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二次清孔中的应用
朱 晓建
（ 江 省地 质 矿 产 工 程 公 司 ， 江 杭 州 浙 浙 ３１ ０ ０） ００
摘 要 ： 孔 灌 注桩 沉渣 的 清 理 是控 制桩 身质 量 的 关键 ， 钻 钻 孔 灌 注桩 气举 反循 环 清孔 工 艺 ， 清孔 效 果远 好 于一般 清孔 其 工 艺。本 文介 绍 气举 反 循 环 清 孔 工 艺的 运 用 ， 比较 对 工 质量 并 和 经 济 效益 带 来 的 影响 。 关键 词 ： 孔 灌 注 桩 气 举反 循 环 二 次 清 孔 钻
一
、
前 言
般 钻 孔 灌 注 桩 多 采 用 回旋 钻 机 成 孔 。钻 机 就 位 后 开 始 钻 孑 ， 孔 时 电 机 带 动 钻 杆 、 杆 根 部 钻 头 旋 转 ， 坏 土 层 结 Ｌ钻 钻 破 构 ， 成 钻 渣 。 孔 应 采 用 泥浆 护 壁 措 施 ， 形 钻 防止 塌 孔 。 浆 通 过 泥 泥浆 泵被 吸入 钻 杆 ． 钻杆 底部 排 出 ， 动 钻 渣 向上 从 桩 孔 中 从 带 溢 出 ． 排 入 沉 淀 池 。 渣厚 度 的控 制 是 钻 孔 灌 注桩 成 孔 质 量 再 沉 的 重 要指 标 之 一 ， 质 量将 直接 影 响 灌 注 桩 的 承 载力 ， 其 对 其 尤 以桩 端 阻 力 为 主 的 端 承 桩影 响更 甚 。 钻 孔 灌 注 桩 需 要 两 次 清 孑 ， 孔 施 工 至设 计 标 高 时 ， 进 Ｌ钻 即 行第 一次 清 孔 。第 一 次 清 孔 时 ， 一般 采用 循 环 换 浆 法 ， 钻 头 让 在 原 位继 续 转 动 ， 复 用 泥 浆循 环 清 孔 。孔 中 土颗 粒 、 石 屑 反 岩 等钻 渣 随浆 液 溢 出 孔 外 ， 以达 到 第 一 次清 理 沉 渣 目的 。 渣 完 清 成 后 ， 钻 并 下放 钢 筋 笼 ， 浇 筑 砼 前 再 进 行 最 重 要 的第 二 次 提 在 清孔。 第 一 次 清 孔 属 于 正 循 环 清 孔 方 法 ，本 文 主 要 探 讨 第 二 次 清孔 工 艺— — 气 举 反 循 环 清 孔 工 艺 ， 以及 其 在 华 成 大 厦 桩 基 工程 中 的应 用 ， 工 艺 取得 了成 功 经 验 。 提 高 钻 孑 灌 注 桩 工 此 对 Ｌ
钻孔灌注桩气举反循环法施工质量控制探究
钻孔灌注桩气举反循环法施工质量控制探究摘要：文章介绍钻孔灌注桩施工中所采用的气举反循环法的原理以及施工过程中存在的问题，分析气举反循环清孔工艺技术参数的计算方法，提出了采用气举反循环方法进行成孔以及清孔作业中的质量控制措施，以供参考。
关键词：钻孔灌注桩；气举反循环法；施工质量1引言在我国目前的工程施工中，钻孔灌注桩施工由于具有对周边土体扰动小、施工成本低等特点而被广泛应用。
在应用钻孔灌注桩的施工工程中，通常采用气举反循环法进行成孔施工，并且采用此方法进行清孔施工作业，其主要是利用了空气压缩机所产生的高速流动的空气将泥浆形成浆气混合物的原理，而且所形成的浆气混合物的密度较小，所以在高速流动的气体作用下可以被喷出孔外。
所以采用气举反循环法进行钻孔灌注桩的清孔施工具有施工速度较快、成本低以及效率高的优点，但是在施工过程中需要对其施工质量进行严格控制。
2钻孔灌注桩气举反循环法施工技术2.1气举反循环法的原理在进行钻孔灌注桩的清孔施工中，采用气举循环法就是通过特制的管道与钻机中的钻杆进行连接，然后通过压缩机将压缩空气通过此管道送入钻杆底部，由于压缩空气的高速流动会与钻孔底部的泥浆进行混合，形成浆气混合物，而且所形成的浆气混合物的密度较小，并小于泥浆本身，随着钻杆中不断有压缩空气的排出，导致孔底的气压较高，浆气混合物会随着高速流动的气体而被喷出孔外，压缩机的持续运转会带动以上过程进行循环运行，所以被成为气举循环法。
图2.1 气举反循环成孔及清子原理2.2气举反循环法施工技术在钻孔灌注桩施工中，气举反循环法主要用于深层钻孔以及清孔作业，而对于浅层作业以及开孔作业，通常采用的是气举正循环法进行，在钻至一定深度之后再采用气举反循环法，通常的转换深度确定为70m。
在转换为气举反循环法之后，需要适当降低人工造浆的密度，通常需要由1.5降低至1.1以下，防止密度过大的浆液引起扩孔或坍孔的问题而影响钻孔质量。
