内容发布更新时间 : 2024/5/3 20:15:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

倍以上，故携渣能力强。泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异，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十倍的上返速度。

根据钻探水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度Va的1.2-1.3倍，即Va=（1.2-1.3）Vs。反循环钻进钻渣在钻杆内运动，是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动，钻渣颗粒要占据一定液体断面，在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度Vs计算公式为：

Vs=3.13k13（ds3(rs-ra)/(k23r2)）的1/2次方 Vs-钻渣颗粒群悬浮速度（m/s） ds-颗粒群最大颗粒粒径（m） rs-钻渣颗粒的密度(kg/dm3) ra-冲洗液的密度（kg/dm3）

k1-岩屑浓度系数；k1=0.9-1.1，浓度越大，k1越小；

k2-岩屑颗粒系数，k2=1-1.1,球形颗粒为1，越不规则，k2的值越大。 目前，泵吸反循环采用水下混凝土灌注有导管，其内径大多数为250mm，用上述公式计算可知，块状为120mm，rs为2.1kg/dm3，ra为1.05kg/dm3，悬浮速度为1.02m/s,按照Va=(1.2-1.3)Vs计算，Va达到1.33m/s 就可以把几何尺寸小于导管内径的钻渣排除。目前常用8BS砂石泵额定排量为180m3/h，满负荷时冲洗液上返流速可以达到2.83m/s，可以看出该速度远大于钻渣上返所需流速1.33m/s的要求，因此进入钻杆内的钻渣能够被有效的抽吸上来。

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闭空间后上返速度是很低的。试计算φ89mm钻杆与φ0.8m钻孔的环闭空间，断面积为0.495m2,当采用两台600型水泵并联送水，满排量时冲洗液的上返速度仅达到0.04m/s，根据上述公式可见正循环清孔只有依靠高浓度高密度泥浆来悬浮钻渣。 综上所述，反循环本身所具有的特点，给提高成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。

为此，可采用冲抓+冲击成孔，掏渣筒掏渣,气举反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台9m3的空压机即可，清孔用风管采用5寸自来水管，在自来水管最低下的1米左右钻1mm的小孔，作为排气孔，费用不大，简便易行，效果良好。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌孔，因此补

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浆要跟上，而且抽渣时间要短。实践证明，应用得当，桩的承载力能大幅度提高。另外也可采用高扬程的吸砂泵进行清孔，虽然速度慢一些，但也能达到不错的效果。

无论采用反循环还是正循环成孔工艺，都应重视混凝土灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注混凝土，混凝土坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。

（2）首批混凝土的灌注

混凝土由搅拌站集中拌和，粗骨料宜采用卵石，应有良好级配，最大粒径不大于导管内径的１/６－１/８和钢筋最小净距的１/４，同时不大于４０毫米，混凝土用罐车运输到孔口，用混凝土输送泵输送。首批混凝土应先拌0.5m3左右的同标号砂浆。灌注时，砂浆要在混凝土之前，防止导管口被骨料卡住。贮料斗的容积要等于或略大于计算机的首批混凝土体积。

混凝土吊斗的贮量除了满足首批混凝土的数量要求外，还要吊装方便，开启灵活，操作简单，不漏浆。吊斗放料口距离漏斗的距离以 0.3——0.5m为宜。

灌注混凝土前应对隔水栓进行全面检查。检查合格后，可进行下道工序。 计算首批混凝土数量：

h1=γW(H-1.3)/ γC=1.2(H-1.3)/2.4=(H-1.3)/2(假设泥浆比重γW=1.2 KN/m，水下混凝土比重为24KN/m)

Hc=1.3（导管下口距孔底为0.3m，首批混凝土导管埋深为1.0m），则 V=лd2h1/4+лD2Hc/4=0.0245H+1.021D2-0.0319

随着贮料斗的开启，首批混凝土缓缓注入漏斗内，待漏斗内混凝土灌满后，贮料斗一次贮量要满足首批混凝土的需要，则可同时剪球。否则，要继续向贮料斗内加混凝土，直至达到足是的混凝土后，即可剪球并使所有的混凝土下落。为准确判断首批混凝土灌注的成败，必须做到“看”、“听”、“测”相结合。“看”是指观察孔内水头是否泛起和外溢；导管内混凝土下降是否顺畅；导管内混凝土面是否低于孔内泥浆（如果低于孔内泥浆面，则说明导管下口已被埋住）；管接头有无向孔内漏水的问题。导管内混凝土下落时是否发出落差很大的隆隆声；用手锤敲击导管时，是否发出空音。如是，则说明混凝土已顺利落下，并排除了导管内的泥浆。“听”是指导管是否有漏水的声响。“测”是指测量孔内混凝土面和导管内混凝土面距孔口水面的距离，以判断埋管的深浅和压力的平衡情况。

