百米深大直径钻孔灌注桩泵吸反循环钻进技术
正、反循环成孔法在大直径深孔钻孔灌注桩施工中的应用及优化
正、反循环成孔法在大直径深孔钻孔灌注桩施工中的应用及优化摘要：中派河特大桥是G3京台高速安徽段改扩建项目的重要桥梁，该桥主桥下部主墩基础采用大直径深孔灌注桩。
本文结合主墩桩基施工，对钻孔工艺的优化及部分设备的选型、改进进行探讨，以达到安全优质高效的施工目。
对同类桩基施工具有一定的借鉴意义。
关键词：正反循环；成孔；优化一、工程概况1.1 桥梁概况中派河特大桥全长1846米，是G3京台高速公路安徽段改扩建工程项目方兴大道至马堰段的重要桥梁。
该桥跨径布置：26*30m+（86+140+90）m+25*30m.主桥上部结构采用86+140+90m下承式变高度钢桁架梁桥，下部结构主墩（27#、28#）采用3.0米圆形实心柱式墩，过渡墩采用圆形实体柱式桥墩接盖梁。
主桥墩基为直径3.5米C30水下混凝土钻孔灌注桩，桩长48~55米。
1.2 墩处地质情况：（主墩处地质情况类似，以主墩处ZK30钻孔地质状况为例。
）1.3水文地质条件根据区域水文地质资料和本处水质分析资料，地下水和地表水对混凝土及混凝土中的钢筋具有微腐蚀性，时地下水位埋深在0.05～5.30米之间。
二、桩基施工方案主墩桩基桩径3.5米，钻孔深48-55米不等，根据设计文件，结合实地调查，该处地下水位较深，没有大于钻杆内径的石块或杂物，无卵石等大直径颗粒，结合以往施工经验，经过比选，主墩桩基推荐采用回转钻（正反循环相结合）成孔，垂直导管法进行水下混凝土施工。
施工流程：搭设施工平台→安装钢护筒→钻机就位→桩位复检→钻进成孔→终孔、第一次清孔→成孔检测→钢筋笼安放→下灌注导管→二次清孔→检测→混凝土灌注→成桩。
三、成孔方案的优化从开孔到护筒底部3.5米，属于浅孔部分，采用正循环成孔，造浆护壁，确保孔壁稳定。
自护筒底一倍桩径（3.5米）以下，深孔部分，采用泵吸反循环成孔，提高钻孔速度，缩短清孔时间，降低孔底沉渣厚度，确保有效桩长。
四、主要机械设备的配置及优化4.1 钻机使用已有KPG型钻机，该型钻机可在岩石单层抗压强度小于80MPa的基岩中，3.5-4.0米孔径下钻进，钻孔深度可达120m，原钻机主功率220KW。
反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工工法(2)
反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工工法反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工工法一、前言反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工工法是一种常用于复杂地质条件中的桩基施工方法。
本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工工法具有以下特点：1. 适用于纵向承载力要求高的工程，能够满足复杂地质条件下的桩基施工需求。
2. 反循环灌注桩可通过灌注水泥浆强化遇水软土层，提高灌注桩的承载能力。
3. 大粒径石钻进能够钻硬质地层，确保桩基的稳定性。
4. 施工速度快，能够在较短时间内完成桩基的施工。
三、适应范围反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工工法适用于以下工程：1. 建筑物基础施工，特别是在复杂地质条件下的桩基施工。
2. 桥梁、高架桥和隧道等交通工程的基础加固。
3. 港口、码头等水工结构的基础施工。
4. 河流、湿地等特殊地质条件下的桩基施工。