但是随着采用气举反循环法进行钻孔的深度不断增大，灌注桩内的钻渣含量也会不断增加，由于其密度大于人工造浆的密度，当其二者的混合密度逐渐增大至一定程度时就会出现“自造浆”的现象，严重影响钻进速度，甚至会引发钻杆堵塞或断裂等问题。
钻孔灌注桩气举反循环清孔工艺之欧阳治创编
钻孔灌注桩气举反循环清孔工艺[摘要]：钻孔灌注桩因机具设备简便、施工方便，成孔质量可靠，施工费用低等原因，被广泛地应用于高层建筑、公路桥梁等工程的基础工程。
钻孔灌注桩沉渣的清理是控制桩身质量的关键，传统的钻孔灌注桩施工为正循环钻进、正或反循环清孔成孔工艺，而近几年在浙江一带出现钻孔灌注桩气举反循环清孔工艺，其清孔效果远好于一般清孔工艺。
本文就此介绍气举反循环清孔工艺的运用，并比较对工程监理质量以及经济效益带来的影响。
[关键词]：钻孔灌注桩、气举反循环、二次清孔一、钻孔灌注桩工艺：传统的钻孔灌注桩多采用回转钻成孔灌注桩、潜水电钻成孔灌注桩。
成孔前先安装钢板护筒，以作保护孔口、定位导向、维护泥浆面、防止塌方用。
钻机就位后开始钻孔，钻孔时电机带动导管、导管根部钻头旋转，破坏土层结构，形成钻渣。
钻孔应采用泥浆护壁措施，防止塌孔。
现场须设置泥浆池，泥浆通过泥浆泵吸入导管，从导管底部排出，带动钻渣向上从桩孔中溢出，再排入沉淀池。
钻孔施工至设计标高时，立即进行第一次清孔。
第一次清孔时，一般采用循环换浆法，反复用泥浆循环清孔，清空过程中必须及时补充泥浆，并保持浆面稳定。
孔中土颗粒、岩石屑等钻渣随浆液溢出孔外，以达到第一次清理沉渣目的。
清渣完成后，安装钢筋笼，在浇筑砼前须进行第二次清孔。
第一次清孔属于正循环清孔方法，本文主要探讨第二次清孔工艺。
二、正、反循环清孔工艺介绍：1、正循环清孔工艺第二次正循环清孔采用循环灌浆法，让钻头在原位继续转动，通过导管注入清水，控制泥浆密度在10KN/m3以下；对于孔壁土层性能差、不稳定的则注入泥浆（泥浆密度11.5~12.5KN/M3）。
注入冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环闭空间上返，排出桩孔以外，以达到沉渣清理效果。
简单的说，正循化清孔的定义就是沉渣从导管外溢出的清渣工艺。
2、反循环清孔工艺从前文所述、顾名思义，反循环清孔的定义就是沉渣从导管内排出的清渣工艺。
反循环清孔工艺有多种，一般有泵吸法、空气吸泥机法等种。
气举反循环二次清孔技术在百米深桩施工中的应用
分 析 如下 。
（ ）正循 环 清 孔 泥 浆 带 动 沉 淀物 上 浮 ， １ 在
１ 二次清 孔的必 要性
重 力作用 下 泥浆 中砂 砾 等 沉淀 物 有 下沉 的趋 势 ，
钻 孔灌 注桩 因孔底 沉渣 过厚 往往 会导致 承载 力折减［ ， １ 根据 以 往 工程 对 地 下 桩 超声 波 检 测 结 ］
性， 传统二次清孔技术 的弊端及气举反循环二次清孔技术的优势等方面进行 了阐述 。 关键词 施 工 钻孔灌注桩
青银 高速公 路济 南黄 河 大桥位 于 山东省 济南
市 东北部 ， 国道 主干 线青 岛 至银川 高速 公路 （ 是 也
本工 程钻 孔灌 注桩设 计 文件 中明确 要求沉渣 厚度 小于 ３ ｍ， ０ｃ 比现行规 范 要 求高许 多 ， 本工 程
真空泵 后 ， 在钻杆 或 导管形 成 一个负 压 区， 浆和 泥
土上升， 因有钢筋笼或井壁阻隔， 使沉淀物停滞在
局部范 围 内， 最 终造成 成桩 局部 缺 陷 。 并
收稿 日期 ：０ ７０ —５ ２ ０ —５１
沉淀物 等 自孔底 沿 着 导 管 排 到孔 外 ， 由于本 工 但 程 的钻孔 桩 的实 际 深 度 超 过 了 １０１， 有 的 离 ２ ＂现 ２ １
２ ３
表 １ 钻 孔 用 泥 浆 泵 的 主 要 性 能
相对 密度 （ 为 ０ ６ 小 于 导管 （ 渣 管 ） 约 ．） 排 内泥 浆相 对密 度 （ 约为 １ １ ， 成 负 压 区 ， 大 气压 的 作用 ． ）形 在
名 募 号／流 泵ａ 称 娄 型 （．） Ｍ ｍ量 ／ 泵ｈ ３－ 压 Ｐ
气举反循环清孔
