淺談氣舉反循環(huán)鉆孔施工工藝

PAGEPAGE10淺談氣舉反循環(huán)鉆孔施工工藝[提要]介紹了氣舉反循環(huán)鉆孔技術(shù)的原理及其特點，并根據(jù)xx特大橋施工實踐,總結(jié)出了特定地質(zhì)條件下，氣舉反循環(huán)鉆孔施工的技術(shù)要點和參數(shù)。[關(guān)鍵詞]深長樁鉆孔技術(shù)氣舉反循環(huán)技術(shù)要點參數(shù)1工程概況xx特大橋位于寧波繞城公路跨越xx處，是連接鎮(zhèn)海區(qū)和北侖區(qū)的重要橋梁，是寧波繞城公路東段的重要組成部分，主橋為雙菱形雙塔四索面鋼箱梁斜拉橋，雙菱形連體主塔高度（承臺以上）為146.569m，主跨468m,主橋跨徑組成為61+134+468+134+61m。索塔承臺為73.6×33×6m的矩形整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，承臺下設(shè)有78根Φ2.2m的鉆孔灌注樁，順橋向6根，橫橋向13根。鉆孔深度119m，鉆孔深度自原地面算起約122m,按設(shè)計要求入微風(fēng)化巖深度不小于5m。2橋址區(qū)域的工程地質(zhì)概況主橋基礎(chǔ)均位于江堤兩側(cè)，屬陸上樁，樁基距離江堤最短距離為20m左右，橋址區(qū)位于湖藻積、沖海積平原，區(qū)域地勢平坦表層由灰黃色、灰褐色亞粘土構(gòu)成的硬地殼，厚0.3～2.6m,軟塑~硬塑,工程地質(zhì)較差，水域部位缺失。其下分布厚層海積淤泥質(zhì)土，流塑狀，厚度14～28m。中部分布沖湖積亞砂土、粉砂層、含礫砂亞粘土層。底部揭露基巖,巖性為粉砂質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)粉砂巖等?；鶐r埋深一般為93.0～111.3m，工程地質(zhì)良好，可作為持力層。3氣舉反循環(huán)的鉆進原理氣舉反循環(huán)的作用原理是采用雙壁管或鉆桿側(cè)壁上安裝的風(fēng)管。將壓縮空氣從供氣管路送入孔內(nèi)氣水混合室,使鉆桿內(nèi)的沖洗液成為充氣狀態(tài),在內(nèi)外管環(huán)隙和內(nèi)管形成液柱壓差。高速氣流與充氣氣泡群從孔內(nèi)上升,產(chǎn)生動能,動能與壓差產(chǎn)生氣舉反循環(huán),排出巖屑、巖粉。4氣舉反循環(huán)的鉆進特點其相對于正循環(huán)比具有如下特點：4.1成井周期短，相對消耗少，經(jīng)濟收益高。4.2鉆孔保直好。尤其以及氣舉反循環(huán)牙輪鉆進工藝的，“孔底加壓，懸垂鉆進”特點，使鉆孔的垂直度較高。4.3技術(shù)含量高。這兩項鉆進工藝是靠精良的專用裝備和精湛的操作技術(shù)作后盾。真正體現(xiàn)了當(dāng)今市場競爭中以技術(shù)、人才、裝備為競爭主體的客觀規(guī)律。4.4攤銷費用低。由于成井周期短，一些與時間成正比的消耗按比例攤消較少：比如，人員工資、油料消耗、電費消耗等。另外，由于成孔質(zhì)量高，一些重復(fù)作業(yè)大幅度減少，比如常規(guī)工藝所成的鉆孔，在下管前要進行多次修孔、驗孔。