泵吸反循环施工工艺在深孔灌注桩工程中的应用

泵吸反循环施工工艺在深孔灌注桩工程中的应用与研究作者：xxxx市市政工程建设管理处年月泵吸反循环施工工艺在深孔灌注桩工程中的应用与研究1工程概况xx城闸大桥工程为2004年度市城建重点项目,桥梁总长为596.2米,总宽度为34米,横断面为4m中央分隔带+2×12.5m车行道+2×2.5m人行道。主桥为142+110+2×45m独塔中央索面斜拉桥，北引桥为6×25m连续梁桥，南引桥为4×25m连续梁桥。桥式总体布置图主桥下部结构共有5个墩台，其中7#墩为主塔墩，位于分水岛上。主塔墩采用群桩基础，墩下设42根Φ1.8米钻孔桩，呈7×6行列式布置，桩长82米，承台厚度为3.5米,桩基础按摩擦桩设计，采用水下C25级砼。如此深的大直径钻孔灌注桩在施工地层比较复杂，变化比较频繁，很容易塌孔的土层中施工，在xx地区还是第一次，而7#主墩施工场地比较狭小，若在设计桩位施工失败，无补桩位置，并且群桩基础施工工序，在本桥工期的关键线路上，其施工的成败将制约工期，群桩基础施工工艺的重要性由此可见一斑。为了确保施工的万无一失，有必要先进行试桩，以检验施工工艺的可行性及钻孔灌注桩的桩基承载力，检测合格后，再进行工程桩施工。2工程地质拟建场地属长江三角洲冲积平原，勘察深度内土层属第四系全新统冲海积层及上更新统冲积层。岩性以滨海相、河口相粘性土、砂土为主。拟建场地陆上浅层地下水为潜水类型，埋深2m。7号主塔墩地质柱状图如下：3深孔钻孔灌注桩施工试桩情况简介3．1试桩要求设计规定:主塔墩42根桩,7#主墩共做2根试桩，墩外试桩1根，墩内试桩1根。墩外试桩1根压浆前测试，加载数值加到破坏荷载；墩内试桩1根压浆后测试，加载数值以满足K=2的要求。具体的试桩位置如下图：承载力测试桩位置布置图3.2试桩工程施工驼该试桩采赠用英GPS-旬2赶0誓型钻机警，递1.窜8筹米三翼刮龟刀钻掘头殊,4PN倦脆泥浆泵泰及蔽6B子S徐砂石泵（页排泉量旨140-斜180m渗3随/陆h科）组成正缩、反循环捎钻孔施工培。钢筋笼赖采用冷挤邪压机械连钓接。混凝阳土及泵车句由商品混败凝土土厂识家提供，宴采用垂直匀导管法进听行水下混慢凝土填充沃，混凝土波填充导管继为毙Φ次250m垦m邪。蜡埋波毙3.糠3畅试桩情况咱简介棕3.否3题．隙1隶墩外第一旷根试桩阅第一次雕施工工艺于失败经验欲教训臂墩外第一犬根试桩的塔第一次钻侮孔采用了寿正、反循组环相结合愤的的施工狠工艺，但幻由于施工犬单位的现旦场施工人罩员是第一笋次组织反老循环施工继，对施工嗓工艺都较嘱生疏，机来具性能也晃不适应而陕造成施工济中多次出沃现机械处兴于停工检概修状态，哭使该次试鲜桩基本为屈正循环进役行施工，轮故在孔赞深烟88.3耗m守该的砂性为恋主并含葬有叉5-20着m渗m宗粒径含量桃达毫6-60真%横的土层中裳发生钻孔属坍塌，想凝继续钻孔碗，满足清验孔达设计恩要求很难映，失败应盗为此次有馆益的教训深，证明该日基桩必须舱采用反循铺环施工。救墩外第一笋根试桩的验第二次钻青孔在墩外趋另一位置彻进行试天桩疾1顽施工，正继循环钻孔返到孔底，舰反循环泵要吸清施工朱工艺组织驻施工，从碌开钻到灌嗽注结束历社时任约犯1汇0斜天而取得镰成功，通姓过此次试滋桩使我们聚认识到臭在峡88.3纯m黑孔深及该狱地质条件处下泵吸反迈循环是可朝满足施工胖的筋,优但因工作阵效率很低评而不能满维足施工总心进度需求呈而且风险氏较大。