四、工艺原理该工法的工艺原理是通过使用大粒径石钻进钻探机械，在卵石层打孔钻孔，然后通过反循环灌注灌注水泥浆强化桩基，实现桩基的承载能力提高。
五、施工工艺施工工艺包括以下几个阶段：1. 钻孔准备：选择合适的钻探机械，根据设计要求准确定位钻孔位置。
2.钻孔作业：使用大粒径石钻进钻探机械进行钻孔，控制孔径和孔深，确保钻孔达到设计要求。
3. 清洗孔眼：使用高压水流进行孔眼清洗，清除钻探过程中产生的孔屑及泥浆。
4. 灌注水泥浆：通过反循环灌注方式，将水泥浆注入钻孔孔眼，强化卵石层。
5. 等待固结：等待浆体固结，保证灌注桩的强度和稳定性。
六、劳动组织施工工法中需要有专业的工程队伍进行协调和操作，包括工程师、技术员、钻孔机操作员、清洗孔眼工人和浆液注入工人等。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括钻探机械、高压水清洗设备、灌注浆液设备和输浆泵等。
八、质量控制质量控制包括选用合格的原材料，确保灌注水泥浆的强度和稳定性，以及对施工过程的监控和检测，及时发现和纠正问题。
泵吸反循环工艺
泵吸反循环工艺摘要对泵吸反循环的钻进工艺及应用进行了理论上的分析, 介绍了实际施工中的体会和经验。
关键词反循环钻进泵吸反循环钻进工艺1 工作原理利用离心泵的抽吸力量, 使钻杆内流体上升的一种管路布置方式。
当泵工作时, 泵在其进入口处形成负压, 井口的液体在大气压的作用下, 经钻头携带岩屑经钻杆中空而上升, 通过水龙头、胶管从泵中排至集碴坑中。
经沉淀后的流体, 以自流的方式自井口流至井底, 形成循环。
泵吸反循环钻进中, 循环介质是利用泵的真空度来维持循环的。
常用的泵为砂石泵, 它要求能排出岩屑而又要有较大的真空度。
为了使岩屑能顺利通过, 泵体内的自由通道应与钻杆内径相一致。
砂石泵的叶片间隙要大, 其有效真空度过大, 不能低于8m 水柱, 而且要求泵体和叶片有较好的耐磨性。
砂石泵的流量根据孔内钻杆内径而定, 一般为120～240m3/h, 最大可达500m3/h。
2 技术参数2.1 钻杆内流体上返速度理论上钻杆内流体的上返速度愈高, 携带岩屑能力愈强, 最优速度一般应选择 2.50～3.50m/s,因为当流体速度再增加, 会出现鹅颈管磨损过快, 同时引起孔内环状间隙的流速增高, 对孔壁稳定不利。
2.2 岩屑含量和粒径岩屑含量和岩屑颗粒的大小, 在泵吸反循环中也是一个重要因素, 岩屑含量的大小( 岩屑在上升液流中所占体积百分比) 与所钻进的岩层性质、钻孔深度及循环介质种类有关。
岩屑含量是用给进速度加以控制的,当遇软地层时, 进尺寸快, 岩屑含量大, 则往往会发生堵塞或卡死管路, 如在黏土层中, 还会使黏土层的泥条互相黏结形成泥柱, 使循环中断。
因此, 应通过合理控制钻进参数来控制岩屑的含量大小, 以提高钻进效率, 减少辅助时间。
2.3 钻杆内径钻杆内径应与钻孔直径匹配, 当钻孔直径愈大时, 应选择内径大的钻具, 可减少上升流体的沿程阻力, 增加钻进深度, 提高钻进效率。
一般选择钻孔直径与钻杆直径之比在10 左右为宜。
超百米深钻孔灌注桩施工技术
超百米深钻孔灌注桩施工技术一、引言在建筑工程领域中，灌注桩是一种常用的地基处理方式。
灌注桩能够有效地改善软土地基的承载能力，并提供稳定的支撑。
近年来，随着建筑工程的不断发展和城市化进程的加速，对于超百米深钻孔灌注桩的需求也日益增加。
本文将介绍超百米深钻孔灌注桩施工技术，并讨论其关键步骤和注意事项。
二、超百米深钻孔灌注桩施工的关键步骤1. 前期准备工作在施工前，需要进行详细的工程调查和勘测，以确定钻孔桩的位置和深度。
同时，还需要进行地质勘探，了解地层情况和土壤特性。
