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

摘要：气举反循环清孔工艺实施的关键在于钻孔深度，钻孔越深，压力越大，流速流量也就越大，清孔效果就越好。结合工程实际，针对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技术进行了论述。

关键词：气举反循环工艺；钻孔灌注桩；应用

一、工程概况

温州某在建工程，工程桩共有1460根，全部为混凝土钻孔灌注桩，且均为端承桩。桩径有Φ750、Φ700、Φ650三种规格，桩长在65米左右。采用GPS-10和GPS-15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特点及效果。

二、地质条件

该工程场区位于温州市龙湾区，属浙东南温瑞海滨平原地貌，地势整体相对较为平坦，场区内两条行的西北—东南向河道，河面宽约9.0～16.0m，场地现为农田，地坪标高2.65～3.10m。

具体地质情况见下表：

由表可知，该场区属于典型的滨海软土地质，有深厚的淤泥质土，土体流塑性强、压缩性高，局部夹杂粉砂，圆砾层作为持力层。

三、气举反循环清孔工作原理

气举反循环清孔是利用空压机将空气压缩，然后通过放置在导管内的风管将压缩的空气送到钻孔内，高压气体喷出风管后与泥浆混合后，分散在导管内形成许多小气泡，这些小气泡在上浮过程中通过粘滞力带动泥浆向上运动，在上升过程中由于泥浆压力不断降低，气泡体积不断增大，并且快速上升，因此在导管底部形成负压区，钻孔底部的泥浆在负压作用下进入导管，不断补浆，不断上升，升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动循环，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。

所以，气举反循环清孔工艺实施的关键在于钻孔深度，钻孔越深，压力越大，流速流量也就越大，清孔效果就越好。反之，钻孔太浅，压力较小，流速流量过小，就难以形成流动反循环。

通过计算风管插入到导管底部时，导管内外压力的达到平衡的临界状态，可得出适用气举反循环的最小钻孔深度。

式中， —气举反循环最小钻孔深度；h—清孔时气举高度，按实际取2.4m； —泥浆循环相对比重，取1.20； —泥浆、沉渣和气体混合物相对比重，一般在0.7-0.95之间，取0.9。

由于该工程桩基全部是端承桩，需钻进至持力层，由表1可知，该场区地下持力层埋深达61m以上，钻孔灌注桩需进入持力层3倍桩径，方能达到要求。所以，该场区钻孔灌注桩桩钻孔深度普遍较深，远大于 ，适合采用反循环清孔工艺。

四、气举反循环清孔技术要点

1、导管下放至距孔底距离0.5～1.5m处，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，以保证气体的压力和流量，同时小于空压机最大额定压力水柱深度。

2、主要参数：空压机的风量6～9m3/min，导管出水管直径>Φ200mm，送风管直径Φ25mm。

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、随着钻渣的不断排出，孔底沉淤厚度不断减小，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，泥浆粘度应18～20s之间，孔底沉渣厚度应小于5cm。

五、气举反循环清孔效果及经验总结

本工程场区位于温州滨海地区，地下淤泥土层较厚，土质含砂率较大，通常情况下采用正循环清孔，孔底沉渣只能控制在10cm之内。施工现场采用气举反循环二次清孔，采用沉渣仪检测，清孔后孔底沉渣普遍小于5cm，部分甚至小于2cm，清孔效果非常良好，说明目前气举反循环清孔施工工艺已相当成熟。

虽然气举反循环清孔工艺增加了施工设备，提高了施工成本。但清孔后，桩底沉渣清除较为彻底，减少了软弱层厚度，提高了桩底承载力，清孔过程中形成的泥皮较薄，提高了桩侧摩阻力，单桩承载力得到了提高。气举反循环法清孔时间一般在40min左右，相比较正循环清孔，每根桩的清孔是将约减少2个小时左右，提高了劳动生产率，加快设备周转周期，直接降低了工程成本，适合在温州等沿海地区推广。■

参考文献

[1] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2011.7

[2] 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2008.4

[3] 澳门友谊大桥钻孔灌注桩气举反循环清渣施工工艺探索及应用[J].水运工程，1996（8）.113—118

[4] 气举反循环工艺在灌注桩钻孔施工中的应用[J].勘察科学技术，1985（3）.59—60

[5] 气举反循环清孔工艺在超高层建筑中的应用[J].建筑施工，2010（4）.323—324