（3）连续混凝土的灌注

连续灌注混凝土应注意以下几方面工作：

①及时测量孔内和导管内混凝土面的高度，并认真填写混凝土灌注记录表。

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根据导管在孔内的长度，计算导管在混凝土内的埋深，并将埋深控制在2.0～6.0m之间。埋深过小会使管外混凝土面上的泥浆卷入混凝土形成夹泥；过大则使混凝土不易流出顶升，还可造成桩外周的混凝土出现骨料离析和空洞现象，减小桩的有效直径；亦可造成近导管处混凝土面高，远导管处混凝土面低，从而混凝土先顶升再水平扩散，出现死角区，使泥浆和混凝土混合物填实在死角区，造

a.

b.必须保证导管埋深在2～6m

这就要求我们几乎在每次下料后，都应准确测定混凝土面的上升高度，计算导管埋深，从而确定导管拆卸的节数，作好拆卸记录，防止导管拔出混凝土面而造成断桩。导管埋深在上限值或导管内混凝土外溢仍不下降时，要提起导管并满足埋深的限制要求，卸下超过需要高度的导管，将其刷洗干净后存放于备用处。当孔内混凝土接近钢筋笼时，埋管深度要控制在较小的范围内，以减小混凝土对骨架的上浮力，防止钢筋骨架上浮。待钢筋在混凝土中的埋深超过5m且导管下端已高于钢筋笼下端2m以上时，可加大埋深至上限值。随孔内混凝土的上升，需逐节快速拆除导管，时间不宜超过15min，拆下的导管立即冲洗干净。

②经常观察护筒内泥浆外溢情况。灌注时，泥浆应源源不断地流出孔外。否则，应查明原因，及时采取相应的措施，防止混凝土堵塞导管。在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气时，后续的混凝土宜徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。

③每灌一车混凝土，值班人员均应用容重1.7~2.0kg的测锤测试混凝土面高度，确定导管埋深并填写好水下混凝土灌注记录表，测锤太重会导致导管埋深过大而出现卡管或超灌现象，测锤太轻不能穿透混凝土表面砂浆及泥浆层，从而会导致导管埋深偏小而出现透水现象。

灌注过程中，要保证孔内有足够水头高度（和成孔时要求相同）。如返上来的泥浆的各项技术指标（密度除外）符合使用要求，可用泥浆泵将泥浆回收至泥浆池重新使用，以降低成本造价。灌注中，严禁将散落在孔边的混凝土铲入孔内，避免增加混凝土面上的沉淀层厚度而增加导管下端的压力，给灌注混凝土带来不必要的困难。提升导管时，应避免导管倾斜或刮碰钢筋笼。

④当孔内混凝土在接近设计标高时，要及时估算运输车内或输送管内搅拌拌出的混凝土数量，以及导管内超高部分的混凝土量的剩余量和混凝土灌注差额，以便搅拌站作好供应计划，减小浪费。

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⑤在混凝土灌注完毕前，适当增加混凝土灌注高度的测量次数，并防止因提管过快造成夹泥。当灌注将至设计位置时，由于导管外泥浆稠度增大，导管内混凝土压力减小，混凝土顶升困难，可用水冲法稀释泥浆，提高灌注落差，并适当加大埋深，且不应采取往复提升导管高度的方法灌注混凝土，因为此时泥砂、部分拌和物及被首批混凝土翻上来的沉淀物等杂物均落在混凝土的上面，测深无法准确反映混凝土顶面高度，容易造成误测，致使过早停浇。桩顶标高应预加上0.8m的高度，以后再开挖基坑后凿除该部分桩头。

⑥灌注完毕后，应缓慢提升最后一节导管，当其将要离开混凝土同时，要减慢速度，以防混凝土上面的泥浆和沉淀物挤入导管提升后所遗留的小孔内，造成桩心不密实和夹泥，影响桩的质量。导管提出后，根据实际灌注的混凝土总量，反算扩孔率和平均桩径，并计入原始记录。