故拴一直未同治意按此工钉艺进行墩保内第二根另试全桩怠2秩的施工。排根据地层员情况及其毯施工工艺思分析，失膜败的原因途经验教训偿主要为：eq\o\ac(○,命1完)迎主塔墩地魔层以砂性蚊土为主，墨且下部为夹粗砂层，拉正循环携草带钻屑能缴力差，致诚使成孔困株难，孔底砌不干净。eq\o\ac(○,麦2跳)勒正循环钻惊进泥浆性倒能较差，奶虽然泥浆傅相对密度杠大，但泥尝浆含砂量贫比较高，厅对钻孔的依护壁效果悼差，易造音成孔壁不曲稳畅定研,谊并且因泥医浆含砂量湖比较焰高饼,押给清孔带味来难度。eq\o\ac(○,朋3仁)堤正循环钻案进时间比刊较长，对俗如此大且呈深的孔存芬在不稳定冶因素。数④挂钻机功能让不投足恭,捉主要是钻粉杆密封不匆够出,放泵吸反循枣环排渣能求力不足。闭⑤委成孔时泥钢浆性能指窑标控制不灵严，导致平清孔时间杨过长。挺⑥袜原施工人脏员施工深屑桩的经验仰不足。骂3.的3菠．盲2伞墩内试颤桩峰2屋成功实施鸡的经验闸建设、监禽理、设计屈、施工单凤位根据失茶败的原因泉和经验教耀训，共同与讨论研究田决定：引务进新的对留泵吸反循躬环施工有夕经验的施两工队伍，芝并进行了超针对性的称整改，特豪别是对钻睡杆密封问怪题进行了予详细的了性解和研究循，设备采泡用改良型壶的仆GPS-误2赌0影型钻难机啊,笨加强对泥跟浆性能指根标的控制穷，强调了捡管理，制液定了新的熊施工工艺朱，并通过仓对泵吸反纷循环钻孔挂深度的理桂论进行计洁算论证后长，决定使恨用改进的伞泵吸反循而环施工工呼艺对墩内藏试桩进行授施工，取师得了良好岩效果。乞3.3.恒3料改进后的啊施工工艺雄重点脏3.3.箱3机．根1贺泥浆的制友备与控制拦在开孔前饥根据《公颂路桥涵施摘工技术规昏范》工（宵JTJ0键4烛1盐—望200贼0变）的要求报采用优质稍粘土，纯龟碱制备足亡够的泥浆籍。利用正擦循环回转送搅拌制备栗泥浆，在从钻孔内加锄入优质粘槽土，并掺烈入孔中泥待浆田的告0.1逝%户～挥1.4衡%其的纯碱进抗行搅浆并壮及时测定数泥浆指标的，控制泥企浆各性能唱。奔凭挣泥浆性能衔控制指标杆如下：拥开孔前泥捧浆性能指皮标，比重甲：烈1.0菊5河～路1.0来8盘，粘度蛮：横22叫S它以上，含伟砂率崇：拳<1帮%举，室P悼H归值怪：日8耗～软9走；尸钻进中泥施浆性能指弹标，比重验：国1.1把0卖～必1.2艇0宽，粘度军：咐1宵8威～认22调S躬以上，含恢砂率帽：易<4偷%啦；怀清孔后泥徒浆性能指氏标，比重钟：丘1.0让5留～闭1.1艇0仅，粘度逮：廊1愿8咳～逮20帝s漆以上，含修砂率寿：霸<1炎%凭；赔施工中每霉隔奇4菌小时检查蛛一次泥浆蜡性能，发春现达不到盒指标要求物的必须停非止下来及君时制备泥订浆，达到莲要求后在洒继续钻进轻。悬3.3.派3馅．地2英施工工艺芳从开孔到趴护筒底些下瞎3程米以上采哪用正循环婚法施朋工杂,疼赵目的是为爹了在陆岛鸦上能够保熔证泵吸反叼循环施工狐条件的形哄成，使护岔筒底口更配为密封良员好。自护原筒底件口沃3葛米以下开塞始采用泵栋吸式反循垮环法施工庄。遭4饺敢泵吸反循躺环施工工斯艺的理论阔探讨凳从开孔到写护筒底汽下就3物米以上采迈用正循环坟法施工按干正常施工亡方法施工兵。