從而減少了許多輔助作業(yè)而帶來的消耗。4.5鉆洗結(jié)合妙。在含水層鉆進時能達到邊鉆進邊洗井的目的。因其攜帶巖屑的流動方向與正循環(huán)相反，而且鉆桿中的上返流速要遠遠大于外環(huán)流速，孔底十分干凈，幾乎不存在二次破碎現(xiàn)象，破碎下來的形狀各異、大小不等的巖屑在第一時間就能被抽吸清除掉，對牙輪鉆頭軸承損害極小。另外，由于能在孔底形成抽吸負壓，在有效攜帶新巖屑的同時，還能將原巖層裂隙中部分殘留堵塞碎屑一同清除掉。4.6施工用水少。這兩項工藝是以取之不盡，用之不竭的空氣作為循環(huán)介質(zhì)。在施工中，幾乎無需生產(chǎn)用水，如果孔壁穩(wěn)定不坍塌,可以直接利用地下水作為沖洗液。因此可以不必配置或簡化泥漿系統(tǒng),也簡化了操作。4.7氣舉反循環(huán)配備的空壓機，其動力系列柴油機。與當(dāng)前我們所使用的鉆機、泥漿泵配用的動力機相同，其零配件互換性強，現(xiàn)場的機組人員均能自行維護保養(yǎng)，無需專設(shè)維管人員。毅4.8通氣舉反四循環(huán)鉆領(lǐng)進工藝朋破巖效增率高，稀孔底干裝凈，鉆奮頭壽命紅長，則萌提鉆間奸隔可大冤大延長程，不僅肺提高純神鉆時間齡，還可異降低工確人勞動喪強度，汪減少輔憂助工作昂。夢4.9霜氣舉反礎(chǔ)循環(huán)鉆唇進工藝假巖屑上秤返速度盜極快，她分選混鹽合不嚴(yán)蟻重，遲少到時間鼠可忽略等，可根吊據(jù)粗大磁的巖屑青層序，出準(zhǔn)確地舉進行地晚質(zhì)判層繁，代替承巖芯編按錄。這衡是無巖頑芯鉆進賢技術(shù)的縫發(fā)展方糖向。物4.1桿0冒獎氣舉反郵循環(huán)鉆賢進時勸,蠢巖屑從理鉆桿內(nèi)孤上返到像地面上恭來，它悅不和井箱壁發(fā)生釋接觸，稿因此，冬巖屑不解會滲入脂含水層貫，能保組持地下妙含水層擁的孔隙排率，從陳而保護熟了地下刃地層和摩地面環(huán)照境。煮4.1叼1條喝在淺孔潑時供氣歐壓力不溜易建立海，鉆桿屑內(nèi)水流園上升速熄度低，白排渣能形力差，硬如果孔償?shù)纳疃茸x小福于跪7弓米，則驕吸升是常無效的夕；孔深書增大后遞，只要摘相應(yīng)地連增加供盼氣量和校供氣壓爐力，就茶能獲得金理想的遍上升速桌度?？琢羯畛佭^損50掘m開后，即退能保持宿相對較鞭高而穩(wěn)贈定的鉆綿進效率污。耳4授．驚12落達而對于福深長樁須而言，承氣舉反叉循環(huán)相攜對泵吸元式和噴臺射式反屑循環(huán)在族頭練5猶0慘米范圍擴內(nèi)，其袋效率不攏及后兩求者但超爪過宴5增0缺米范圍值后其優(yōu)慌勢則明闊顯增加利。來5邀依鉆進方奶式的選痛擇玩綜合以蠢上因素牌根據(jù)本辰工程的川特點，環(huán)采用正妄循環(huán)鉆絞進和反續(xù)循環(huán)鉆豎進相結(jié)括合的方篩式進行巷鉆進，化即先短用仿GPS籌-3甚0符型正循硬環(huán)鉆機尚鉆戀進青30m完(戒到達細木砂層刻時貢)葛位置，揀鉆頭采刻用單腰維帶四翼痛刮刀鉆劈，鉆頭耐直噸徑破2.1往9界。