气举反循环浑孔之阳早格格创做一．序止气举反循环是尔国20世纪90年代引进推广的新技能，主要应用于成孔钻进战桩基浑孔.浑孔是钻孔灌注桩动工工艺中至闭要害的一环,更加对于嵌岩桩而止,它曲交效用端启力的收挥,正在动工典型中也庄重确定端启桩重渣没有得超出50mm ,有些工程以至央供整重渣统造.钻孔灌注桩浑孔的保守要领主要有旋掘钻机回钻浑孔、正循环浑孔、泵吸反循环浑孔.钻机回钻浑孔速度快但是浑渣没有真足，没有克没有及谦脚重渣央供；正循环浑孔效用矮，浑渣没有真足；泵吸反循环浑孔受泵的扬程节造，效用矮.当桩少少，孔径大，重渣指标庄重时，保守要领没有克没有及谦脚动工央供，而气举反循环浑孔则补充了保守浑孔要领的缺累之处，以效用深度深、浑孔速度快、浑渣真足能谦脚重渣央供，得到了很快的推广战应用.本文主要针对于气举反循环正在钻孔灌注桩动工中浑渣的应用展启计划.两．气举反循环浑孔的本理如图1 所示,气氛压缩机将压缩气氛输进风管,气氛经风管底部排出战泥浆产生气液混同物.孔底重渣正在喷出气体的冲打效用下悬浮起去,由于管内、中液体的稀度好,孔内泥浆、气氛、重渣的三相流沿导管进与运止,被排出孔心,加进交渣篮.过滤出泥浆中的重渣后,过滤后的泥浆又重新加进孔内，反复循环曲至孔底重渣薄度达到典型央供.拜睹图1,风管底部到孔内泥浆顶里深度为h1,从孔内泥浆顶里到导管内泥浆顶里下度好为h2, 导管内三相流图1 气举反循环浑孔示企图稀度为ρn ,导管中液体稀度为ρw,则效用于风管底部液里上内中液体柱压力好为:ΔP =ρw*h1 - ρn ( h1+h2) = (ρw -ρn) h1-ρn*h2……①正是那个压力好,启动导管内风管底心以上的三相流沿导管降下,并克服循环历程中的百般阻力,产生反循环.思量到供气管讲的压力益坏,故气氛压力应按下式估计:P =ρn*h1/ 102 + P s……②式中: P s 供气管讲压力益坏,普遍与0.05～0.1 MPa.由①式不妨瞅出,管中泥浆稀度ρw 战h1、h2相对于宁静的情况下,落矮三相流的稀度ρn (通过删大压气量真止) 将普及启动气举反循环的压力好,果此收往孔内的气氛流量战压力是效用气举反循环排渣本领的要害参数；h1越大，h2越小则压力好越大，所以当孔内缺浆时没有克没有及产生反循环，应脆持孔内泥浆里达到符合下度进而删大h1减小h2；ρw为三相流稀度，当孔内泥浆固相所占比率较大时也没有克没有及产生反循环，惟有正在ρw相对于小的情况下，删大ρw与ρn的好值才搞普及浑孔效用.由②式不妨瞅出，空压机的采用应有P决定，主要受h1战ρn统造.当孔较深，泥浆比重较大时所需的压力较大.果此要根据工程的本量桩少估计P决定空压机型号；尽最大的大概减小Ps，应时常查看风管是可漏气，交头处是可周到使压力益坏减到最小.三．气举反循环动工工艺2.1 动工设备表1 气举反循环浑孔主要设备设备称呼型号备注吊车 QY16型以简曲桩少桩径决定火泵 3PNL泥浆泵配有适量的泥浆管空压机 8m3灌注导管 250mm钢造导管单稀启圈、丝扣连交办法风管 25mm塑料风压管少度根据孔深决定交渣篮自造周边用钢筋加固，四里用4mm筛网扎紧2.2 动工工艺浑孔前准备处事:丈量并记录孔深，战末孔深度相对于比，估计重渣薄度；查看导管、塑料风压管、空压机组、火泵等百般设备是可完佳.工艺过程:(1)钢筋笼下搁完成后,下进灌注导管至孔底10mm处.(2)将风管从灌注导管内下搁至导管底心200mm处.(3)并将风压管的另一端从中引出与空压机组连交.(4)将交渣篮搁正在出渣心下，并包管孔内泥浆下度，以防塌孔.(5)启动空压机浑孔，风量、风压由小到大,平常风量为8m3/h,风压为0.4-0.7MPa.图2 气举反循环浑孔工艺过程图(6)丈量孔内重渣薄度战泥浆比重,确认达到品量尺度后,先闭空压机，脱掉导管帽,拔出风压管,举止平常灌注.证明：1、气举反循环主要适用于两次浑孔.2、风管普遍采与火管，正在底部1m搞成浆气混同器.正在1m范畴内挨6排孔、每排4个Φ8mm孔。
气举反循环清孔在超深灌注桩施工中的应用
气举反循环清孔在超深灌注桩施工中的应用发表时间：2014-12-05T15:31:00.560Z 来源：《工程管理前沿》2014年第11期供稿作者：王铁华王刚许季玲[导读] 砂石泵与清孔管相连，启动砂石泵后，在桩孔内形成一个负压区，泥浆和沉渣等从孔底通过清孔管排至孔外。
王铁华王刚许季玲（中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明 650041）摘要：大直径深孔嵌岩灌注桩的清孔方法，以气举反循环的清孔，保证孔底沉渣厚度，控制成桩质量。
