反循环钻机和气压反循环清孔

正、反循环清孔工艺介绍:
 一、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。
呼吸机管路二、反循环清孔工艺道路bim
    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。近年来出现的气举反循环法相对工艺更为简单,清孔效果明显,推广较快。
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,并在气压动量的联合作用下,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,排出导管以外。
 三、气举反循环清孔工艺设备比较
 反循环工艺较正循环工艺而言,增加空压机一台、风管一套。该风管在二次清孔时安装在导管内,故导管上部相应增加连接阀门,风管下部是气浆混合器。反循环工艺导致沉渣从导管内反出,导管上部增加三通一套,排至接渣篮。
相对其它反循环清孔工艺,气举反循环工艺的送风管安装在导管内,不像其它反循环清孔工艺在导管外安装风管,减少拔出风管时与钢筋笼牵挂的危险、更保护泥浆护壁,且气浆混合器制作简单,操作更为方便,故更适用于小孔径(直径500-800)钻孔灌注桩。
 因气举反循环工艺特点,钻孔灌注桩第一次清孔时并不适用气举反循环清孔工艺了。否则,须逐节拔出导管,再安装风管,待第一次清空完成后,再次拔出、拆除导管与风管,
待钢筋笼就位后,再二次安装风管进行第二次清孔。这样的后果是增加了作业时间,且由于反循环二次清孔效果较好,这样做也显得毫无必要。
 四、气举反循环清孔工艺操作要领
    1、导管下放深度以出浆管底距沉淤面300400mm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0.550.65来确定。
 2、主要参数:空压机的风量69m3/min,导管出水管直径>Φ200mm,送风管直径(水管)Φ25mm,浆气混合器用Φ25mm水管制作,在1m左右长度范围内打6排孔、每排4Φ8mm指挥大厅控制台孔即可。
 3、开始送风时应先孔内送浆(补浆),停止清孔时应先关气后断浆。清孔过程中,特别要注意补浆量,严防因补浆不足(水头损失)而造成塌孔。
 4、送风量应从小到大,风压应稍大于孔底水头压力,当孔底沉渣较厚、块度较大,或沉淀板结时,可适当加大送风量,并摇动出水管(导管),以利排渣。
 5、随着钻渣的排出,孔底沉淤厚度较小,出水管(导管)应同步跟进,以保持管底口与沉淤面的距离。
     6、清孔后,孔内泥浆比重应小于1.20,粘度1820s,孔底沉渣厚度≤5cm
     7、反循环法清孔时所需风压P的计算。
        P=γs·h0/1000+ΔP
        大功率变频电源γs——泥浆比重(KN/m3),一般取1.2
        h0——混合器沉没深度(m
        ΔP——供气管道压力损失,一般取0.050.1MPa
五、气举反循环清孔速度
植物蛋白提取  气举反循环与正循环在沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异。
气举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是钻渣颗粒悬浮速度的1.2-1.3倍,即Va=1.2-1.3Vs。反循环清孔至钻渣在导管内运动,使形态各异的钻渣在有限的空间作悬浮运动,上升速度较快。由于返浆速度较大,以内径200mm的导管为例,粒径约100-150mm的石块也能清运出来。这一优点和泵吸反循环清孔工艺相类似,但是泵吸法循环系统复杂,砂石泵故障多是主要缺点;这一优点是空气吸泥机法所不能比拟的,一般通过空气吸泥机法清孔,由于空气混合室构造、送风管距孔底距离较近等原因,只能清出约50mm粒径的石子。
  而正循环清孔,冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环形空间上返,由于冲洗液上返断面面积大,上返速度较慢,因此可能部分比重较大渣层颗粒会回落,须反复循环清孔,耽搁时间。
  如某高层建筑桩基施工验证了上述观点。该工程设计为直径1000钻孔灌注桩,持力层为基岩,桩基入岩深度1300,设计选3根桩试桩,做破坏试验。当时对第一根桩、第二根桩有意作了对比试验。第一根桩二次清孔时不安装风管,清孔2小时后,再安装风管,20
钟内,又清理出石渣26kg;第二根桩二次清孔时,安装风管清孔,30防臭鞋分钟内清理完成,对比效果明显。
 六、气举反循环清孔质量
    通过上述试验已表明,气举反循环清孔由于返浆速度快,清渣效果较好,沉渣层较薄,而沉渣层厚度大小与单桩承载力高低密切相关。
从另一角度,在桩基持力层为基岩的前提下,正循环为了有效的排渣,选用的泥浆(冲洗液)密度较高、浓度较大,势必造成孔内压力大,对孔壁四周作用力也大,孔壁四周泥皮较厚,降低了孔四周摩阻力,也降低了单桩承载力。
七、经济效果分析
表面上看,气举反循环工艺增加了设备,增加了工程成本,其实不然,下面从几个方面分析经济效果。
1、 沉渣厚度减小,提高单桩承载力,优化桩径,降低工程造价。
    单桩承载力的大小,取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力,气举反循环清孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大,桩底沉渣清除较为彻底,无软弱层从而提高桩的端承力,按试桩结果设计时,势必降低桩基工程成本。
   2、清渣速度快,缩短工期,降低施工成本。
  钻孔灌注桩桩基采用气举反循环法清孔施工时,每根桩清孔约减少2个小时时间,提高了劳动生产率,加快设备周转周期,直接降低了工程施工成本。
   3、清渣速度快,泥浆排放量减少,减少环境污染,降低施工清运处理成本。
      根据预算定额,废浆排运费约占工程成本8%-10%,每根桩减少2小时排放时间,且    气举反循环法清孔渣分离容易,以笔者施工的30米深钻孔灌注桩为例,泥浆排放成本相比以前下降约5%
  八、弊端
1、 补浆不及时可能会造成孔壁坍塌。
2、 达不到要求的气压时,洗孔无效果。
3、 地下水位过高,可能产生气压反弹,严重影响混凝土浇灌。
4、 施工场地现场文明施工会不理想,无法保持干净。

本文发布于:2024-09-22 03:40:00,感谢您对本站的认可!

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标签:清孔   导管   工艺   泥浆   气举   风管   沉渣   循环
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