超长桩基气举法二次清孔施工工艺.pdf

本发明公开了一种超长桩气举法二次清孔施工工艺，包括以下步骤：（1）测量孔深及孔底部泥浆比重，进行导管安装；（2）导管内安置分节镀锌风管；（3）将导管与气举帽的导管接口部相连接，气举帽的风管接口部通过高压风管与空气压缩机相连，气举帽的弯管与出浆管相连，并完成孔内补浆管的联接；（4）先行补浆再开通风管接口部的气流控制开关，打开空气压缩机向导管内注入高压气体，并同步向孔内持续补充适当比重的泥浆；（5）根据上一次测得的孔深及沉渣厚度，由起重设备吊着气举帽，再次下探，逐层清除孔底沉渣，直至测得孔深、沉渣厚度及泥浆指标均满足规范要求，即结束清孔。本发明大大缩短了清孔时间，显著提高施工工效，清孔质量高。

1.  一种超长桩基气举法二次清孔施工工艺，包括以下步骤：
（1）用测绳法测量需二次清孔的孔深，同时测量孔底部泥浆比重，进行导管的安装，再次测量孔深，并计算沉渣厚度及沉渣速率；
（2）将镀锌风管由导管上端口放入导管内，用横担钢筋插入镀锌风管上部的吊孔并担在导管口部，进行下一节段镀锌风管的安装，每相邻节段镀锌风管用铁丝扣分别穿过上下节段间的加强联接孔进行加固，最后一节段镀锌风管与导管上端口的气举帽上的风管接口下部连接；
（3）将导管与气举帽的导管接口部相连接，气举帽的风管接口上部通过高压风管与空气压缩机相连，气举帽的弯管与出浆管相连，并完成孔内补浆管的联接；
（4）先行补浆，再开通风管接口上部的气流控制开关，打开空气压缩机向导管内注入高压气体，并同步向孔内持续补充符合二次清孔指标要求的泥浆，气举过程中，根据出浆量及空气压缩机表压力值适当上下撺动导管；
（5）根据上一次测得的孔深及沉渣厚度，由起重设备吊着气举帽，再次下探，逐层清除孔底沉渣，直至测得孔深、沉渣厚度及泥浆指标均满足规范要求，即结束清孔。

2.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，导管管口位于孔内沉渣面的上部，根据沉渣厚度及沉渣速率判断导管管口处于沉渣面的相对位置。

3.  根据权利要求2所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，导管管口端距沉渣面的距离控制在沉渣面以上30~50cm。

4.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，根据沉渣厚度及沉渣速率判断镀锌风管下探的深度。

5.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，根据空气压缩机表压力值及泥浆比重估算镀锌风管下探的深度。

6.  根据权利要求4或5所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，镀锌风管下探深度为孔深的0.3~0.4倍。

7.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，空气压缩机的额定表压力不小于1.2Mpa，二次清孔的启动表压力不低于0.4Mpa，正常工作表压力在0.6Mpa~0.8Mpa之间。

8.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，镀锌风管端部设置一气浆混合器，即在距镀锌风管端部一米范围内开4~5排、每排8~10个直径为10mm的气孔。