关键词：灌注桩清孔气举反循环0 引言北江特大桥为贵广铁路的一座特大桥，长11533.06m，在广东佛山市的金沙镇与小塘镇之间跨越北江，主桥采用钢桁梁斜拉桥结构，引桥采用后张法预应力简支梁及连续梁。
主墩水深约12～17 米，主墩设计为18 根φ3.0m 钻孔桩，桩长设计为95.6m 和102m，相应成孔深度达116～122.5m。
工程桩径大、桩身长、场地条件有限、钢筋笼施工时间长等因素造成孔底极易出现沉渣甚至板结。
为解决施工中面临的难题，采用正循环冲进成孔，气举反循环清孔工艺保证了施工进度，降低了施工成本。
1 传统清孔工艺不适用于本工程的原因1）正循环清孔。
用立泵通过皮管直接将新鲜泥浆送至孔底，泥浆带动泥渣上浮，在重力作用下，泥浆中的颗粒有下沉的趋势，由于桩大孔深，立泵压力损失快，且立泵流量太小，将出现大量的颗粒无法带出桩孔而悬浮在孔内一定高度。
流出的泥浆只能在旁边桩位的钢护筒中沉淀，但由于钢护筒容量太小，往往返出的泥渣还未完全沉淀，又被立泵送入原桩孔内，使桩内泥浆得不到置换效果。
又因断面上压力不均，中间压力大而四周压力小，使孔壁处泥浆比清孔管周边的流速慢，造成泥浆含砂率不均匀，最终不能将泥浆中的颗粒完全置换至孔外，清孔质量根本无法达到设计要求。
2）泵吸反循环清孔。
砂石泵与清孔管相连，启动砂石泵后，在桩孔内形成一个负压区，泥浆和沉渣等从孔底通过清孔管排至孔外。
桩基孔深达122m，孔底的泵吸力太小，无法将孔底的沉渣等物吸取干净，灌注桩的质量很难保证。
气举反循环在大口径钻孔中的应用
气举反循环在大口径钻孔中的应用摘要:钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。
反循环钻井分为气举反循环、泵吸反循环等。
气举反循环钻井技术具有减少钻井液漏失、保护油气层、岩样清晰、排渣能力强等优点。
利用气举反循环时对井底的抽吸作用，可以进行洗井、捞砂作业，由于减少了正循环时压实效应，液流在钻具内直接上返，避免了含砂洗井液进入地层，堵塞通道，可以有效的保护油气层及含水层等，并在大口径钻孔施工中得到了广泛应用。
关键词：反循环气液固三相流气举反循环是空压机压缩气体通过双层钻具在适当位置打入气体，在钻具内部形成气液固三相流体，并上返，构成气举作用，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，再经过气举力排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环（图1为气举反循环）即：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—水龙头—排液管线—沉砂池。
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。
钻孔灌注桩气举反循环二次清孔工艺探究
钻孔灌注桩气举反循环二次清孔工艺探究1 前言一般鉆孔灌注桩需进行两次清孔作业，第一次清孔是在桩孔施工达到设计深度后，利用原成孔机具，采用循环换浆法，反复用泥浆循环清孔。
第一次清孔主要清除物为泥浆，沉渣清除量较小。
第二次清孔是在浇筑灌注桩桩身混凝土之前，利用灌浆导管，采用气举反循环工艺进行清孔。
第二次清孔不仅能将泥浆清除的更彻底，还能将沉渣清除以满足孔底沉渣厚度达到设计要求。
孔底沉渣厚度是影响钻孔灌注桩成孔质量的重要因素之一，钻孔灌注桩成孔质量的优劣将直接影响灌注桩的承载力，因此有效清除孔底沉渣是控制灌注桩成孔质量的重要环节。
采用正循环方式进行二次清孔的施工工艺，其施工周期长、沉渣清除效果差并且耗能大。
而普通的反循环二次清孔工艺，也需建造沉浆池，设备投入量、耗能量和施工占用面积都较大。
为减少设备投入、缩短施工周期、增加清孔效率、操作方便、节省能耗，我们研发了新的气举反循环二次清孔工艺。
2 气举反循环二次清孔工艺原理在钻孔灌注桩成孔和孔内钢筋笼安装完成后，混凝土浇筑前；安放灌浆导管并在导管上端口连接气举反循环导流罩；将前端连接有分气管的空气管，通过导流罩中心孔放入灌浆导管内一定深度；持续通入压缩空气；使安放分气管以上部分的导管内，形成比分气管安放位置以下密度小的浆气混合物。
