量的泥渣、砂粒仍悬浮在孔内泥浆中，清孔结束后30min左右，孔底泥浆的比重即可达到1.30以上。
而从清孔结束，安放钢筋笼、下导管直至灌注混凝土的时间不少于2小时，因而孔底沉渣厚度较大。
二次清孔仅是将部分沉渣冲离孔底，而无法做到彻底清孔。
（2）泵吸反循环工法其先进的工艺特性，保证了其清孔彻底，并在保征孔壁稳定的前提下，有效的调控孔内泥浆的比重，防止其成孔过程中在孔壁形成泥皮,可有效克服钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚而导致承载力折减的质量通病。
反循环钻进过程就是不断清孔过程，被钻头切割下来的岩土碎屑及块状颗粒立即被吸进钻杆内腔，再经过砂石泵抽吸排至地面沉淀池内，沉淀钻渣后，优质的冲洗液流向孔内，形成反循环。
因而清孔彻底，其孔内泥浆中泥渣、土屑、砂粒等杂质含量较少，从孔口至孔底冲洗液的比重变化不大。
因而只要控制好入孔泥浆的比重，就可以控制孔内泥浆的比重达到施工要求，并有效防止其在成孔过程中产生较厚的泥皮。
反循环钻孔桩孔壁的稳定，主要是利用液柱压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。
孔口高于地下水位2.0m以上的地区，可采用向孔内大量注入清水提高孔内水头，在砂层段形成反向渗透，并产生反向动水压力的方法确保砂层段孔壁的稳定。
根据大量实践证明，只要保持孔壁任何深度砂层处反向动水压力不小于0.2MPa，就可以有效的防止砂层孔壁的坍塌。
孔口距地下水位的高度小于2.0m、10米深度范围内分布厚度较大的松散砂层等情况可采用泥浆作为冲洗液,以提高孔孔内有效水头压力，但为避免在孔壁形成较厚的泥皮，应控制入孔泥浆的比重在1.05～1.15。
泵吸反循环工艺孔壁泥皮薄、竖向承载力高的另一因素是：该工艺成孔效率高、时间短，深度在50米内的桩孔，成孔时间仅为正循环工艺的1/2~1/3。
1.3泵吸反循环工法的优点泵吸反循环成孔与正循环及旋挖钻成孔的优缺点列于表1。
表1 泵吸反循环工法的优缺点工法与正循环工法比较与旋挖钻工艺比较泵吸反循环1、钻进速度与成孔效率有大幅度提高，成孔时间仅为正循环工艺的1/2~1/32、孔壁稳定、成孔质量好3、清孔彻底，混凝土浇注质量得到有效保证4、孔底沉渣厚度小，孔壁泥皮薄，单桩竖向承载力高5、外运废浆量减少，施工成本降低优点：1、适用性广：适用于粘性土、粉性砂土、砂卵石、碎石土，风化基岩等地层2、可采用清水或泥浆护壁，孔壁稳定性好。
3、可二次清孔，孔底沉渣少。
缺点：1、单桩竖向承载力稍低2、部分型号移机不方便。
2泵吸反循环工法的适用条件及工艺措施2.1适用条件根据泵吸反循环工艺的特点，其理想的应用条件是：①有较充足的水源，以满足钻进用水的需要；②施工地层中最好没有大于钻杆内径的石块或杂物；③泵吸反循环的合理深度为70m；④地下水位适中，地下水位在孔口2米以下时，可采用静水压力来维持孔壁的稳定；地下水位太深时，静水压差太大，将会增加冲洗液的漏失。
2.2工艺措施（1）钻进深度从泵吸循环钻进原理中知，循环的动力为砂石泵的真空度，一般砂石泵工作压力在0.090～0.098Mpa之间，最大连续工作吸程8m左右。