然后終再開始凳改用氣概舉反循招環(huán)方式公鉆進，揪鉆頭采怒用雙腰泡帶四翼嘴式刮刀路鉆，鉆撈頭直蠶徑饞2.1甲9庭。當(dāng)進殃入風(fēng)化葡巖層時曠，再提沿出鉆桿債換成滾骨刀鉆頭深進行鉆場進，鉆妹頭直禾徑跡2.1址7和m墓。在群己樁基礎(chǔ)培中，只館要合理繭安排施飯工順序喊，只需努配備一懲臺正循治環(huán)鉆機繞變可以爽帶動多猴臺反循狠環(huán)鉆機同的施工刺，紀(jì)本工程河氣舉反歌循環(huán)鉆贊機采收用羨6咽臺豪ZJD抵-30尊0寄型克和吹2教臺蓋ZJD鐵-35豎0金型，相弊關(guān)機械吉主要技孝術(shù)參數(shù)攪指標(biāo)見醒表淹1尺、符表社2但、慶表湊3挖。受鉆機主都要性能宴參數(shù)雄表吵限揀蘿表便1陵鉆機型瞧號產(chǎn)GD-邊350游0枕ZJD蹲-30麥00/娘210避投入數(shù)銅量鎖共假2抄臺撲共嘉6告臺新最大鉆蕩孔口徑碗（伏m敲）潤≥狹3.5慈≥柱3.0衛(wèi)最大鉆容孔深度緩（題m急）雹150侮150插輸出扭半矩澡（沃kN·申m顧）弊≥瘋240妥≥撤210愈最大提桃升能幼力帆(隱kN)姨150創(chuàng)0張150廊0產(chǎn)最大鉆仰速仔（陵rp蘋m仁）流18閑21悉鉆桿內(nèi)芝徑（外籠徑召×檢壁厚）預(yù)（嚇m崗m份）膊377毅×24價377躺×22航配很重趟(疼kN)驢不小臥于敘300驚KN魄不小評于椒300息KN辮整機尺裳寸殺（普m移）易4.9鐘8×6揮.15喝×7.掃30水4.1玉2×3破.98幅×7.調(diào)30相循環(huán)方單式紅氣舉反血循環(huán)插氣舉反艙循環(huán)冊蒜拐現(xiàn)啞薯子叫少抄泥漿凈盈化器性膜能指坦標(biāo)門疤屆毒姓秋歷笛喬獅萍毫雖表轟2殺名貧鄭至稱武型娘波殘?zhí)栒f處理能間力糕（滲m緣3戰(zhàn)/恒h劈）陷分率程將度朽（褲μ盜m壽）掘總功率少（雀K況W序）諒經(jīng)處理莫后泥漿柱含砂率攜（漫%點）窯重量森（始k損g休）鏟泥漿凈聞化器有ZX-耳200亭200如≥街74橡48號≤謝1鼓400寄0姓泥漿凈嗚化器倆ZX-鳴250告250讓≥扛7輕4耍48船≤駛1依400馳0輕撲輕空壓機吃主要性例能參數(shù)準(zhǔn)表天表凈3且設(shè)備型孕號決技術(shù)參像數(shù)唇佳力士蕩電機轉(zhuǎn)替速擺r/m沾in過297批5采冷凍風(fēng)工機威220傳0×2圓接口管安徑懼(帥mm)只76.符2灘總功率危（拋k巨w唉）寫132仙重量溝（能t紗）需2.5糟5帳排氣揪量紛m粗3卷/mi屠n通20付外形尺煌寸重230蘇×16走0×2喊00辯6監(jiān)支鉆孔技勾術(shù)要點去及相關(guān)商技術(shù)參僵數(shù)鏡6.1腰給泥漿的肥性能指淋標(biāo)小應(yīng)根據(jù)佩工程地制質(zhì)情況卸、鉆機爹性能、逝泥漿材菌料條件順等合理霸配置泥桑漿。拒本工程帖泥漿采狡用清水采、膨潤干土和純零堿配置睬聚丙烯爺酰胺你(伙PHP輪)性（所用挖外摻劑齊的摻量全根據(jù)泥鋪漿性能谷進行動晴態(tài)調(diào)整恭控烘制瀉)貫。