浆气混合物因其比重小而上升，在导管内分气管底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在气压动量的联合作用下，不断补浆，上升至分气管的泥浆与气体形成浆气混合物后继续上升，从而产生流动。
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，浆气混合物携带沉渣从导管内排出，排出导管后的泥浆流在经导流罩规整后，经滤网滤除杂物后直接回落桩孔内。
3 气举反循环二次清孔设备空压机一台：用于制造压缩空气。
流量为3.5m³/min，气压0.75Mpa，电机功率18.5KW。
（如有必要可增加一台0.6m³储气罐）风管：输送压缩空气。
气举反循环工艺在温州地质条件下钻孔灌注桩施工中的应用
４ ０ ０
（ ２ ５ ）
－
６ ６ ． ９ ６ ｍ
中风化 状 ，可做 持 力层
⑤３ ｌ
１ ３ ０ ５ ５ ０
６ ． Ｏ （ ３ ５ ）
圆砾 层 中的 软弱夹 层 ， 以透 镜 体形式 分布
可～ 软塑 中压缩 性 稍 密～ 中密 ，低 压缩 性
⑤３ ２ 卵 石
层厚 ２ ． ９ ０ ￣２ ３ ． ９ ０米 、 层 底埋深 ３ ０ ． ４ ０ ￣５ １ ． ５ ０
③
粘 土
米
④ 粘 土
④。 粘 土
粉 质
１ ２ ５
１ ｌ ５ １ ３ ５
５ ． ４
４ ． ４ ６ ． ５
层厚 ０ ． ９ ０ ～７ ． １ ０米 、层底 埋深 ３ ３ ． ２ ０ ￣５ ３ ． ６ ０
排 出导 管 以外 。
温州某在建工程 ， 工程桩共有 １ ４ ６ ０ 根， 全 部为混凝土钻孔灌注桩 ， 且均 为端承桩 桩径有０７ ５ ０ 、 ０７ ０ ０ 、 ０６ ５ ０ Ｚ种规格， 桩长在６ ５ 米左右。 采用ＧＰ Ｓ 一 １ Ｏ 和Ｇ Ｐ Ｓ － １ ５ 型号钻机 ， 正循环钻进成孔， 由于桩基 为端承桩， 对孔底沉渣需 做严格要求， 当桩身较长 ， 钻孔较深时， 正循环清孔因为上返速度 不足， 造成 清孔时间长， 沉渣清 除不彻底 ， 难 以满足清孔要求 ， 为 了解决该难题 ， 该工程 采用气举反循环清孔工艺 ，本文结合工程实例介绍气举反循环清孔工艺的
２ ． ４ｘ０ ． ９ ＿６
＝ ＝
．
１ ６ ． ０ ｍ， 场地现为农 田， 地坪标高２ ． ６ ５ ＂ － ３ ． １ ０ ｍ。 具体地质情况 见下表 ：
气举反循环清孔
气举反循环清孔一.前言气举反循环就是我国20世纪90年代引进推广的新技术,主要应用于成孔钻进与桩基清孔。
清孔就是钻孔灌注桩施工工艺中至关重要的一环,尤其对嵌岩桩而言,它直接影响端承力的发挥,在施工规范中也严格规定端承桩沉渣不得超过50mm ,有些工程甚至要求零沉渣控制。
钻孔灌注桩清孔的传统方法主要有旋挖钻机回钻清孔、正循环清孔、泵吸反循环清孔。
钻机回钻清孔速度快但清渣不彻底,不能满足沉渣要求;正循环清孔效率低,清渣不彻底;泵吸反循环清孔受泵的扬程限制,效率低。
当桩长长,孔径大,沉渣指标严格时,传统方法不能满足施工要求,而气举反循环清孔则弥补了传统清孔方法的不足之处,以影响深度深、清孔速度快、清渣彻底能满足沉渣要求,得到了很快的推广与应用。
本文主要针对气举反循环在钻孔灌注桩施工中清渣的应用展开讨论。
二. 气举反循环清孔的原理如图1 所示,空气压缩机将压缩空气输进风管,空气经风管底部排出与泥浆形成气液混合物。
孔底沉渣在喷出气体的冲击作用下悬浮起来,由于管内、外液体的密度差,孔内泥浆、空气、沉渣的三相流沿导管向上运行,被排出孔口,进入接渣篮。
过滤出泥浆中的沉渣后,过滤后的泥浆又重新进入孔内,反复循环直至孔底沉渣厚度达到规范要求。
参见图1,风管底部到孔内泥浆顶面深度为h1,从孔内泥浆顶面到导管内泥浆顶面高度差为h2,图1 气举反循环清孔示意图导管内三相流密度为ρn ,导管外液体密度为ρw,则作用于风管底部液面上内外液体柱压力差为:ΔP =ρw * h1 - ρn ( h1 + h2 ) = (ρw - ρn) h1 - ρn * h2……①正就是这个压力差,驱动导管内风管底口以上的三相流沿导管上升,并克服循环过程中的各种阻力,形成反循环。
考虑到供气管道的压力损失,故空气压力应按下式计算:P =ρn * h1/ 102 + Ps……②式中: P s 供气管道压力损失,一般取0、05～0、1 MPa。