若假设冲洗液循环时不携带岩屑，又不考虑管道内摩阻力，钻孔深度是基本上不受限制，但在实际钻探中，反循环的深度受到内摩阻力、砂石泵与冲洗面高差等因素影响，其钻进深度受到限制。
根据实践经验，一般在孔深50m以内为反循环钻进高效区，在70m以内可维持额定泵量和最大排屑能力，而超过70m后，效率显著降低，出现清孔不彻底等现象，因此，泵吸反循环的合理深度为70m。
（2）钻孔直径泵吸反循环适用于直径0.80m及以上大口径钻孔施工。
对于较小直径的钻孔，必须避免冲洗液流速太高对孔壁产生破坏，防止产生坍孔、埋钻等事故；对于稳定的地层，只要钻孔与钻具间通道对冲洗液回流不生产明显阻力，较小孔径钻孔也可取得较高的钻进效率。
（3）钻头选用反循采用泵吸反循环工艺钻进桩基孔，都是选用全面钻进的钻头。
常见的钻头类型与正循环回转钻进所用的钻头基本相同。
但是由于冲洗液的循环路线相反，从钻头吸入的钻渣比较大，钻头的设计除了要有利于破碎岩土之外，还要有利于吸入钻渣，并预防钻渣堵塞，所以，钻头的结构上有其特点。
钻头的形式根据地层有所变化。
常用的泵吸反循环钻头有：翼状钻头、牙轮钻头和取芯式钻头等。
在覆盖层和软质岩中，翼状刮刀钻头应用最广。
它的价格便宜，加工较简单，修复方便，适用范围较广，不少钻孔从开孔至终孔可以不更换钻头。
循环钻进所使用的钻头对钻进效率有很大的影响。
（4）选择适宜的泵量泵吸反循环钻进中选择泵量，要从排渣、节能和护孔三个方面来考虑。
从排渣的角度来考虑，泵量必须保证钻杆内冲洗液上升的流速大于钻渣下沉的速度。
钻渣下沉速度可按下式计算： V a=K 1γγγ)(−s s d式中 V a ——钻渣颗粒下沉速度，m/s ；K 1——钻渣颗粒形状系数，球形颗粒：K 1=5.11，片状或不规则颗粒：K 1=2.5~4.0； d s ——钻渣直径，m ；γs 、γ——钻渣、冲洗液密度，g/cm 3。
例：钻渣直径d s 为0.2m ，钻渣密度γs 为2.6g/cm 3，冲洗液密度γ为1.0g/cm 3，求钻渣下沉速度V a 。
V a=K 1γγγ)(−s s d =5.111)16.2(2.0−=2.89(m/s) 上述计算结果表明，流速大于2.89m/s 的清水，就可以将密度为2.6 g/cm 3，直径达0.2m 的球状大卵石向上冲起。
施工的实践证明，上述计算结果基本符合实际情况。
从节能的角度考虑，泵量能满足排渣的要求即可，并非愈大愈好，根据上述计算结果和实际施工经验，冲洗液在钻杆内的上升流速一般在2~4m/s 范围内选取。
这样即可按以下公式算出泵量的选择范围。
Q 1=43600πd 02V=（5655-11310）d 02 式中 Q 1——泵量，m 3/h ； d 0——钻杆内径，m ；V ——冲洗液在钻杆内上升速流，取2~4 m/s ；从护孔的角度考虑，泵量过大易使不稳定地层发生垮孔。
建议冲洗液沿孔壁下流的速度V x 不超过10m/min(600m/h)。
由此：V x =)(42022d D Q −π＜600式中 Q 2——泵量，m 3/h ； D ——孔径，m ； d 0——钻杆内径，m 。
整理得出：Q 2＜471（D 2-d 02）综上所述：泵量Q ＞Q 1，同时，Q ＜Q 2。
2.3长桩深孔施工措施一般将长径比（L/d ）大于60的桩归为深长桩。