設(shè)計里泥漿密娛度揭為踏1.1鬼0g龍/cm餐3香左詠右抬,爹粘度寄在悄2水3騾～和28贊s滔之膚間獸,孝加堿量謎為膨潤憂土量典的竿5哈%窯。鉆進雨過程書中麥,什泥漿密綠度控制敞在齡1.1放0藥～宿1.2衡5g揭/cm估3誓,罵使泥漿釀具有一疾定的液煮柱壓翠力窄,需以達到吊平衡孔苦壁外圍虧地層壓俱力澤,歡穩(wěn)定孔妖壁旁,臣滿足反聞循環(huán)施辣工工藝免的要范求簡,嘴粘度控冷制毅在盲2檢0拐～踏25儀s盛,膨以滿足疤鉆進護景壁和二慧次清孔美的要盲求詢;P鑼H參值維持謊在另8蒼～水9鐘左千右仰,鉤使泥漿許處于堿昆性狀祝態(tài)蕩,影提高粘憂土的分計散度。蒜反循環(huán)小泥漿性拔能指標(biāo)巴見浩表例4房。者泥漿性竟能指英標(biāo)棵狡透逗恰糕球乖振疏崇達表仁4縱地層情睛況歷相對密悔度笨粘度卸(母Pa·呈s)究含砂率獅%月膠體率冤%乞失水率祖mL/尿30m據(jù)i付泥皮厚畢mm/鞏30m向in電靜切力途Pa謊酸堿度售PH凝一般地越層鍋1.0顫2傍～鮮1.0熔6屯1繡6辮～箏20煙≤晶4捉≥益95睛≤登20砍≤組3站1萄～腹2.5僑8珠～維10三易坍地虎層圍1.0怖6仙～白1.1狼0盜1低8漂～架28湯≤阻4詞≥剝95村≤匙20若≤堵3糧1待～浪2.5島8套～赴10含卵石土地1.1區(qū)0槐～份1.1遞5殘2嬌0供～赤35多≤顫4煌≥盒95惠≤佛20崇≤步3冠1溉～膚2.5舟8績～授10思6.2零軌泥漿循立環(huán)系統(tǒng)問的設(shè)置收應(yīng)根據(jù)鑰氣舉反珍循環(huán)鉆戚孔技術(shù)撞特點和碗工藝要獄求和,抖完善泥鑼漿循環(huán)伙系脹統(tǒng)瞎,留保證供戲漿。本賭工程泥蘇漿循環(huán)收系統(tǒng)見辨圖扯。妖奪6.3慌蝦鉆進中酒所需空痕氣壓力魯控制參縫數(shù)犬在鉆進牛過程中毅，應(yīng)根室據(jù)鉆進雷進尺及腿時倒換腸風(fēng)包，禿如過低胞則空壓驚機所提蓮供壓力施達不到趁，過高身則壓力豐小，保清證鉆進竄所需壓灣力，無益法實現(xiàn)期孔底排島漿。因墾空壓機褲的額定蔥壓力倦為迷0.8蛾MP樣a曬，而鉆角孔深度擱為導(dǎo)122遞m訂，在鉆靈進過程內(nèi)中每進迎尺動10芹m姥需覆0.1遷MP仙a渡的壓力閣，故在僵鉆進中搭要右換細2季次風(fēng)包普?，F(xiàn)場仍使用的精鉆機采拔用席“招接力式布風(fēng)時包宵”樂的方法擠，無須住提出鉆波桿進曬行根“半倒風(fēng)賤包測”松，節(jié)省荒了施工奴時間，懇接力式蛾風(fēng)包的檔方法是瓜加重桿墻后接風(fēng)照包桿，榴用單風(fēng)開道送氣忘，再間躬隔垃21緩m凡鉆桿，睛再加一咐節(jié)風(fēng)包靈桿，此奪時改用栗第二通高道送氣鑰，即股從暫25它m列至叫65巧m熟換一次慣風(fēng)包，襖鉆呀至脅106郊m辛左右時舍改用鉆虛頭，提炒鉆重新更下鉆桿故，重新報加一次箭風(fēng)包桿絡(luò)。胳,繭每次風(fēng)戲包的起檔始位置斬控制在貴距孔泰口述30煩m館處，保蜻證沉沒廊比控制癢在種40例%序時發(fā)揮焦最好作誘用。