由①式可以瞧出,管外泥浆密度ρw 与 h1、h2相对稳定的情况下,降低三相流的密度ρn (通过增大压气量实现) 将提高驱动气举反循环的压力差,因此送往孔内的空气流量与压力就是影响气举反循环排渣能力的重要参数;h1越大,h2越小则压力差越大,所以当孔内缺浆时不能形成反循环,应保持孔内泥浆面达到合适高度从而增大h1减小h2;ρw为三相流密度,当孔内泥浆固相所占比例较大时也不能形成反循环,只有在ρw相对小的情况下,增大ρw与ρn的差值才能提高清孔效率。
气举反循环在钻孔灌注桩施工中的应用
气举反循环在钻孔灌注桩施工中的应用摘要：钻孔灌注桩因其施工方便、成孔质量可靠、机具设备简便等优点而被广泛应用于建筑、公路、铁路、水利、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。
结合浙江省海盐县南台头闸桥梁的桩基施工，对气举反循环在施工中的应用进行简单介绍。
关键词：钻孔灌注桩；气举反循环；工艺流程；清孔1.工程概况南台头闸大桥位于海盐县武原街道城东与海盐县观海园接壤，上跨南台头闸排涝泵渠，桥址与南台头闸泵房紧密相连，桥位呈近似南北走向，地势平坦开阔，区内主要是人工修筑的防洪提与观海园人工景区南台头闸桥梁主桥采用两跨（102+131米）斜拉桥加上一跨35米预应力砼连续箱梁，边跨设置辅助墩，辅助墩距离边跨桥台为22.75米，桥梁全长272.16米，与河道正交。
1#-3#墩为独塔斜拉桥墩位，1#为桥台墩位，3#为主塔墩，4#墩为主桥、引桥交接墩，5#为引桥桥台墩位。
3#墩钻孔灌注桩的桩径为2.5米，桩长为133.5米，主墩25根，采用水下混凝土。
2.钻孔灌注桩施工原理传统的钻孔灌注桩多采用回转钻成孔灌注桩，正循环回钻是用泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出底部的钻头在回钻时将土层搅松成为钻渣，被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池净化，泥浆再循环使用，井孔壁靠水头和泥浆保护，采用本法由于钻渣的靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外，故对泥浆的质量要求较高。
采用换浆或掏渣筒清孔法，钻孔完成后不停钻，不进尺，继续循环换浆清渣直至达到规范要求。
3#主墩桩基属于超长超大摩擦桩基，若采用传统的正循环来清孔，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。
泥浆比重过大，沉渣清理不干净，影响灌注成桩的质量，并且桩长为133.5米难以实现泥浆的循环。
而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。
气举反循环工艺在深水钻孔灌注桩施工中的应用
气举反循环工艺在深水钻孔灌注桩施工中的应用摘要：结合西乡县西子路段家营跨汉江大桥工程施工，运用气举反循环钻进工艺解决深水钻孔灌注桩施工中因孔壁漏浆；塌孔孔渣清理及嵌岩桩灌注前二次彻底清除淤积沉渣的实际问题，保证成桩深度和质量。
介绍施工技术工艺，总结成功经验。
关键词：气举法反循环钻孔灌注桩漏浆塌孔二次清孔在钻孔灌注桩施工中，一般情况因考虑投入小、钻进快、工艺简单等优点常采用正循环工艺。
但有时会遇到因特殊地质、环境因素造成塌孔、漏浆情况；灌注前二次清孔后沉渣厚度过大等情况，正循环工艺不能解决的难题，而采用反循环工艺处理就会取得很好的效果。
2010年9月我们在西乡县西子路跨汉江大桥工程施工中，应用气举反循环工艺成功的解决了此类问题，取得了显著的效果，为工程进度和质量打好了坚实的基础。
一、工程说明（1）设计标准西子路段家营汉江大桥位于汉江河石泉水库库区上游。
桥梁起点位于汉江南岸的罗家村，终点位于汉江北岸的段家营，桥梁全长420m，上部采用（5ⅹ30+2ⅹ42+6ⅹ30）m预应力混凝土箱梁，下部采用柱式墩，肋板式、柱式桥台，钻孔灌注桩基础。
桩基最大直径2.2m，桩长31m，最大孔深46m,嵌岩深度4-6m。
（2）水文地质地质上层属第四系冲、洪积物，下部为上古生界泥盘系片麻岩。
从上到下为：角砾土、粉砂、圆砾土、全风化片麻岩、强风化片麻岩、中风化片麻岩。
全年降水量在七、八、九月份，多暴雨；年降水量约886mm，一小时最大降水量550mm。