由于泵吸反循环钻进冲洗液循环完全依靠砂石泵抽吸产生的负压来维持的，其有效吸程只能稳定到6.5~7.5m ，所以泵吸反循环钻进的深度和钻进的速度是受到限制的，在施工中常遇到钻速过快以致循环介质中断循环，或在钻孔深度较大时，砂石泵起动困难，有时即使起动了砂石泵，钻进效率也非常低。
即随着孔深的增加、循环管线的增长，液阻增大、泵量减小，钻进速度随之降低。
长桩深孔施工主要措施有：①适当降低砂石泵的安装高度，为了抬高钻孔水头而提高钻进安装高度时，砂石泵也尽可能仍维持在原地面。
②严格控制冲洗液密度和粘度，能用清水钻进时，尽量采用潜水泵作业，用泥浆钻进时要尽量控制固相含量，一般情况下，入孔泥浆密度不大于1.08，含砂率＜4%，粘度16~20s 。
③注意匀速钻进，防止钻速骤增骤降，保持循环液钻渣含量比较稳定适量，这样排渣比较顺畅、均匀，混合渣的密度得到合理控制。
④加接钻杆停止钻进时，应先停止钻具回转钻进，继续进行冲洗液循环，当抽排量达2~3倍钻杆柱内容积，并适当上下活动钻具后停止砂石泵的工作。
这对保持循环通畅，砂石泵顺利起动和养活钻头泥包都有好处。
⑤注意做好孔底清渣。
深孔施工及循环路线长，管路压力损失增大砂石泵的抽吸能力下降。
因此终孔后，需加大泵排量，延长泵吸清孔时间，同时要保证入孔泥浆干净。
如果入孔泥浆含砂量较大，则在清孔停止后，会大量沉淀于孔底，易造成沉渣超标。
⑤尽量缩短工期，减少不稳定地层的裸露时间。
3 泵吸反循环施工常见故障及其处理方法表2 泵吸反循环施工常见故障的原因及处理方法故障现象故障原因处理方法砂石泵起动时，不正常排水或不排水1、管路系统被堵塞物填死2、钻头水口被埋住3、管路系统漏气1、清理检修管路系统2、把钻具提离孔底，用正循环冲洗堵塞物砂石泵起动正常循环后循环突然中断或逐渐中断循环1、管路系统漏气2、管路突然被堵3、钻头水口被堵4、吸水胶管内层脱胶损坏1、检修管路，紧固砂石泵塞线压盖或水龙头压盖2、冲洗管路堵塞物3、清除钻头水口堵塞物4、更换吸水胶管在粘土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺1、钻头有缺陷2、钻头泥包或糊粘3、钻进参数不合理1、检修钻头，必要时应重新设计钻头2、清除泥包，调整冲洗液比重、粘度、适当增大泵量或向孔内投入少量砂石，解除泥包糊钻3、调整钻进参数塌孔1、地层松散，水头压力不够2、孔内漏失，水位下降3、操作不当，产生压力激动4、松散地层泵量过大造成抽吸垮孔5、泥浆比重和浓度过小6、成孔速度太快7、护筒埋深位置不合适1、向孔内及时补充足够的冲洗液，或加大泥浆比重，下入长护筒2、向漏水层位投入泥球或用冻胶泥浆堵漏3、注意操作升降钻具要平稳4、调整泵量，减少抽吸5、按不同地层调整泥浆性能6、成孔速度视地层情况而定7、护筒底脚贯入粘土＞0.5m在砂层、砂砾层或卵石层中钻进时，有时循环突然中断或排量突然减小；钻头在孔内跳动厉害1、进尺过快，管路被砂石堵死2、冲洗液的密度过大3、管路被石头堵死4、冲洗液中钻渣含量过大5、孔底有较大的活动卵砾石1、控制钻进速度2、立即稍提升钻具，调整冲洗液密度至符合要求3、起闭砂石泵出水阀，以造成管路内较大的瞬时压力波动，可消除堵塞物；可用正循环冲堵，消除堵塞物，如无效，则应起钻预以排除4、降低钻速，加大排量，及时清渣5、起钻用专门工具清除大块卵砾石。