9.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，清孔过程中，必须保持孔内水头高度不小于2m。

10.  根据权利要求1所述的超长桩基气举法二次清孔施工工艺，其特征在于，结束清孔时，先关闭气流控制开关再停止补浆。

超长桩基气举法二次清孔施工工艺
技术领域
本发明涉及桩基施工领域，特别是涉及一种超长桩基气举法二次清孔施工工艺。
背景技术
近年来，超长、大直径桩基在高层建筑、大型桥梁工程中的应用日渐增多。但是常用的清孔排渣方法，如正循环换浆法或反循环泵吸法等，应用于此类桩基工程，总是难以收到理想的效果。现场常常在采取了提高泥浆质量或增加设备投入诸措施后，二次清孔还时有反复；二次清孔时间往往比较漫长，桩基坍孔、缩孔等质量风险随时倍增；高浓度泥浆又增大了桩身夹渣或断桩的质量隐患。所以，如何缩短清孔时间，提高二次清孔的工效，一直是困扰该类桩基应用的一项技术难题。因此，亟需提供一种新型的超长桩基二次清孔施工工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超长桩基气举法二次清孔施工工艺，能够大大缩短清孔时间，显著提高施工工效。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超长桩基气举法二次清孔施工工艺，包括以下步骤：
（1）用测绳法测量需二次清孔的孔深，同时测量孔底部泥浆比重，进行导管的安装，再次测量孔深，并计算沉渣厚度及沉渣速率；
（2）将镀锌风管由导管上端口放入导管内，用横担钢筋插入镀锌风管上部的吊孔并担在导管口部，进行下一节段镀锌风管的安装，每相邻节段镀锌风管用铁丝扣分别穿过上下节段间的加强联接孔进行加固，最后一节段镀锌风管与导管上端口的气举帽上的风管接口下部连接；
（3）将导管与气举帽的导管接口部相连接，气举帽的风管接口上部通过高压风管与空气压缩机相连，气举帽的弯管与出浆管相连，并完成孔内补浆管的联接；
（4）先行补浆，再开通风管接口上部的气流控制开关，打开空气压缩机向导管内注入高压气体，并同步向孔内持续补充符合二次清孔指标要求的泥浆，气举过程中，根据出浆量及空气压缩机表压力值适当上下撺动导管；
（5）根据上一次测得的孔深及沉渣厚度，由起重设备吊着气举帽，再次下探，逐层清除孔底沉渣，直至测得孔深、沉渣厚度及泥浆指标均满足规范要求，即结束清孔。
在本发明一个较佳实施例中，导管管口位于孔内沉渣面的上部，根据沉渣厚度及沉渣速率判断导管管口处于沉渣面的相对位置，以利于控制导管在二次清孔时第一次上提或下放的幅度。优选的，导管管口端距沉渣面的距离控制在沉渣面以上30~50cm。
在本发明一个较佳实施例中，根据沉渣厚度及沉渣速率判断镀锌风管下探的深度；或者根据空气压缩机表压力值及泥浆比重估算镀锌风管下探的深度，优选的，镀锌风管下探深度为孔深的0.3~0.4倍。
在本发明一个较佳实施例中，空气压缩机的额定表压力不小于1.2Mpa，二次清孔的启动表压力不低于0.4Mpa，正常工作表压力在0.6Mpa~0.8Mpa之间。
在本发明一个较佳实施例中，镀锌风管端部设置一气浆混合器，即在距镀锌风管端部一米范围内开4~5排、每排8~10个直径为10mm的气孔，以此用来增强气浆混合效果。
在本发明一个较佳实施例中，清孔过程中，必须保持孔内水头高度不小于2m，防止离析、防止坍孔。
在本发明一个较佳实施例中，结束清孔时，先关闭气流控制开关再停止补浆，以防孔内水头降低造成坍孔。
本发明的有益效果是：本发明在适当的气压及气举深度控制下，能够大大缩短清孔时间，显著提高施工工效，极大地降低因时效延滞而造成坍孔缩孔等质量风险，清孔比较彻底，有利于保障桩基质量；且对泥浆的质量要求不高，出渣速度快，生产效率高，大大降低清孔措施费用，减少环境污染，节约施工成本。
附图说明
图1是本发明超长桩基气举法二次清孔施工工艺的工艺流程图；
图2是所述镀锌风管管节之间的连接示意图；
图3是所述气举帽的结构示意图；
图4是本发明超长桩基气举法二次清孔施工工艺的基本原理图；
附图中各部件的标记如下：1、镀锌风管，11、加强联接点，12、吊孔，13、丝扣，14铁丝扣，2、气举帽，21、弯管，22、起吊点，3、导管，4、出浆管，5、补浆管，6、高压风管，7、空气压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种超长桩基气举法二次清孔施工工艺，包括以下步骤：
（1）用测绳法测量需二次清孔的孔深，同时测量孔底部泥浆比重，进行导管3的安装，导管3安装的实际长度不低于测得的孔深，再次测量孔深并计算沉渣厚度及沉渣速率，其中，沉渣厚度即前后两次测得孔深的差值，沉渣速率即单位时间内的沉渣厚度；
导管3安装前，应对导管3做全面检查，做压水试验，防止导管3漏水。导管3必须有足够的刚度，内壁光滑。导管3管口位于孔内沉渣面的上部，根据沉渣厚度及沉渣速率判断导管3管口处于沉渣面的相对位置，以利于控制导管3在二次清孔时第一次上提或下放的幅度。优选的，导管3管口端距沉渣面的距离控制在沉渣面以上30~50cm；