水下混凝土灌注由于阻力大不易流畅灌入，随意加大水灰比，增大塌落度便于混凝土灌注，结果导致水下混凝土的强度等级严重降低。

在保证混凝土质量合格的前提下，导管法水下灌注混凝土质量难以控制的主要原因是：1)不能象上部结构施工那样逐层振捣；2)由于导管埋在泥浆和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相当大的， 灌入阻力可按下式估算：

R=π(D2—d2)(l1rw+l2rh)/4 (l)

式中， D为桩直径；d为导管直径（常用的导管d=25cm）； rww为泥浆比重(一般按1.2控制)；rh为混凝土比重（在2.4左右）； l1为混凝土面距孔口水面的距离；l2为导管埋深；假设D=1.2m，l1=30m，l2=6m，则灌入阻力R=545KN。

要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成每一斗混凝土灌注的时间越短，混凝土桩身越均匀。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减，桩身骨料不匀，则影响桩的抗压强度。

目前最常见的水下混凝土灌注法的缺点是：

(l) 在向大斗投料过程中，混凝土的绝大多数是能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉，混凝土料落人导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使混凝土没有足够的力量向四周挤压、扩散，桩的摩阻力严重降低。此外，还容易使桩身不均匀。

(2) 混凝土料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成混凝土离析和堵管。

(3) 吊臂上下移动速度慢，产生不了大的加速度，因此混凝土料的下落没有足够的超压，造成混凝土料在导管附近堆积成钟形断面。由于不能将泥浆层水平顶升，在钟形断面塌落时容易裹入泥浆，造成夹泥芯。

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(4) 如果导管上下移动次数过于频繁，使得泥浆不断沿导管壁渗入混凝土中，影响桩身混凝土质量。

鉴于以上缺点，应倡导使用大体积混凝土冲击灌注法，如桩的初斗混凝土灌注一样，每一斗灌注都是将2至3方混凝土在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管，然后打开活门一次连续冲击下去，其优点是：

(l) 功能大，冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关，在速度相同的情况下就取决于质量。根据动量原理可得自由落体的平均冲力公式如—下：

F=mg[(2h/gt2)0.5+1] (2)

式中， m为落体质量；t为作用时间；h为落体高度；g为重力加速度。

假设大斗方量为2.0m；，混凝土容重为24KN／m

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则m约为4.8t，假设

h=30m， t=1.0s，由式(2)求得F=1656kN。平均冲力是混凝土自重的34倍以上，与前面根据式(l)计算的混凝土灌入阻力相比大3倍。实际瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上。在巨大冲力的作用下，混凝土的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证，桩的摩阻力和桩身混凝土密实性都得以提高。

(2) 首斗混凝土灌注冲力大，沉渣、沉淤被溅开，桩端与持力层能较好地结合，确保了端承力的发挥。

(3) 灌注时间短，桩身段骨料分布均匀，桩身段强度能得到保证。但用大体积混凝土冲击灌入法应注意以下几个问题：

①必须注意排气技术，防止形成气堵，使砼料灌不下去。大斗出料口与导管不可用螺扣联接成一体，会形成气堵。应改为插入式联接方式，大斗出料口外径比导管内径小2至3cm。另外，还要在出料管活门的下方焊上比导管外径大2~3cm的法兰盘。

② 混凝土最好通过网筛(网眼8~10cm左右)进入料斗，防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。

③ 混凝土和易性要好，如混凝土离析，则容易在料斗下部和出料口处形成堆积，导致出料困难，同时也容易堵塞导管.

④混凝土灌注时，吊车司机的配合也至关重要。当打开活门混凝土料下落时，必须随混凝土混合料的下落不断向上提动导管，提动量要小，注意掌握时机。实践证明，有经验的吊车司机对缩短混凝土的灌注时间，防止卡管、堵管事故，起相当大的作用。

⑤当混凝土灌注到桩顶部位时，为了保持足够的冲力，必须注意导管要留有一定的长度，一般为10m左右，灌注时及时上拨，保证高度产生冲力，使桩头部分的混凝土质量不至降低。此外，不可忽视大斗和导管的保养，内壁光滑可大大减小摩擦阻力，同时也减少堵管的发生率。

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