这些信息对于超百米深钻孔灌注桩的设计和施工过程非常重要。
2. 钻孔过程钻孔是超百米深钻孔灌注桩施工的关键步骤之一。
钻孔可以采用机械钻机或人工钻孔的方式进行。
钻孔工作需要密切关注钻孔孔壁的稳定性，避免坍塌和土层塌陷的发生。
在施工过程中，应采取适当的支护措施，如套管等，来确保钻孔的质量和稳定性。
3. 灌注混凝土一旦钻孔完毕，可以进行灌注混凝土的工作。
灌注混凝土需要具备一定的流动性和可泵性，以确保完全填充钻孔的空间，并提供足够的强度和承载能力。
在灌注过程中，需要注意混凝土的配比和搅拌时间，以确保混凝土的质量。
4. 钻孔桩的固化和固结灌注桩完成后，需要等待一定的时间以实现混凝土的固化和固结。
此过程称为养护期。
养护期的长度取决于混凝土的配比和环境条件。
养护期过后，才能施加设计荷载，确保灌注桩的稳定性和承载能力。
三、注意事项在施工超百米深钻孔灌注桩时，需要注意以下事项：1. 施工安全：钻孔和灌注混凝土的过程中，要加强施工安全意识，确保人员和设备的安全。
2. 地质条件：充分了解地层情况和土壤特性，选择合适的施工方法和钻孔桩设计。
3. 混凝土质量：灌注混凝土需要具备一定的流动性和可泵性，施工前要进行合理的混凝土配比设计。
4. 养护期管理：严格控制养护期，确保混凝土的固化和固结。
5. 钻孔质量检测：在钻孔过程中，要进行钻孔质量的检测，以确保钻孔的质量和稳定性。
反循环钻孔灌注桩施工技术交底
反循环钻孔灌注桩施工技术交底新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段CGZQSG-7标段桥梁工程包括昌赣客运专线站前工程和清风山溪特大桥。
本文主要介绍了清风山溪特大桥钻孔桩施工技术交底。
交底适用于南昌至赣州铁路客运专线清丰山溪特大桥钻孔桩施工，管段内钻孔桩均为摩擦桩。
本次交底的范围为反循环钻孔桩施工。
反循环钻进工艺流程包括定桩位、埋设护筒、钻孔、第一次清孔、测孔深、沉淤、制作钢筋笼下钢筋笼等步骤。
施工过程中，需要测量定位，将护桩埋设于桩周边，钻机就位，护筒埋置等。
施工平台需要牢靠稳定，能承受工作时所有静、动荷载。
护筒埋置深度符合规定，护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。
在施工过程中，需要严格遵守规范要求，严禁随意破坏或改动护桩位置。
同时，施工人员需要及时处理施工过程中出现的问题，确保施工质量。
当钻孔深度达到设计要求时，需要对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查，确认是否满足要求。
如果满足要求，应立即填写终孔检查证，并经监理工程师认可，方可进行孔清理和灌注水下混凝土的准备工作。
及时填写资料，例如钻孔桩原始记录，确保每根桩都有一份资料，并及时备案。
采用抽浆法清孔，可在终孔后停止进深，钻头提升5~10cm，利用钻机的反循环系统的泥石泵持续吸渣10-15分钟，使孔底钻渣清除干净。
在清孔排碴前，必须保持孔内水头，防止坍孔。
孔底沉淀物的厚度不得大于10cm。
提前作好灌注水下混凝土准备工作，缩短清孔至灌注水下混凝土时间。
不得用加大孔深的方法代替清孔，如有类似情况，项目部将严肃处理。
在钢筋笼下放前，需要对孔型进行检查。
检查采用检孔器（探笼），探笼长度为4-6倍桩径，采用钢筋或型钢制作，并要求具备一定的质量。
当探笼下放顺利到孔底口，提起探笼方可进行钢筋笼下放。
钢筋笼利用汽车吊进行吊装，孔口焊接。
为保证骨架起吊骨架不变形，采用两点吊。
第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点至上三分点之间。