（2）根据沉渣厚度及其沉渣速率，初判镀锌风管1宜下探的深度，然后进行镀锌风管1的安装。将镀锌风管1由导管3上端口放入导管内，用横担钢筋插入镀锌风管1上部的吊孔12并担在导管3口部，进行下一节段镀锌风管1的安装，请参阅图2，在每根镀锌风管1两端距端部10～15cm处，分别焊接一个螺帽作为加强联接孔11，靠丝扣13端相对位置焊一稍大螺帽作为吊孔12，相邻两节段镀锌风管1通过丝扣13连接，每相邻节段镀锌风管1用铁丝扣14分别穿过上下节段间的加强联接孔11进行加固，以防气举过程中镀锌风管1在丝扣14处脱扣或断裂而掉管。最后一节段镀锌风管1与导管3上端口的气举帽2上的风管接口下部连接，此时需要起重设备吊起气举帽2，并靠近导管3口，然后进行最后一节段与气举帽2间镀锌风管1的联接，待联接并加固完成后，抽出最后一节段的横担钢筋，下落气举帽2，并将之与导管3通过丝扣坚固联接；
请参阅图3，所述气举帽2为本施工工艺中的重要装置，其包括导管接口部、弯管21、风管接口部、起吊点22，气举帽2的接口规格应与导管3、镀锌风管1的规格相匹配，弯管21应与现场泥浆制备系统的管径相匹配，弯管21的管径宜在导管3管径的30%～50%之间，其长度以50cm为宜，起吊点22在焊接加工时应做到牢固可靠，必要时进行磁力探伤，其应能承受导管3与镀锌风管1的重量。
为增强气浆混合效果，镀锌风管1端部设置一气浆混合器，即在距镀锌风管1端部一米范围内开4~5排、每排8~10个直径为10mm的气孔。
（3）将导管3与气举帽2的导管接口部通过丝扣相连接，气举帽2的风管接口部通过高压风管6与空气压缩机7相连，气举帽2的弯管21与出浆管4相连，确保各部分连接坚固，并完成孔内补浆管5的联接，确保通道顺畅；
（4）先行补浆，再开通风管接口部的气流控制开关，打开空气压缩机7向导管3内注入高压气体，并同步向孔内持续补充符合二次清孔指标要求的泥浆，保持孔内外水头差，泥浆的置换宜按二次清孔的标准进行，泥浆的相对密度1.03～1.10，最大不宜超过1.15；黏度17～20Pa.s；含砂率＜2%；胶体率＞98%。气举过程中，根据出浆量及空气压缩机7表压力值适当上下撺动导管3，以利于出渣并减小孔底扩壶的幅度，导管3口以贴近沉渣面为宜，上提高度不宜超过沉渣面1m以上，以防造成扩孔或坍孔，下探深度也不宜过大，以防管口扎入沉淀层中过深，造成堵塞无法排渣现象；
在打开气流控制开关之前，应检查出浆管4与气举帽2的弯管21连接的紧固程度，避免脱管；出浆管4的出浆端应在泥浆池中用木桩等加以固定，以防其剧烈摆动而泥浆四溅。
空气压缩机7的额定表压力不小于1.2Mpa，二次清孔的启动表压力不低于0.4Mpa，正常工作表压力在0.6Mpa~0.8Mpa之间。事实上，根据空气压缩机7表压力值，以及泥浆比重，也可以估算出一定风压下镀锌风管1底端所能下探的最深位置，如：空气压缩机7输出表压为0.4MPa，泥浆比重1.2KN/m³，则镀锌风管1所能传送空气压缩机7表压力的最大极限深度为h=0.4*10⁶/(1.2*10³*9.8)=34m；若空气压缩机7输出表压力为0.8MPa，则h=68m。在实际作业中，为了节约作业时间，并综合考虑气举效果，根据经验值，镀锌风管1下探深度一般为孔深的0.3～0.4倍，正常工作下的空气压缩机7表压力值一般为相应镀锌风管1底端口处相应气压值的1.5～2倍即可。
当空气压缩机7工作表压力低于0.4MPa时，宜先关闭气流控制开关再停止补浆。此时宜及时测量孔深，确保孔底标高，不宜超深。清孔过程中，必须保持孔内水头高度不小于2m，防止离析、防止坍孔。
（5）根据上一次测得的孔深及沉渣厚度，由起重设备吊着气举帽2，再次下探，逐层清除孔底沉渣，必要时需增加导管3管节长度，清孔过程中，随着空气压缩机7的补压，应及时测量相关数据，直至测得孔深、沉渣厚度及泥浆指标均满足规范要求，即结束清孔。
结束清孔时，先关闭气流控制开关再停止补浆，以防孔内水头降低造成坍孔。并及时拆除气举帽2及导管3内镀锌风管1，调整好混凝土灌注时导管3所需长度，及时进行桩基的水下混凝土灌注作业。
下面具体描述本发明所述气举法二次清孔施工工艺的基本原理，结合图4：二次清孔时，通过导管3内预设的镀锌风管1向管内注入高压气体，在一定深度处使之与管内泥浆充分混合，浆气混合液密度降低，小比重混合液上浮而使其下部产生负压，持续性的供气使这种压差持续保持，从而使管内下部及底部液柱不断向上流动；导管3截面较之管外壁与桩孔间总截面小的多，在气压联动作用下，导管3底部的孔内浆液持续快速地向导管3内流动，继而在导管3内形成了流速较快、流量较大的反循环，流体的携裹作用将孔底比重较大的钻渣快速携带排出，达到清孔的目的。同时，为保持孔内液面高度，清孔时需持续向孔内注入符合二次清孔指标要求的泥浆。
本工艺所需设备结构简单，成本低廉，维护成本小，且可以循环使用，其各类专用装备如气举帽2，均可利用现场材料自行加工制作，只要各部件加工牢固，使用过程中几乎没有维护成本；在适当的气压及气举深度控制下，该法能够显著提高施工工效，极大地降低因时效延滞而造成坍孔缩孔等质量风险，清孔比较彻底，有利于保障桩基质量；相对于一般的清孔措施而言，该法对泥浆的质量要求不高，正常作业时不需再特别配制高质量或高浓度泥浆即能满足清孔要求，出渣速度快，生产效率高，因而可大大降低清孔措施费用，减少环境污染，节约施工成本；另外，本工艺对钢筋笼、声测管几乎没有影响，有利于保护泥浆护壁，对于超大桩径、超深桩基清孔效果越明显。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。