低水位时河宽约200m，水深5-6m，常水位时河宽约280m，水深8-10m。
蓄水、洪水期河宽450m，水深10-15m。
（3）桩基施工方案在超出历史最高水位5m标高打入钢管桩基础，搭设钢便桥及施工平台。
跨中4、5、6、7、8号墩位桩基施工采用在施工平台上放样定位打入直径大于设计桩径500mm的钢护筒，用CZ-60型正循环冲击钻在平台上钻孔施工的施工方案。
水中平台桩施工钢护筒打入河床以下4-6m。
钻孔灌注桩清孔方法
钻孔灌注桩清孔方法一、正循环清孔法正循环清孔法是通过钻杆将冲洗液（通常为泥浆）压入孔底，携带钻渣从孔口溢出，从而达到清孔的目的。
在施工过程中，首先需要安装好正循环钻进系统，确保泥浆泵、钻杆、钻头等设备连接牢固且密封良好。
然后启动泥浆泵，将泥浆压入钻杆内，从钻头底部喷出。
泥浆在孔内上升的过程中，会将孔底的钻渣悬浮起来，并随着泥浆一起从孔口排出。
正循环清孔法的优点是设备简单，操作方便，适用于各种地层。
但其缺点也比较明显，清孔效率相对较低，对于较大颗粒的钻渣清除效果不佳，且容易造成泥浆的大量流失。
为了提高正循环清孔的效果，可以适当增加泥浆的比重和粘度，以增强其携带钻渣的能力。
同时，控制钻进速度和钻进深度，避免在孔底形成过多的钻渣堆积。
二、反循环清孔法反循环清孔法与正循环清孔法相反，是通过砂石泵或空气吸泥机将孔底的泥浆和钻渣吸出，形成负压，使孔外的新鲜泥浆通过钻杆与孔壁之间的环状间隙流入孔底，从而实现清孔。
反循环清孔法又分为泵吸反循环清孔和气举反循环清孔两种方式。
泵吸反循环清孔是利用砂石泵的抽吸作用，使钻杆内腔形成负压，在大气压的作用下，孔底泥浆和钻渣被吸入钻杆内腔，然后通过砂石泵排出孔外。
这种方法清孔效率高，能迅速清除孔底的沉渣，尤其适用于大直径、深孔的灌注桩清孔。
气举反循环清孔则是利用压缩空气与钻杆内的泥浆混合，形成密度小于泥浆的气浆混合物。
由于压差的作用，气浆混合物迅速上升，从而将孔底的泥浆和钻渣带出孔外。
气举反循环清孔适用于深孔和复杂地层的灌注桩清孔，但设备相对复杂，操作要求较高。
在进行反循环清孔时，要注意控制抽吸的速度和压力，避免对孔壁造成过大的扰动，导致孔壁坍塌。
同时，要保证泥浆的性能满足清孔要求，防止出现塌孔等问题。
三、掏渣清孔法掏渣清孔法是用掏渣筒或抓斗将孔底的钻渣掏出，达到清孔的目的。
这种方法适用于在冲击钻成孔过程中的初步清孔。
在使用掏渣筒时，将其放入孔底，然后旋转或上下提拉，使筒内装满钻渣，再提出孔外倒掉。
气举反循环在水中裸岩钻孔灌注桩中的应用
气举反循环在水中裸岩钻孔灌注桩中的应用发布时间：2021-03-18T12:00:59.933Z 来源：《建筑实践》2020年第34期作者：汪宝[导读] 综述了钻孔灌注桩气举反循环清孔的工艺技术以及操作方法，同时结合351国道开化项目说明该工艺的实际应用效果，汪宝合肥明巢高速公路有限公司安徽合肥 230000摘要：综述了钻孔灌注桩气举反循环清孔的工艺技术以及操作方法，同时结合351国道开化项目说明该工艺的实际应用效果，为水中裸岩钻孔灌注桩推广一种新的施工工艺。
关键词：钻孔灌注桩；气举反循环；清孔工艺0 引言气举反循环在地质钻探、供水井施工中引用广泛，在桩基施工中应用罕见，近几年在浙江一带出现钻孔灌注桩气举反循环清孔工艺，适用各类地层，尤其在施工较大桩径和超长桩优势明显，推广较快。
气举反循环在桩基施工中主要应用于钻孔灌注桩钻进清孔和成孔清孔，成孔清孔更是钻孔灌注桩施工工艺中至关重要的一环，尤其对嵌岩桩而言，它直接影响端承力的发挥。
钻孔灌注桩清孔的传统方法主要有旋挖钻机回钻清孔、正循环清孔、泵吸反循环清孔。
对于水中裸岩（或者河床覆盖层很薄）地质桩基，一般采用在水中搭设钻孔钢平台下放钢护筒施工工艺。
对于旋挖钻机由于自身设备重量大，且施工产生振动对钢平台稳定性影响较大，为确保施工安全，旋挖钻机一般不采用。
对于正循环清孔，由于护筒无法嵌入岩层，采用泥浆护壁钻进成孔工艺，若钢平台距常水位超过5米，护筒内水位至钢平台泥浆池高差超出了正常泥浆泵的扬程范围，若提高护筒水位，则护筒内外压力差增大，施工过程又会导致漏浆严重，不仅成孔效率低、清渣不彻底，也会对河流产生严重污染。
对于泵吸反循环清孔，泵由于泵吸法循环系统复杂，砂石泵故障多，机具密封性能高，若连接部件密封性能较差，就可能影响反循环清孔效果和时间，清孔工作效率不稳定。