起吊前在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。
反循环钻孔灌注桩施工工艺
反循环钻孔灌注桩施工工艺1. 引言反循环钻孔灌注桩是一种常用的地基处理方法，广泛应用于建筑、桥梁、港口等工程中。
本文将详细介绍反循环钻孔灌注桩施工工艺，包括施工前的准备工作、施工过程中的操作步骤以及施工后的验收和质量控制。
2. 施工前准备在进行反循环钻孔灌注桩施工前，需要进行以下准备工作：2.1 设计和方案确定根据地质勘探结果和设计要求，确定反循环钻孔灌注桩的参数和布置方案。
包括桩径、桩长、间距等。
2.2 施工图纸编制根据设计要求，编制反循环钻孔灌注桩的施工图纸。
包括平面布置图、剖面图等。
2.3 材料准备准备所需材料，包括水泥、砂子、石子等。
确保材料质量符合相关标准要求。
2.4 施工设备准备准备所需施工设备，包括反循环钻机、搅拌机、注浆泵等。
确保设备的正常运行和维护。
2.5 施工人员培训对参与施工的人员进行培训，提高其操作技能和安全意识。
3. 施工过程反循环钻孔灌注桩施工过程主要包括以下步骤：3.1 桩位标定根据设计要求，在施工现场标定桩位，并进行桩位测量，确定每个桩的位置和高程。
3.2 钻孔使用反循环钻机进行钻孔作业。
根据设计要求，控制钻孔的深度和直径。
在钻孔过程中，需要及时排除孔内的泥浆。
3.3 灌注桩身在完成钻孔后，将水泥浆料通过注浆泵注入到孔内，同时进行搅拌。
确保水泥浆料充分填充桩孔，并与周围土层紧密结合。
3.4 钢筋布置在灌注桩身完成后，在指定位置布置预埋钢筋。
根据设计要求，确定钢筋的直径和布置方式。
3.5 灌注桩顶在完成钢筋布置后，继续灌注水泥浆料至桩顶。
确保水泥浆料充分填充桩孔，并与桩身连接紧密。
3.6 钢筋连接在浆体凝固前，将桩顶的钢筋与上部结构的钢筋连接。
确保连接牢固可靠。
3.7 后续处理在完成灌注桩后，对施工现场进行清理，确保安全和环境卫生。
4. 验收和质量控制反循环钻孔灌注桩施工完成后，需要进行验收和质量控制。
主要包括以下内容：4.1 桩身检查对灌注桩身进行检查，包括外观检查、尺寸检查等。
桥梁桩基施工中反循环钻成孔技术
桥梁桩基施工中反循环钻成孔技术摘要：桥梁桩基钻孔施工有时会遇到坚硬岩层、密实土层等地质情况，常规的钻孔技术在施工中会存在钻孔效率低、施工成本高等问题，而反循环钻成孔技术能够较好地解决这个问题。
基于此，文章对反循环钻成孔施工技术开展分析，阐述该技术特点、施工要求、技术应用要点及工艺参数措施等，以期为同类工程提供参考。
关键词：桥梁桩基施工；反循环钻成孔；技术；前言：当前所使用的反循环钻成孔的方式，要发挥出该技术的优势，分析了解技术特点，总结出施工流程，确定技术要点，为现场施工提供基础条件。
一、反循环钻成孔技术特点反循环钻成孔技术，主要应用于砂砾、淤泥质土、砂土、填土等地质条件，尤其是湿陷性黄土等。
成孔环节，硬岩的条件下应用滚轮式钻头钻进施工，软岩则应用圆锥钻头。
但是在大抛石层、大孤石层等条件下选择该技术，会降低施工效率。
通过使用反循环钻成孔技术，一般都会直接把护筒放置桩顶上部，并且保证护筒的直径超过桩径的15%，地下水位比护筒水位低2m，孔壁静水压力为0.02MPa以上，按照相应的要求分析孔壁坍塌的情况，确保套管结构达到完整性的要求。
只要是冲洗液经过净化处理，再次提升到孔内，达到循环使用的效果。
二、反循环钻成孔施工技术常见的问题从现阶段的施工现状来看，从事于桥梁桩基施工的施工人员对于反循环钻成孔施工技术的熟练度并不高，如部分施工顺序缺乏统筹性、未结合现场实际的施工情况，适当改善反循环钻成孔施工技术方案等。