勇6.3岔粗排渣能課力的控荷制珠應(yīng)準(zhǔn)確障把握泥禮漿循環(huán)營量與排姿渣能力鋪的關(guān)系稅，根據(jù)葉施工平悄臺的高霞程、施現(xiàn)工水位礦、鉆機琴鉆盤頂夫的高程筍，計算芝出提沒升中1m己3濁泥漿需庫要的壓備氣障量赤(錯按終孔宮深度鐮計渠)刺。經(jīng)過殲多次驗?zāi)亲C，推屢導(dǎo)出計揪算公式僑q°=顏d隆h灣η產(chǎn)log逆[(d古H+h爭)/h薯]/2間3男Q=9擴0舉0究π翻D夫p貫·2V住p畏/(1藏+q°為)獲Q進風(fēng)炮=Qq姐°/6賞0醒式中沿歲q捐°秘為提烘升硬1m飼3郵泥漿需摔要的壓的氣育量叛,m炸3除/m身3某；牌d竭為泥漿凡相對密色度董；盞h榴為護筒顫內(nèi)泥漿喉面到排勻漿口的醬高度（賴即揚論程槽)描，光m宏；耍H珠為護筒償內(nèi)泥漿舞面到氣蹈室的高搬度繩(劃即吸超程炒)單，繭m舟；斬η昨為壓氣退提升有浴效系質(zhì)數(shù)由,科由揚莖程持h嘴和吸霧程促H暈決定，盾即吸入晝系測數(shù)弓α規(guī)=H/蔥(H+肆h菊)跟，犬α等與半η那的關(guān)系飛見須表脈5抓；宮Q棕為泥漿秋循環(huán)量炎，姻m拴3廢/麥h谷；樹D爆P繳為鉆桿礦內(nèi)徑逐，澆m區(qū)；妄V愚P希為泥漿燒、巖屑藏、空氣慧混合液興在水龍撕頭處噴鹽出速度灘，酸m/s播,獻當(dāng)揚拳程竊h=1看0攏m植、吸盞程鄭H=5前5椅m迫、集d=1問.2于5傭時糊，喊V伴P辜=8撐m/頸s艘；寒Q給風(fēng)瓣為所需蠻壓風(fēng)機三風(fēng)量訊，池m井3湯/敲h傭。弊α慘與僻η糟的關(guān)灣系貼棟敗詞真授研限卷叔表仇5忙α稼0.3欄0靜0.4細0枯0.5齡0長0.5柔5舒0.6牌0史0.6維5璃0.7萍0瘡0.7達5狼0.8豪0際0.9纖0煉η棋0.3勝7輸0.4巧4并0.5身0逮0.5戶4株0.5貓7瓣0.5愈9栽0.6娘0棉0.6伙2掀0.6磚3珍0.6久4肥本白工程鉆尊機配燈有難20m偷3內(nèi)空壓機沖，由于韻孔內(nèi)水胃深超過找空氣反亭循環(huán)風(fēng)周包的吸外程，為錢使空氣言反循環(huán)午排渣功夜能正常夢發(fā)揮，冊在鉆桿拾中增加脖一個風(fēng)見包，即參上風(fēng)室每，上風(fēng)歸室至下腰風(fēng)熊室傷1杠8慰～蓮24瞧m魚，吸深濁在寬50百m鑄以內(nèi)時優(yōu)使用下搭風(fēng)室，建當(dāng)吸深忙超炒過穴50削m慧時使用午上風(fēng)室陳，利用淹鉆桿外堪的風(fēng)管歉一根通亡下風(fēng)室藥，一根趴通上風(fēng)爺室。瞇6.4仍跨防止鉆拜渣沉淀落埋鉆鉆空壓機朗送風(fēng)與枕鉆錐回慧轉(zhuǎn)同時黨進行。厲接鉆桿卷時，須創(chuàng)將鉆桿嫌稍提擦升板30c種m釣左右，臨先停止于鉆錐回紹轉(zhuǎn)，再六送風(fēng)數(shù)塘分鐘，趨將孔底綢鉆渣吸可盡，再拘放下鉆淹錐，進通行拆裝甘鉆桿工化作，以探免鉆渣囑沉淀而性發(fā)生埋蜓鉆事故罷。廟隨時注壤意孔口賢泥漿水鋸面標(biāo)高判，如果夠逐漸往址下落時暖，須立趙即用水摘泵補水鳳入護筒躺內(nèi)，以帽免因水納頭不夠索而發(fā)生愁坍孔事貧故。做辟好艦2浮次清孔卸