气举反循环结合泥浆净化装置清孔工艺在北江特大桥的应用

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1、气举反循环结合泥浆净化装置清孔工艺在北江特大桥的应用路桥?航运?交通建材发展导向2010年O6气举反循环结合泥浆净化装置清孑L工艺在北江特大桥的应用谭荣海摘要:本文依托北江特大桥及其它类似大型桥梁超深桩清孔经验,介绍气举反循环结合泥浆净化装置的原理及其应用过程,两者的有效结合成功解决了超深桩清孔施工难题,具有一定的推广应用价值.关键词:大直径;超深桩;气举反循环;泥浆净化置;清孔;应用1工程概述北江特大桥主桥采的(58.5+109.25+230+109.25+58.5)m钢桁梁斜拉桥结构,桥上为四线铁路,主桥索塔采用直线和圆曲线组成的

2、花瓶形钢筋混凝土索塔,承台面至塔顶高度113.83m,钢桁梁为流线型,门式结构.243#,244#主墩采用低桩承台形式,基础为18根击3.Om钻孔桩,桩长分别为95.6m,102m,混凝土为C30,单桩设计混凝土量721m3.桩顶标高一10.2m,施工平台顶标高9.6m.设计孔底距离施工平台面达122m,属大直径超深灌注桩.墩位主要由中砂,粉质粘土,泥岸,泥质砂岩,砂岩等构成,基岩由上至下依次为全风化,强风化,弱风化反复交替状的泥岩,泥质砂岩,砂岩等,岩层厚度从lm多到lO多m变化不均,桩基础设计综合考虑了摩擦与柱桩结合.采用冲击钻成

3、孔工艺,成孔后的清孔质量要求非常高.为确保北江特大桥大直径超深桩的成孔,清孔,成桩质量,综合考后针对性地采取了气举反循环配合泥浆净化装置进行清孔的工艺.2工艺比选及原理北江特大桥主墩桩基有效泥浆孔深达122m.清浆量达862m3.按含砂量4%计算,清渣量34.5m3从清孔难度及质量而言,一般的正循化或反循环均难以满足大直径超深桩的清孔要求,极容易因清孔不善,清孔时间过长等因素,造成后期灌注桩身质量问题,从功效性,经济性,可操作性,环保,施工文明等方面综合考虑,超深桩选用采用气举反循环结合泥浆净化置清孔工艺,能有效解决这一施工难题.气举

4、反循环泥浆净化装置清孔是利用空压机的压缩空气,通过送风管将压缩空气送入气举管内,高压气迅速膨胀与泥浆混合,形成一种密度小于泥浆的浆气混合物,在内外压力差及压气动量联合作用下沿气举钢导管内腔上升,带动管内泥浆及岩屑向上流动,形成空气,泥浆及岩屑混合的三相流,因此不断往孔内补充压缩空气,从而形成了流速,流量极大的反循环,携带沉渣从孔底上升,再通过泥浆净化装器净化泥浆,将含大量的沉渣的泥浆筛分,筛分后钻渣直接排除,而泥浆通过循环管回流补充至孔内,形成孔内泥浆循环平衡状态(见图1).3清孔主要过程主墩桩基础终孔时,由设计单位地勘部门确认地质情

5、况,同意终孔地质后,经驻地监理工程师检验设计标高,孔深,孔径,倾斜率等指标符合要求时,同意终孔.?400"安装完刚导管及空气压缩机开始!段内泥浆自于誉度变小,并在内4重复草(I,(3)步瞧,空压机管,为进通过送风暂住气压力盖及匪气动量联合怍用下沿气下面备段内气淳先后朴毫气,钢导管内渡举钢管内注入压举钢导营上斗.带动营内泥浆曼岩泉井形成气浆混含液面于护筒内泥浆鳙气体,压缩空唇向上漉动,形或空气,泥浆硬岩最蛰帆气攀替上面连接的漫齐平,且都为气迅速膨胀并与2属j屠台的三相流2鞍上浮至原3也腔管喷射出来,进入泥浆普通泥浆段泥浆形成密度置,厢2

6、段瓣封真空,在压力量怍慝舒离器,最舌经筛分净化小于匣泥浆的渍下,匣1迅速补充上采.并形成混岳缝争泥浆重靳流回彳L气混台物台渣:自持孔内;星壤平簖图1气举反循环工作原理步骤图终孔确认后进行扫孔,经过两个多月的施工依附在桩壁护壁的泥浆有较厚的泥皮,泥块,需在下钢筋笼前将该部分刮落.冲击钻锤在锤头和提升钢丝绳连接处的转向装置在提升及卜落过程转向失效,需通过加焊钢筋扫圈进行校圆.在扫孔时分两次完成,第一次在冲锤加焊直径2.85m的钢筋扫箍,将刮落孔壁泥皮,泥块,第二次加大直径2.96m.再均匀缓慢反复扫孔,最后再用冲锤轻轻将孔底的泥皮,泥块冲

7、击为循环泥浆.扫孔完成后,安装气举管进行清孔,气举管采用直径15I]f1111钢导管,标准节段长度4m.分节接长至离孔底1m处,气举管孔底中部留一分岔口作为空压机送风口.安装时应检查气举管的密封性能,必要时可做水密性试验,以防泄气.考虑孔较深,送风量采用了20m3空压机,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.因不断往孔内补充压缩空气,从而形成了流速,流量极大的反循环,促使泥浆携带沉渣从孔底升.通过气举反循环上升泥浆,再由ZX一200泥浆净化装置结合清孔,在气举管L_=l处

8、安装套接钢丝高压软管抽取泥浆,反循环砂石泵通过软管由孔底抽吸出来的污浆通过总进浆管,输送到泥浆净化装置的粗筛,经过其振动筛选将粒径在3mm以上的渣料分离出来.经过粗筛筛选的泥浆进入泥浆净化装置的储浆槽,由泥浆净化装置的渣