总体来说，反循环钻成孔施工技术常见的施工问题集中体现于以下几个方面：（1）施工技术人员缺乏职业素质。
桥梁桩基工程的技术人员比较缺乏施工中的安全意识，对于某些技术点的掌握程度较为匮乏。
另外，受到施工技术人员的安全意识薄弱的限制，使得对于施工过程中应该遵守的规章制度也没有严格的执行，往往在施工过程中抱有侥幸心理，忽视施工的质量安全，这也就是反循环钻成孔施工出现安全隐患的主要原因[3]。
（2）缺乏完善的技术监督机制。
建筑钻孔灌注桩反循环工艺探讨
建筑钻孔灌注桩反循环工艺探讨建筑钻孔灌注桩（简称钻孔桩）是目前常用的桩基中的一种，它通过在地下进行钻孔，将孔内土壤清空后注入钢筋混凝土制成的灌注料来构成桩身。
在钻孔灌注的过程中，往往会遇到反循环的问题，对桩的稳定性和质量会产生不良影响。
本文将介绍反循环的现象、原因和相应解决措施，以及通过反循环工艺提高钻孔灌注桩质量的方法。
一、反循环的现象及原因当进行钻孔灌注桩施工过程中，出现孔内或孔外土层泥水大量漂浮，漂浮液体降低往下压实的土层，增加钻孔难度，影响桩的质量和施工效率，同时还可能对周边环境造成污染，这就是反循环现象。
引起反循环现象的原因比较复杂。
首先，钻孔过程中，孔壁与岩土之间所形成孔隙水流通会改变孔隙水的压力分布，造成高压和低压水体通过砂粒缝隙向孔壁渗透，降低了孔壁稳定性，导致孔壁上松下紧、崩坍裂隙等问题。
同时，孔内颗粒浮力影响，浮力过大使钻孔压力无法到达孔底，造成孔底无法达到设计深度，从而导致穿底或桩端沉降不足等质量问题。
此外，孔内或孔下土层有软黏土等可能加大了反循环的风险。
二、反循环的解决措施针对反循环现象，我们可以采取不同的措施进行解决，主要有以下三种方法。
1.设置钻具封堵这是现在最为常用的方式，采用特殊的密闭钻具对孔口进行封堵，形成负压环境，控制孔内和孔外水的流动，避免反循环的发生。
2.加压干砂法该方法是在孔内加压注入干粒细沙，利用其在孔底形成临时地基支撑层，避免灌注料浸入孔底地基引起的反循环现象。
干粒细沙可以提高孔内浮力，加速孔内液体排出，令孔内泥水快速排入孔周土层防止液压效应，从而保障钻孔质量。
3.灌注土法即在钻孔过程中，利用高压泵注入压缩空气，将周围土层顶起，使钻孔回压达到孔壁稳定需要的压力，从而达到控制反循环的效果。
这种方法可以有效削弱孔内、孔周水压和土层浮力，提高桩基质量和施工速度。
三、反循环工艺提高钻孔灌注桩质量的方法除了上述的反循环解决措施，还可以通过反循环工艺提高钻孔灌注桩质量。
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2005年1月第34卷 第1期施 工 技 术
CONSTRUCTIONTECHNOLOGY
百米深大直径钻孔灌注桩泵吸反循环钻进技术熊茂平(江西省建工集团公司,江西南昌 330046)
[摘要]介绍了泵吸反循环在百米深大直径钻孔灌注桩成孔过程中循环液反循环实现条件,运行工况参数之间的相互关系,并通过工程实践,取得较好的钻进效果。[关键词]灌注桩;泵吸反循环;工况参数;效率分析[中图分类号]TU473114[文献标识码]A [文章编号]100228498(2005)0120031203
ThePump2exsuctionReverseCirculationDrillingTechnologyforOneHundredMetersDeepLargeDiameterDrilledGroutingPiles
XIONGMao2ping(JiangxiConstructionEngineeringGroupCompany,Nanchang,Jiangxi 330046,China)
