钻孔灌注桩气举反循环二次清孔工艺

钻孔灌注桩气举反循环二次清孔工艺

作者：王抚顺黎婷

来源：《建筑工程技术与设计》2015年第07期

【摘要】本文主要描述了钻孔灌注桩气举反循环二次清孔的一种新工艺，该工艺较其他施工方法减少了设备投入、缩短施工周期、增加清孔效率、操作方便、节省能耗。文中阐述了该工艺的工艺原理、操作流程、设备需求并举实例加以说明。

【关键词】钻孔灌注桩气举反循环二次清孔

Abstract：This paper mainly explicates the secondary hole clearing by air—life reverse circulation as a new hole clearing technique in bored piles，The process than other construction methods to reduce the equipment investment， shorten the construction period， increase the hole cleaning efficiency， easy to operate， save energy consumption.The process are discussed in the paper the process principle， process， equipment requirements simultaneously。

Key words：Bored pile；Air—life reverse circulation；Secondary hole clearing

1 前言

一般钻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。一般使用两种类型：一是在压缩机或储气罐出口到桩位最好选用DN40高压胶管，即便于敷设又可减少压力损失，长度视桩位场地而定，为减少管道阻力损失，一般不大于100米为宜；二是连接分气管进入灌浆导管中的风管宜选用DN20硬质塑料管，即便于安装又省时省力，拔出时还可操控泄压阀利用余压喷气反作用原理将分气管快速顶出，拔出迅速且方便。

分气管：向钻孔泥浆内输入压缩空气。制作详图见图1。

导流罩：气举反循环喷出泥浆经导流罩直接下返，经滤网过滤后直接回到桩孔内。连接部分利用灌浆导管制作，便于与已施放到桩孔内的导管连接。制作详图见图2。

滤网：用于过滤经导流罩下返直接流回钻孔内的泥浆。用16mm钢筋制作骨架，上面铺设丝网。

4 气举反循环二次清孔工艺流程

4.1 气举反循环二次清孔工艺流程图

气举反循环二次清孔工艺流程图见图4

4.2气举反循环二次清孔操作流程

①在桩孔施工完成、钢筋笼安装完成和灌浆导管施放后；移开桩口上部桩机操作平台板，将滤网穿过导管放置到桩孔口。

②利用导管上部螺纹将导流罩安装在导管上端。

③利用分气管下部所坠配重棒，将带有分气管的塑料风管沿导流罩上部管口顺入灌浆导管内，一般分气管置于距桩孔底40米处。将风管在导流罩上方与桩机进行固定。

④打开控制阀，开启空压机，开始气举反循环清孔。并不断上下升降导管以利于排除桩孔底部沉渣。

⑤根据气举反循环过程，目视滤网上排渣情况适时停止气举反循环清孔，此过程耗时约为8至12分钟。

⑥清孔完成后，利用管内余压，借助于分气管底部开孔喷出气体产生的反作用力提拔气管，拆除气举反循环装置。测量沉渣厚度，达标后进行砼浇筑。

5 气举反循环二次清孔工艺参数

桩机类型和灌浆导管一定的条件下，所选气举反循环清孔设备的风压、风量和分气管安装深度这三个参数是能否实现气举反循环清孔的关键。

5.1 气举反循环二次清孔工况选择

（1）空气压力需根据分气管安装于导管泥浆面下最大深度而定：

P=Hŋ×10-²

P—气源压力；H—分气管施放在导管中的深度；ŋ—泥浆比重。

随着泥浆密度、气管施放深度的增加，所需气源压力成正比升高。

（2）气举反循环二次清孔所需风量与导管面积和泥浆混合液提升速度相关：

Q=kd²v

Q—所需供气量；K—系数，经计算K=0.45；d—导管直径；v—气举反循环提升泥浆混合液流速

综上所述：

①分气管施放越深所需气源压力越大；

②在分气管施放深度一定时，灌浆导管直径越大所需气源流量越大。