本文着妈重瑞对脚7驾号主塔墩丙孔械径鸭1.8肉m朗，孔序深节88秒m坏的桩基础赤所采用的乌泵吸式反翁循环法施休工工艺进病行理论探判讨。《公造路桥涵施激工技术规爱范血（橡JTJ0饰4璃1融—眨200嘱0急）实施手航册》中，哑泵吸反循绸环钻孔灌敲注桩施工剩工艺钻进降孔深仅适增用于小于瓶等瞎于衫40拔m帖的桩。国仔内的资料掉文献中大眯多数都提析出泵吸反子循环钻进伸孔深最多尾不超坡过浩70粥m星。超联过宅7夕0亩米建议采通用气举反灭循环钻孔太灌注桩施奶工工艺。存4.啄1径泵吸反循面环钻进深度度的理论宿分析锁4.1.缓1奇泵吸反循炕环正常工肚作必须满您足钻渣排烈出条件和凭砂石泵工拐作时的压钟力平衡条抹件。报4.1.僵1.惰1库岩屑上返睬情况分析衬钻进过程间中岩屑的监沉降速鸽度降V奉o块按照雷廷伸格尔公式飞：煮奸绸抹垦（宁1鲜）盼式中携：唱V棵o对—任—绑岩屑颗粒雁在液体中栽的等速沉滋降速度蜻，含m/副s脸；宪δ培—搬—池球状颗粒傍直径愤，储m井；史ρ悠o凝—中—递岩屑颗粒恶密度叹，假kg/m透3案；岂ρ允1临—源—缘冲洗液密讯度润，毛kg/m级3逆；辩k含—山—暴沉降阻力骆系数，圆快球状岩跨屑桌k=4-清4.浓5钻，不规则趴扁平状岩泄屑蜜k=2.谋5-绕4解。葡根据该工粒程的实际锤最不利情罗况，可剪取明k=4.自5,d针1max战=0.0抛2知m蛇，嘱γ州o沈=185赠0kg前/m离3启，狮ρ王1=11蜻00k骡g/m拦3奋。导按式酷（缸1无）可计算词出年:狡4.1.哑1.2垦苍冲洗液上亿返速度色冲洗液上渴返速度可佛按下式计歇算：袄V=4Q烂/(36兼00察π许d叶2氧)涛饿良伞（四2男）窃式中芝：让V逗—讽—浴冲洗液上记返速度繁，诞m/红s奋；摇Q更—泳—踩泵量应，葱m铅3岂/龟h拒；碗d光—买—括钻杆直径澡，猛m顺。盈施工中使尼用的钻杆括直径毙为柜d属内如=0.1营48尚m饶，泵量络为歉140-赞180僵m摩3吉/恳h扔时选,焦猛取泵厚量袜160m肠3说/曾h抓计算。添可计算破出劫V=4傅×皮160/构3600哭π垮×颤(抱0.14己8)句2携=2.5殖8m/北s股。竿冲洗液上例返流速必厕须大于质绍量最大的宿岩屑在冲平洗液中沉脑降速做度有V=2.木58m茫/s由>陷0.52厦5m/s洲从以上分潜析可知，剖当泵量穴达哲160拒m雀3剪/卖h障以上时，娇就能满足蛮岩屑上返橡条件。立4.1.钻2鸦浓泵吸反循刻环工作压扭力平衡条茄件分析晋根据泵吸矿反循环的辜工作原理伍（见典图我1洒），可建悟立泵吸反鸣循环工作嗽压力平衡说方程式：差10杠-4驶h冠1采(生γ侨b慈-残γ匹a撞)+10肠-4盗h摩2坝γ娱b泪+P念1柴+P心2剩+V邀2鸟/(2g逝)<1什0(骗m矮水碧柱绑)独涛骡（臭3糖）绿式中傅：雀h引1钓—恋—敌钻孔内冲稿洗液面以怜上钻杆长井度尘，役m材；恨γ狂a计—免—海冲洗液重绿度戚，膀N/m瞎3普；泰γ快b硬—瓜—交钻杆内随调带钻渣后劝冲洗液重毙度蹲，房N/m静3汇；拌h掌2注—参—滔砂石泵叶欠轮中心到由孔内冲洗弄液液面高器度违，雕m爸；哥P温1梦—虚—丈孔底钻头崖吸水口水吸头损失荣，碗m尖水柱便；轻P喷2派—宾—反钻杆和吸倍水管沿程耀水头损失些，呆m透水柱芝。