Abstract:Inthisarticle,theauthorintroducessomeapplicationsituationsofthepump2exsuctionreversecirculationtechnologyinpore2formingprocessofonehundredmetersdeeplargediameterdrilledgroutingpilessuchasrealizationconditionsforreversecirculationofcirculationliquid,andrelevantrelationshipsofoperationconditionparametersandsoforth.Thistechnologyhasbeentestifiedbypracticalprojectsandhadgooddrillingeffects.Keywords:groutingpile;pump2exsuctionreversecirculation;operationconditionparameter;efficiencyanalysis
[收稿日期]2004210210[作者简介]熊茂平(1967—),男,江西永修人,江西省建工集团公司副总经理,博士生,江西省南昌市北京西路176号 330046,电话:(0791)6265097
近年来,随着中、高层建筑及大跨度桥梁的大规模建设,超深大直径钻孔灌注桩以其具有较高单桩承载力的优点在工程施工中得到广泛的应用。超深大直径钻孔灌注桩是指孔深大于50m,孔径大于800cm的钻孔灌注桩,超深孔的出现给钻孔灌注桩成孔理论研究与实践提出了新的课题与挑战。按常规,超深孔应选择气举反循环施工工艺,但实际工程中,往往由于施工条件及设备条件限制,给气举反循环工艺施工带来诸多困难,泵吸反循环施工工艺以其适应性强、操作方便等优点,逐渐在工程中应用。实践证明,只要掌握泵吸反循环运行工况,确定合理工况参数,制订相应的施工技术措施,是能够保证超深大直径钻孔灌注桩成孔质量和效率的。1 泵吸反循环的实现条件在采用泵吸反循环钻进过程中,钻进速度为S时,钻头切削下来的岩土体随冲洗液经钻杆由砂石泵抽吸至沉淀池,沉淀后返回孔内,实现冲洗液的循环,如图1所示。循环液反循环的必要条件为:(1)水龙头弯管最高点的压力不小于泥浆的汽化压力。图1 泵吸反循环示意 (2)吸入口的压力应大于砂石泵的吸入压力(大气压力与泵的吸入压力之差即为泵所能达到的真空度)。即:
(P0-ΔPz-ΔPt)Π
γ
m
≥(L
1+U22Π(2g)+ΔI1)+hf+hz
(1)
(Ps-ΔPz-ΔPt)Π
γ
m
≥(L
2+U22Π(2g)+ΔI1)+hf+hz
(2)
式中:P0———大气压(100kPa);
Ps
———砂石泵的真空度(kPa);
ΔP
z
———施工地区大气压力修正值(kPa);
13© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.ΔP
t———施工地区水温超过20℃后的汽化压力修正值(kPa);γm———钻渣混合液重度(kNΠm3);Um———钻杆内钻渣混合液流速(mΠs),U2=Q2ΠW2;ΔI1———钻杆内外重度差(m),ΔI1=L(1-γa/γm),其中,γa为泥浆重度(kNΠm3);hz———由于漏气造成真空度的损失值(m);hf———损失水头(m),hf=h沿+h局;式中:h沿———沿程损失水头(m),h沿=λ(L3Πd)(U22Π(2g))h局———局部损失水头(m)。式中:λ———沿程阻力系数,λ=8gη2Π(dΠ4)1Π3;η———粗糙系数,钢管η=01012;L3———钻渣混合液流经计算钻杆、胶管的长度(m);d———管道内径(m)。