浅谈气举反循环钻孔施工工艺

浅谈气举反循环钻孔施工工艺

摘要：介绍了气举反循环钻孔技术的原理及其特点，并根据涌江特大桥施工实践,总结出了特定地质条件下，气举反循环钻孔施工的技术要点和参数。

关键词：深长桩 钻孔技术 气举反循环 技术要点 参数 1.工程概况

甬江特大桥位于宁波绕城公路跨越甬江处，是连接镇海区和北仑区的重要桥梁，是宁波绕城公路东段的重要组成部分，主桥为双菱形双塔四索面钢箱梁斜拉桥，双菱形连体主塔高度（承台以上）为146.569m，主跨468m,主桥跨径组成为61+134+468+134+61m。索塔承台为73.6×33×6m的矩形整体式钢筋混凝土结构，承台下设有78根Φ2.2m的钻孔灌注桩，顺桥向6根，横桥向13根。钻孔深度119m，钻孔深度自原地面算起约122m,按设计要求入微风化岩深度不小于5m。

2.桥址区域的工程地质概况

主桥基础均位于江堤两侧，属陆上桩，桩基距离江堤最短距离为20m左右，桥址区位于湖藻积、冲海积平原，区域地势平坦表层由灰黄色、灰褐色亚粘土构成的硬地壳，厚0.3～2.6m,软塑~硬塑,工程地质较差，水域部位缺失。其下分布厚层海积淤泥质土，流塑状，厚度14～28m。中部分布冲湖积亚砂土、粉砂层、含砾砂亚粘土层。底部揭露基岩,岩性为粉砂质泥岩、凝灰质粉砂岩等。基岩埋深一般为93.0～111.3m，工程地质良好，可作为持力层。

3.气举反循环的钻进原理

气举反循环的作用原理是采用双壁管或钻杆侧壁上安装的风管。将压缩空气从供气管路送入孔内气水混合室,使钻杆内的冲洗液成为充气状态,在内外管环隙和内管形成液柱压差。高速气流与充气气泡群从孔内上升,产生动能,动能与压差产生气举反循环,排出岩屑、岩粉。

4.气举反循环的钻进特点

其相对于正循环比具有如下特点：

4.1 成井周期短，相对消耗少，经济收益高。

4.2 钻孔保直好。尤其以及气举反循环牙轮钻进工艺的，“孔底加压，悬垂钻进”特点，使钻孔的垂直度较高。

4.3 技术含量高。这两项钻进工艺是靠精良的专用装备和精湛的操作技术作后盾。真正体现了当今市场竞争中以技术、人才、装备为竞争主体的客观规律。

4.4 摊销费用低。由于成井周期短，一些与时间成正比的消耗按比例摊消较少：比如，人员工资、油料消耗、电费消耗等。另外，由于成孔质量高，一些重复作业大幅度减少，比如常规工艺所成的钻孔，在下管前要进行多次修孔、验孔。从而减少了许多辅助作业而带来的消耗。

5. 钻进方式的选择

综合以上因素根据本工程的特点，采用正循环钻进和反循环钻进相结合的方式进行钻进，即先用GPS-30型正循环钻机钻进30m(到达细砂层时)位置，钻头采用单腰带四翼刮刀钻，钻头直径2.19。然后再开始改用气举反循环方式钻进，钻头采用双腰带四翼式刮刀钻，钻头直径2.19。当进入风化岩层时，再提出钻杆换成滚刀钻头进行钻进，钻头直径2.17m。在群桩基础中，只要合理安排施工顺序，只需配备一台正循环钻机变可以带动多台反循环钻机的施工，本工程气举反循环钻机采用6台ZJD-300型和2台ZJD-350型，相关机械主要技术参数指标见表1、表2、表3。

钻机主要性能参数表 表1

6. 钻孔技术要点及相关技术参数

6.1 泥浆的性能指标

应根据工程地质情况、钻机性能、泥浆材料条件等合理配置泥浆。

空压机主要性能参数表 表3

本工程泥浆采用清水、膨润土和纯碱配置聚丙烯酰胺(PHP)（所用外掺剂的掺量根据泥浆性能进行动态调整控制)。设计泥浆密度为1.10 g/cm3左右,粘度在23～28 s之间,加碱量为膨润土量的5%。钻进过程中,泥浆密度控制在1.10～1.25 g/cm3,使泥浆具有一定的液柱压力,以达到平衡孔壁外围地层压力,稳定孔壁,满足反循环施工工艺的要求,粘度控制在20～25 s,以满足钻进护壁和二次清孔的要求;PH值维持在8～9左右,使泥浆处于碱性状态,提高粘土的分散度。

6.2 防止钻渣沉淀埋钻

空压机送风与钻锥回转同时进行。接钻杆时，须将钻杆稍提升30cm左右，先停止钻锥回转，再送风数分钟，将孔底钻渣吸尽，再放下钻锥，进行拆装钻杆工作，以免钻渣沉淀而发生埋钻事故。

随时注意孔口泥浆水面标高，如果逐渐往下落时，须立即用水泵补水入护筒内，以免因水头不够而发生坍孔事故。做好2次清孔工作：第1次清孔是在钻进达到设计孔深以后，将钻头提高孔底20 cm左右，利用空压机气举抽浆清孔，用泥浆泵抽取低浓度泥浆或清水补充孔内泥浆；第2次清孔是在钢筋笼下设完毕以后，用空压机通过导管进行再次气举清孔，同样用泥浆泵抽取低浓度泥浆或清水补充孔内泥浆，直至合格。

参考文献;

[1]公路桥涵施工技术规范 北京：人民交通出版社2000.

[2]公路施工手册《桥涵》 北京：人民交通出版社2005陆仁达.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。