气举反循环在钻孔灌注桩中的应用

气举反循环在钻孔灌注桩中的应用摘要：钻孔灌注桩因其施工方便、成孔质量可靠、机具设备简便等众多优点而被广泛应用于高层建筑、高速公路、铁路、桥梁等工程的基础工程，而其沉渣清理是控制桩身质量的关键。结合广东省河源市河源电厂的桩基施工，对气举反循环在施工中的应用进行了阐述，对于气举反循环在二次清孔中的作用，在本工程起到了不可替代的作用。

关键词：气举反循环钻孔灌注桩二次清孔

1、工程概况

广东河源电厂位于广东省河源市埔前镇，距河源市区西南直线距离约17.0km，距埔前镇以东约3.0km。厂址北、东、西三面环山，北面隔雷公岭约1.0km 为双头镇，南面约1km 处有多个山包和洼地，自然地面标高为35.0m～52.0m (1956年黄海高程)之间，地势起伏较大。厂址紧邻东江右岸，直线距离约0.5km。本期建设2×600mw 超临界燃煤发电机组，并配套建设烟气脱硫设施，留有扩建条件。φ800、1000、1100、1250mm钢筋砼灌注桩约2316根，单根平均长7m到25m。主厂房至烟囱部分区域存在软弱夹层需进行地基处理（桩基）。厂区内附属建(构)筑的回填区域均采用强夯处理，对回填区内主要建(构)筑物在强夯地基处理后采用钻孔灌注桩，以弱风化基岩作桩端持力层，次要建(构)筑物以强夯处理后的土层作天然基础持力层。

2、钻孔灌注桩施工工艺

传统的钻孔灌注桩多采用回转钻成孔灌注桩，钻机就位后开始钻孔，钻孔时动力启动转盘，带动钻杆及钻杆下端的钻头旋转，在水力的作用下，破坏土层结构，形成泥浆。钻渣随泥浆返回地面，从而形成钻孔。本工地采用旋挖钻成孔，全站仪放孔后，开孔前采用四角定位来确定孔的具体位置，并安置护筒，钻进时采用泥浆护壁，采用此法成孔对泥浆的要求比较高，泥浆的各项性能指标：泥浆比重为1.05～1.25；漏斗粘度为16～28s；含砂率小于4%。

在本工程之所以采用气举反循环来清孔，是由当地的气候、地层及旋挖钻成孔工艺决定的。广东省降雨量丰富，成孔后不能及时灌注，导致沉渣过厚，为了不影响工期进度，采用此法既可以有效清孔，又不影响钻机的钻进。而整个河源工地，地层上覆第四系坡洪积粉质黏土、黏土，下伏弱风化砾岩、泥质粉砂岩，若采用传统的正循环来清孔，泥浆比重过大，沉渣清理不干净，势必降低单桩承载力，而采用的钻进工艺不能实现泥浆的循环，为此采用此法，既能够将沉渣控制好，又能够保证桩身质量。

3、反循环清孔工艺

反循环清孔简单说来就是沉渣从导管内随泥浆排出的清渣工艺。常用的反循环有泵吸法、气举法等。在本工地使用的是气举反循环，清孔效果明显，大大缩短了清孔与灌注之间的时间，有效提高了工作效率，确保了桩身质量。

气举反循环清孔是利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，并在气压动能的联合作用下，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，因为导管的内断面积大大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，排到地面以上。

4、气举反循环操作要领

4.1、导管下放深度以导管底距沉淤面300～400mm为宜，风管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与孔深之比的0.55～0.65来确定。

4.2、各项设备的主要参数：空压机的风量：6～9m3/min，导管直径≥φ200mm，送风管直径φ25mm。在本工地中采用的空压机是9m3/min，导管直径采用两种不同的直径，800mm、1000mm的桩径采用的是φ200mm的导管，而对于1100mm、1250mm的桩径采用的是φ250mm的导管，送风管直径φ25mm，虽然800mm、1000mm导管直径是φ200mm，但经过成桩后的桩基检测，其效果也非常理想。

4.3、开始送风时，应先往孔中送浆（一般情况下浆液保持在护筒底以上为宜），停止清孔时应先关气后断浆。清孔过程中，要特别注意补浆量，严防因补浆量的不足而造成塌孔。

4.4、送风量应从小到大，风压应稍大于孔底水头压力。

4.5、随着钻渣的排出，孔底沉淤厚度减小，导管也应同步跟进，以保持管底口同淤泥面的距离。

4.6、清孔后，孔内泥浆比重保持在1.05～1.08，粘度18～20s，孔底沉渣厚度≤5mm。

5、特殊情况下的清孔

由于广东省河源市处于北回归线以北，全市属亚热带季风气候区，气候温和而雨量充足。在此种条件下施工，对于灌注桩来说，显然是不利的，下面介绍一种特殊情况下的清孔方法，即正、反循环结合清孔法。

正、反循环结合清孔。适用于沉渣有数米厚，而钻机又没有办法移回孔位来二次清孔，在此种情况下，先采用正循环，使底部泥浆循环起来，而后采用气举反循环，这样能够达到较理想的清渣目的。此种方法虽然耗时、耗力，但对于河源电厂工地来说，成孔后，由于气候原因不能灌注，使用此法来清孔，既能保证质量，又不耽误钻机的钻进，可谓是一举两得。

6、气举反循环清孔优点

6.1、清孔速度快，缩短工期，能有效节约成本。气举反循环清孔是由泥浆携带钻渣后迅速进入过水断面较小的导管，可以获得比正循环高出数倍的上返速度。由于返浆速度较快，粒径较大的粗颗粒也能清运出来。而正循环清孔，泥浆携带钻渣后进入钻杆与孔壁

形成的环形空间上返，由于泥浆上返断面面积大，上返速度较慢，因此可能部分比重较大的颗粒会回落，须反复循环清孔，耽搁时间。在选用基岩作持力层时，由于对沉渣厚度要求较高，这种情况显得尤为明显。

6.2、清孔质量有保证，沉渣厚度小，能提高桩基承载力。气举反循环清孔由于返浆速度快，清渣效果较好，沉渣较少，而沉渣厚度大小与单桩承载力高低密切相关。在河源电厂的工地中，通过桩基检测，单桩承载力最高极限荷载达到12500kn以上，完全达到实际的承载力要求。

6.3、清孔速度快，能有效减少泥浆排放量，减少环境污染，降低施工清运处理成本。

7、结语

通过以上分析，从工期、质量、环保、经济等多角度分析，钻孔灌注桩气举反循环二次清孔施工工艺值得广泛应用，特别是端承桩的工程尤为值得推广。