滤砂器在钻孔灌注桩清孔中的应用

作者：郝晓东

来源：《城市建设理论研究》2013年第04期

摘要：以青龙高速公路城阳高架桥桥钻孔灌注桩施工为例，详细介绍了滤砂器的制作方法、工作原理及在钻孔灌注桩中清孔的应用，通过本工程的实践为类似工程钻孔桩施工提供参考，缩短清孔时间，提高清孔质量，节约施工成本。 关键词：滤砂器；制作方法；工作原理；清孔应用 中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 1、概述 1.1工程概況

龙口至青岛公路莱西至城阳段高速公路，是山东省高速公路网“5纵、4横、1环、8连”规划中的一连，同时也是山东半岛城市群和胶东半岛制造业基地的重要基础设施；我项目负责承建龙口至青岛公路莱西至城阳段土建段，起讫里程为：K151+130～K154+798.5，为城阳高架桥的第27～58联，全长3668.5米。该桥基础分为扩大基础及桩基础两种，其中桩基共计216根，桩径分为1.8m、2.0m、2.2m三种类型，其中桩径1.8m共计60根，桩径2.0m共计128根，桩径2.2m共计28根。桥址区上覆第四系土层主要为残积层，局部为人工填土，下伏基岩为白垩系青山组凝灰岩，安山岩，玄武岩，安山质角砾岩。

桩基施工中，清孔是桩孔成孔后的非常重要也是非常关键的一道工序，清孔质量直接影响到下道工序水下混凝土灌注的质量，最终影响到成桩的质量。一般采用泥浆泵正循环直接清孔的办法，此法耗时较长，往往含砂率需要很长时间才能达标。因此，如何才能缩短清孔时间，使泥浆指标迅速完全达标，我们通过试验比选分析，采用滤砂器进行清孔，大大缩短了清时间，提高了清孔质量，节约施工成本。 2、滤砂器制作方法 2.1需要的材料

DN530mm主钢管一根，长度为1000mm，壁厚50mm；进浆管直径为DN100，长度为400mm;出浆管直径为DN100，长度为300mm；排渣管直径为DN50，长度为120mm,并同排渣

球阀相连接，球阀型号与排渣管匹配。钢管支腿，直径为50mm,长度为1000mm,共计3根，用于滤砂器支腿；10mm钢板一块，用于制作滤砂器顶盖。 2.2制作方法

首先将主钢管的五分之二（40cm）做成做成圆锥体，圆锥底口直径同排渣管直径，并与排渣管直径焊接牢固；第二步：制作一个比主钢管直径大10mm的圆形钢板，并在钢板中央，制作一个口径与出浆口一致的孔洞，与出浆管及主钢管焊接牢固；第三步：在主钢管的顶部往下100mm处，制作一个削竹式进浆口，并与进浆管焊接牢固，进浆管焊接时，与主钢管相切；最后焊接滤砂器支腿。滤砂器示意图（图1）

滤砂器示意图（1） 3、滤砂器除砂原理

泥浆池中的泥浆经过泥浆泵加压后，从进浆口以切向进入滤砂器后，产生强烈的旋转运动，形成高速旋转涡流，根据离心沉降和密度差的原理，在离心力、向心浮力、流体曳力作用下，泥浆中的砂粒与泥浆分离，砂体通过滤砂器底部的出砂口排出，达到浆砂分离的目的（如图2）。分离析出砂后的泥浆，经过滤砂器顶部的出浆口排出的泥浆循环进入孔内，从而达到快速清孔的目的。

滤砂器工作原理图（2） 4、滤砂器清孔试验对比分析

以城阳高架桥104-1及104-4钻孔灌注桩为例，该排桩设计直径1800mm，104-1孔深39.8m,104-4孔深39.7m,充盈系数按1.15考虑；其中容积为39.8×1.15×π(1.8/2)2 =116.5m3。如果使用3PN（L）泥浆泵清孔，设计最大流量108 m3/h，使用一段时间后其效率假定为原来的90%，则实际上水量为75.6m3/h。理论上孔内泥浆循环一遍需要时间为：3.1/75.6×60=25（min）。

城阳高架桥104-1与104-4桩基在清孔时，104-4桩基使用了滤砂器，现场每一小时对两孔的泥浆比重及含砂率进行了记录，现对原始记录表数据进行整理分析，对比分析表如下：

表1

通过表1数据对比分析，像这样接近40米的孔，不使用滤砂器清孔，随着清孔时间的增加，清孔效果不是很显著，很难使泥浆指标满足规范要求；而使用滤砂器清孔时间成倍缩短，泥浆指标也满足设计和规范要求。 4、结语

钻孔灌注桩在清孔这一环节，在泥浆管中间加设一个自制滤砂器，能缩短清孔时间，提高清孔质量，加快施工进度，节约施工成本；滤砂器制作工艺简单，成本低，已在龙青项目推广使用。。 参考文献：

⑴公路桥梁施工技术规范 JTG／TF50-20011 人民交通出版社，2011. 北京