大直径超长桩气举反循环施工沉没比变化规律分析.pdf

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1、64世界桥梁2014，42(4)大直径超长桩气举反循环施工沉没比变化规律分析樊文跃(中铁二十四局集团浙江工程有限公司，浙江杭州310009)摘要：桥梁大直径超长桩通常采用气举反循环钻进施工，沉没比是重要的钻进参数。为了解大直径超长桩气举反循环施工沉没比的变化规律，以甬江左线特大桥≠3．0m、长132．5m的钻孔灌注桩气举反循环施工为背景进行分析。根据气举反循环原理，计算风包埋深，并结合试钻结果制定风包倒换方案，采用该方案进行钻进施工，获得沉没比、风包埋深、风压、钻进深度之间的关系。结果表明：为实现气举反循环泥浆上返，在风包埋深确定的情况下风压必须达到一定值，或在相应风压下风包埋深必须小于一定值

2、；气举反循环开始时间由沉没比决定，沉没比大于0．4时才有可能进行；随钻进深度的增加，沉没比持续增大，但到一定程度后沉没比不再增加而是趋于稳定；换滚刀钻头对于沉没比并无太大的影响。关键词：钻孔灌注桩；气举反循环；风包埋深；风包倒换；沉没比；钻进深度；变化规律中图分类号：U443．154文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)04—0064—041引言桥址表层为第四系杂填土(Q¨1)、第四系全新统目前，钻孔灌注桩向大直径化、超长化的趋势发海积(Q)黏性土和淤泥质黏性土，其下为第四系上展。大直径超长钻孔灌注桩是指孔深大于50m或更新统冲海积(Q；)黏性土及冲洪积(Q)砂类长径比大于50

3、，并且孑L径大于800mm的钻孔灌注土，下伏基岩为白垩系下统馆头组(Kf)泥质粉砂桩_]]。随着国内桥梁建设的发展，大直径超长桩成岩、喜山期()，)玄武岩及侏罗系上统C段(J；)流纹岩。为大型桥梁基础的首选口]，如：河南郑州黄河大桥研究确定该桥桩基础采用回转钻进+气举反循(1985年)基础桩长70m，桩径2．2m；铜陵长江大环工艺施工。为围护孔口，事先打人长36．8m的桥(1990年)基础桩长100m，桩径2．8m；在建的甬3．2m钢护筒。钻机为ZJD4000动力头式全液压江特大铁路桥南岸基础桩长132m，北岸基础桩长钻机，配备尺寸为~300×3000mm的专用钻杆，并132．5m，桩径3m。

4、大直径超长桩在施工中会遇到使用双腰带四翼刮刀钻头和滚刀钻头，以适应不同较多的问题和困难。选择合适的施_T工艺和施_T参岩土层[3“]。其中开钻到入岩(弱风化泥质粉砂岩)数，可以保证桩基工程顺利进行。大直径超长桩通采用双腰带四翼刮刀钻头，以获得较快的钻进速度；常采用气举反循环钻进施工，因为气举反循环冲洗人岩后提钻换滚刀钻头，保证成孔质量l_5]。采用液上返速度快，施工效率高。沉没比是气举反循环8台额定输出压力为1．5MPa的空压机提供压缩工艺的重要参数，影响气举反循环能否持续进行以空气。及钻进效率，因此进行相关研究对于工程实践具有一定的指导意义。本文以甬江左线特大桥主墩基础3气举反循环原理施工为

5、工程背景，对沉没比变化规律进行分析。气举反循环又称压气反循环，基本原理是将压缩空气沿输气管道送入井内一定深度，经混合器注2工程概况入钻杆管腔内，与管内液体混合。由于混合液的比甬江左线特大桥是宁波铁路枢纽新建北环线最重小于泥浆的比重，在井筒内与钻杆间产生压差，大的控制工程，全长14．95km，主桥设计为全长并在井筒内液柱压力的作用下，使得导管内的混合909．1m的双线铁路斜拉桥，主跨468m，主梁采用液体以较高的速度向上流动。同时在导管下部产生钢一混结合梁，斜拉桥桥塔高177．91m。主墩基础负压，从而将孔底的钻渣连续不断地排出孔口【，钻采用24根3m、桩长为132．5m的钻孔灌注桩，基渣流至沉

6、淀池后，气体逸散，桩孔形成

7、8]。气举反循桩按4×6矩阵型布置。环原理示意如图1所示。收稿日期：2014—0311作者简介：樊文跃(1963)，男，高级工程师，1986年毕业于上海铁道学院铁道工程专业，工学学士(E—mail：465655549@qq．com)。大直径超长桩气举反循环施工沉没比变化规律分析樊文跃65显地看出，随着风包埋深的增加，空压机输出压力基入管本呈线性增加的趋势。但实际工程中空压机最大输F二====出压力是有限的，故需要不断调整风包埋深，使其适b-----t--N-应风压参数。即要想实现气举反循环泥浆上返，在L内泥浆莨面高度风包埋深确定的情况下风压必须达到表1中相应的值，或

8、者在相应风压下风包埋深必须略小于表1中：_：莛二二≤对应值。囊沉；表1风包理论最大埋深?二0．04：：0．04—一W-；0．04——0．04图1气举反循环原理示薏0．04由图1可以看出，气举反循环上反力来自于钻0．040．04杆内、外液柱压力差，即：11l11OOOOO0021O98765430．04Ap—yho—y(o+h1)二=二()，一y)h。一)，hl0．04(1)0．04式中，h。为沉没