它V惕—餐—悟钻杆内冲冒洗液上返隙速度受，禽m/融s劝；随g株—颂—窜重力加速铲度排，原m/s欧2宾。支图唐1泡笛泵吸反循馅环工作示冠意图办根压据葵x标x旬城闸大冈桥四7担号主墩的警实际工况渴，从最接榆近实际情莫况来分析碰（妇3维）式中压艘力平衡条需件。各参唇数假定为贷：伶h锋1仰=87.跳4保m壶，脊h从2值=0.6匹+0.6胶=1.2园m,公h毅3肤=2.5许亡m想，村γ肃a柿=110盏00N啄/m益3都，钻杆直摄径刚0.16桑8耕m为，砂石泵族泵死量欺160m达3肯/朱h吧。吐（畜3掘）式中左轿边各项水科头损失分浮析如下：锻（资1煤）煮10姨-4始h1(幕γ金b-醉γ脊a茧)哲为钻杆内盆外冲洗液障重度不同躁造成的水零头损失。吉假群定壤Φ听1.80扔m错钻孔深孔锯纯钻效率光为刺1m/厉h辜，钻杆内诞随带钻渣脉后冲洗液达重度，实勉际施工时口γ痛b,掩拦γ私a怜是动态变队化油的跟,仁钻进过程半中渐γ第bmax托=125面00N凡/m3,烂崖γ脊amax泳=115并00N朋/m3迹,鞭但未终孔呜前为非不煤利状态。纹计算时取道最不利状箭态终孔后努第一次清源孔时的数哪值副γ旺b=11捐300长N/m3迹,玻γ跃a=11逃000洁N/m付3受代入公式趋。瞎当泵呈量呀160m载3迹/些h绕时芝,羊：睡10姻-4帐h各1视(伸γ扁b滴-侵γ锡a雄)=10中-4榆×湿87.4膨×执（漂1130惜0-11宏00朽0删）陪=2.6所2黄m纲水柱；勾（说2世）妻10付-4赔h哄2茧γ振b休为砂石泵悬安装高度粒水头损失隙，杠h笔2绒越小越好蛋。伶当泵姨量黑160m仪3龟/彻h苏时言：缝10础-4减h院2询γ剂b馆=三10代-4喘×然1.2玻×夸1130逃0=1.金36肾m渣水柱。驾（裂3老）射P甚1蒙为钻头吸酱水口水头竟损失，根牵据流体力赔学实验结矩果葵，令P去1叮可用下式喂近似计算罢：麻P渠1高=0.5洁×旷V装2诵/剪（葵2忘g愧）节决扰粒煌帆绩餐（粗4随）教当泵音量酒160m崖3摘/搞h卧时滩：药P信1荷=0刊.5茎×窗2.58昨2必/涂（柱2猫×慨9.傅8霉）烈=0.1坚7均m瓣水柱。毫（音4绳）检V从2骨/白（纤2少g奇）为动力颤水头。但当泵茄量絮180m宪3捏/曲h艰时倦：绝V我2梯/重（艇2邻g丙）逗=V胜2号/路（炕2毫g东）渐=2吨.58峡2油/演（锄2猫×定9.得8哗）滚=0.3电4导m全水柱；门(理5)P傍2剖为冲洗液密在钻杆及已地面吸水栏管内的沿厦程损失，幕假定钻杆索和吸水管渔接头光滑移，且内径颗一致评，军P侧2封可按下式艇计算：硬P碗2祝=8.3量×缠10浆-6杨×阁λ畅[被γ找2腹Q追2艘（嘉L傲1沸+L盲2翠）渡]赏/d依5议（塌m鸦水柱棚）泪作箩（甩5当）圣式中：好λ娘—筋—院钻杆内水陵力损失无点因次阻力培系数，与寒冲洗液流南态有关，界当泵贡量稻14舞0国～为180m穿3道/偷h息时历，倦R卷e淋>500适0笛0跨（计算略营），侵λ锈可贱按悼0.0埋2存计算凤；铲L体1洽—膀—俭钻孔内钻劫杆长度脱，汁L夕1民≈艺h妻1淡=87.疫4袋m哈；捏L刃2搏—煮—全地面吸水摔管长度腐，叔L咬2旬≈梢10怜m凳；残γ逗2坚—忍—剧冲洗液重跳度，援γ五2炒≈望1100贵0N/m蛛3确；现Q桑—裕—如泵量月，胁160/榜3600惨=0.0橡44m杰3筑/挠s斜；配d牙—绘—直钻杆内径否，匙d=0.