h局=∑ξiU2Π(2g)式中:ξi———局部阻力系数,与断面形状有关;U———钻渣混合液流速(mΠs)。泵吸反循环必须满足式(1)和式(2)两个条件才能保持正常工作,在实际工程中可以充分降低L1的高度,只要满足式(2),式(1)也可满足。从式(2)可以看出:在Ps、ΔPz、ΔPt、L2、∑ξi、λ等条件确定后,循环液反循环能否正常进行取决于钻渣混合液的上返流速及钻杆内外重度差L(1-γaΠγm)。2 正常运行条件下的泵吸反循环工况参数正常钻进条件下,泵吸反循环单位长度钻杆内循环液存在如下平衡方程式:Gm=Gs+Ga(3)Qm=Qs+Qa(4)式中:Gm———单位长度钻杆内混合液的重力(kNΠm),Gm=(πΠ4)d2・1・γm;Gs———单位长度钻杆内钻渣流重力(kNΠm),Gs=Fs・1・γs;其中,Fs———钻杆内断面上钻屑所占面积(m2),Fs=(πΠ4)・(D2Π3600)・(VΠUs) Ga———单位长度钻杆内泥浆的重力(kNΠm),Gs=(πΠ4){[d2-(D2Π3600)](VΠUs)}・1・γa; Qm———混合液流量(m3Πs),Qm=(πΠ4)d2UmQs———钻屑流量(m3Πs),Qs=(πΠ4)D2(SΠ300)Qa———泥浆流量(m3Πs),Qa=(πΠ4){[d2-D2Π(3600Us)]}・Ua
。
其它符号含义:d为钻杆内径(m);D为钻杆直径(m);S为钻速(mΠh);γa为钻渣重度(kNΠm
3);U
s
为钻渣上升速度(mΠs);Um为钻渣混合液上返流速
(mΠs);U
a
为泥浆上返流速(mΠs)。
将上述符号代入式(3)、(4),经整理得:
S=[(γm-γa)Π(γs-γa)]Us(60dΠD)2(5)Um=Ua-[(γm-γa)Π(γs-γa)](Ua-Us
)
(6)
(γm-γa)Π(γs-γa)为钻渣混合液中钻渣的体
积含量。因为:V
mγm=Vsγs+(Vm-Vs)γa
得:
γ
m=(VsΠVm)γs+(1-VsΠVm)γa(7)
式中,V
m,Vs,(Vm-Vs
)分别为单位长度钻杆内钻渣
混合液流、钻渣、泥浆的体积(m3);VsΠVm为钻渣的体积含量(%)。由于Ua=Us+Ug,式中,Ug为钻渣在泥浆中的悬浮速度(mΠs)。根据B・A乌斯的管壁限制空间内固体颗粒在流体中的悬浮速度修正公式,在泵吸反循环条件下,其最大悬浮速度U
g=2173[d(γs-
γa)Πγa]
1Π2
。
令Φ=VsΠVm及Ua分别代入式(5)、(6)得:
S=ΦVs(60dΠD)2(8)Us=Um-(1-Φ)Ug
(9)
从式(8)和式(9)可以看出:在d和D一定的情况下,正常钻进条件下的泵吸反循环钻进速度S与钻渣的体积含量Φ及钻渣的上返速度Us有关。3 百米超深孔中泵吸反循环效率分析武汉白沙洲长江大桥2号主墩基础设计为40
根直径1155m,深102m的钻孔灌注桩,施工区水深20～24m,作业平台面积750m2,地层条件从上至下分别为:细砂层、砾砂层、圆砾土、粘土层,风化状态不等的软砂质泥岩。考虑施工工期、场地条件及设备条件等因素,拟选用多台套泵吸反循环钻进设备同时施工。循环液泵吸反循环必须满足式(1)和式(2)的要求,泵吸反循环才得以实现,但这并不能说明钻进能够正常进行,因为要实现钻进,必须确保钻头切削下来的钻渣能及时排出,即钻渣混合液的上返流速必须达到一定的数值,才能确保钻渣被携带上来。根据国内外经验,一般Um取2～4mΠs,最低可取115mΠs。深孔钻进过程中,为确保L1尽量小,回次钻进中,通常采用钻杆短接过渡的办法,保持L1始终小
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