因此传统方法已不能满足施工及环保要求，而气举反循环清孔则弥补了传统方法的不足之处，以施工环保、清孔速度快、清渣彻底能满足沉渣要求，在本项目得到了很快的推广和应用，以下主要是针对气举反循环在水中裸岩钻孔灌注桩中的应用展开讨论。
气举反循环清孔技术在大桥深桩基础中的应用
混凝土 内形成 的。所以地下桩超声 波检测 ， 发现边 缘部位局
部有缺陷就不 足为奇 。 ４ 气 举反循环二次清孔技术
收 稿 日期 ：００— ４－０ ２１ ０ ８
安装完成气举 反循 环设备 后 ， 启动 空压机送 风 ， 出浆 在 管 内形成负压 区， 孔底 泥浆 及沉 淀物 的混合 物沿 着导管 上
孔技术的优越性和技术特点以及施 工注意事项 ， 该技术解决 了百米深桩 基础沉淀厚 度大及桩 基混凝土局部 夹泥 的难题 ， 清理效果 良好 。 关键词 ： 气举反循 环 ； 二次清孑 ； Ｌ 深桩基础 ； 应用
中图 分 类 号 ： ４ ５ Ｕ ４ １ 工 程 简 介 文 献标 识 码 ： Ｃ 文章 编 号 ：０ ８— ３ ３ ２ １ ）６— ０ ６一 ２ １０ ３８ （０ ０ ０ ０ ９ Ｏ
过程从井壁上刮落的粘 泥块过厚 ， 在灌注 桩时 ， 淀物 随着 沉 混凝土上升 ， 因有钢筋 笼或井 壁阻隔 ， 沉淀物停滞在 局部 使
国道 ２ ５线滨州 黄河公 路大桥 是一 座三塔斜 拉索特 大 ０ 桥 。主桥采用双柱式索塔 ， 面 以上不 设横梁 ， 桥 桥式 结构为
４ ＋４ ＋３０ ｍ ＋３０ ｍ ＋４ Ｔ ２ｍ ２ｍ ０ ０ ２Ｉ Ｉ＋４ 中 塔 高 ２ ｍ，
２１ ００年
第 ６期
黑 龙江交通 科技
ＨＥ Ｌ Ｎ Ｉ Ｏ ＧＪＡＮＧ Ｉ Ｌ ＪＡＯＴＯＮＧ Ｊ ＫＥ ｌ
Ｎｏ ６， ０ ０ ． ２ １
（ 总第 １６ ） ９期
（ ｕ Ｎ ．９ ） Ｓ ｍ ｏ １６
气举 反循 环 清孔 技术在 大桥 深桩 基础 中的应 用
气举反循环清孔工艺
钻孔灌注桩气举反循环清孔工艺[摘要］:钻孔灌注桩因机具设备简便、施工方便,成孔质量可靠,施工费用低等原因,被广泛地应用于高层建筑、公路桥梁等工程得基础工程。
钻孔灌注桩沉渣得清理就是控制桩身质量得关键,传统得钻孔灌注桩施工为正循环钻进、正或反循环清孔成孔工艺,而近几年在浙江一带出现钻孔灌注桩气举反循环清孔工艺,其清孔效果远好于一般清孔工艺、本文就此介绍气举反循环清孔工艺得运用,并比较对工程质量以及经济效益带来得影响。
ﻫ[关键词］:钻孔灌注桩气举反循环二次清孔一、钻孔灌注桩工艺:ﻫ传统得钻孔灌注桩多采用回转钻成孔灌注桩、潜水电钻成孔灌注桩。
成孔前先安装钢板护筒,以作保护孔口、定位导向、维护泥浆面、防止塌方用、钻机就位后开始钻孔,钻孔时电机带动导管、导管根部钻头旋转,破坏土层结构,形成钻渣。
钻孔应采用泥浆护壁措施,防止塌孔。
现场须设置泥浆池,泥浆通过泥浆泵吸入导管,从导管底部排出,带动钻渣向上从桩孔中溢出,再排入沉淀池。
ﻫ钻孔施工至设计标高时,立即进行第一次清孔。
第一次清孔时,一般采用循环换浆法,反复用泥浆循环清孔,清空过程中必须及时补充泥浆,并保持浆面稳定。
孔中土颗粒、岩石屑等钻渣随浆液溢出孔外,以达到第一次清理沉渣目得。
清渣完成后,安装钢筋笼,在浇筑砼前须进行第二次清孔。
ﻫ第一次清孔属于正循环清孔方法,本文主要探讨第二次清孔工艺。
二、正、反循环清孔工艺介绍:1、正循环清孔工艺ﻫ第二次正循环清孔采用循环灌浆法,让钻头在原位继续转动,通过导管注入清水,控制泥浆密度在10ＫN／m3以下;对于孔壁土层性能差、不稳定得则注入泥浆(泥浆密度1１、５～12、5ＫN/M3)。
注入冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成得环闭空间上返,排出桩孔以外,以达到沉渣清理效果。
简单得说,正循化清孔得定义就就是沉渣从导管外溢出得清渣工艺。
ﻫ2、反循环清孔工艺从前文所述、顾名思义,反循环清孔得定义就就是沉渣从导管内排出得清渣工艺。
反循环清孔工艺有多种,一般有泵吸法、空气吸泥机法等种。
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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。