总148腿m坡。雨当泵兔量叙160m妈3去/桑h仰时观：把P傲2糊=8牙.3犹×国10负-6共×昌0.02级[110覆00冬×落0.04哭4聋2咱×缺（垂87.4浊+1胶0龄）馋]/0.贡148娘5另=4.8含5辛m症水柱。混从以上分草析可知：钓10扩-4旺h抬1作(纯γ镜b油-即γ搬a背)+10谁-4晌h刻2距γ忆b耀+P锻1砌+P赢2+V谣2竖/(2g禽)=2胡.62+酱1.36碑+0.1瞧7+0.昂34+4屡.85=永9.34堆m<10其(为m烂水愧柱碌)命当孔深达毒到剩88痛m蒸时，式肢（膜3持）左边各件项为水头勒损失之和胡，当泵量房为箩160m哀3明/监h塌时跃为纳9.34典m羡缺水柱。这州就从理论华上证明泵陵吸反循环谦施工工艺左能用于本馋工程。装水头损失市较大的是不（培1零）、书（街2候）、向（忍4晒）项，第或（秋1竹）项水头钻损失关键渐是保持均寇匀进尺，则使钻渣连芹续均匀排梁出，这样些就能使水属头损失保壁持稳定。掠第慈（管2躺）项的水朗头损失可盟以通过调裙节砂石泵斧的安装高栏度来控制丹，施工中辅应尽量降亏低砂石泵颈的安装高固度，减少吴水头损失载。第外（雹4温）项水头别损失与泵俱量的平方榨成正比，女钻进时应头控制泵量爽，在满足饥排渣条件艳下，泵量贼不要过大绣。绵5社嗽采取的施胀工技术措讯施响为了保证沾泵吸反循准环工艺顺杠利实施，扛实际施工冰中采取了鹿以下主要帮技术措施黄：剥（牧1抛）使用机规械性能良话好朵的为6B糟S摇砂石妙泵鸣(14时0刃～锣180m悔3技/h丑)溪，保证抽谦吸真空度针满足设计绣要求。尽灭量减小砂蓄石泵的安唯装高度，麦砂石泵叶粥轮中心与肉孔内液面称高差看≤衫1.2督m托。鼻（拍2业）根据施漠工经验，叔多数工程番泵吸反循招环在浅孔酱时钻进效狮率很高，地而当孔达指到一定深拖度后，钻血进效率就牌较捕低州,凡,院砂石泵看潮起来排量摸很大，而梢实际孔底催钻杆内的途流量很小歉，随带钻煌渣效果差秆，钻渣集模中于孔底最堵塞钻头纵，钻进效阶率明显下桃降。其主莲要原因是倚钻杆密封福性差，钻浆头接头漏里水，造成掀假循环现卧象。为了手防止假循豪环现象出呀现己,铁改进了钻唱具团,圣磁采用一套炎双向密封秒的内平钻怎杆，每根腥长度限为糖3.8m结,信一方面在绝钻杆接头泰上采用两续道橡胶密连封服,谎增强钻杆捉接头的密缠封性能，丝另一方面渴采用六方破插式套接珍插销接兄头抗,劝减少钻杆难连接时滚间辩,鞋实际也就治减少了成导孔时间。巷实际施工许效果很好副，基本无成假循环现隆象。抓（屋3钥）选择熟救练的操作产技术工人萍上岗，严遍格按深孔闹施工作业谱规程操作顿。躺(4饱)拐施工过程您中严格控由制泥浆控运制指标。促5苦峡施工效果裤由于采用央了上述施盈工措施，仔整个工程厘试桩成孔草施工非常些顺利。泵匹吸反循环身钻进从开愁始到终孔筹（只88辣m剖深）工作盯顺利，当驴接近孔底抬时，泵吸改反循环抽役吸正常，里能保持泵编量悔160m这3线/先h更，排渣效派果良好，谦并能带慈上衫Φ漠6访～扬Φ卸8c赌m秋的岩屑，丸纯钻效率搂能达夜到咱1m/坑h绩。试桩工葛程结束后叔，即开始扮另洁外京4芦1绸根与Φ斧1.8返米