離心式篩砂器在橋梁樁基施工中的應(yīng)用

楊 震 / 身份證號6204221984XXXX6418

離心式篩砂器在橋梁樁基施工中的應(yīng)用

楊 震 / 身份證號6204221984XXXX6418

本文以橋梁樁基施工離心式篩砂器使用前和使用后作對比,闡述了離心式篩砂器在橋梁樁基施工中的重要作用。由于使用了離心式篩砂器，大大減少了在樁基施工中產(chǎn)生的泥漿，不但降低了泥漿外運(yùn)的成本，而且降低了外運(yùn)泥漿對環(huán)境的污染，對環(huán)境的保護(hù)做出了一定的貢獻(xiàn)。由于離心式篩砂器在施工中的應(yīng)用，從而縮短了泥漿循環(huán)的時(shí)間，加快了工期，節(jié)約了成本。

樁基施工；泥漿比重；離心式篩砂器

1 .工程概況

新建山西中南部鐵路通道湯河特大橋位于鶴壁市與安陽市交界處。本橋全長16556.24m，采用雙鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋址區(qū)主要為第四系中更新統(tǒng)沖積殘積層，下伏上第三系泥灰?guī)r、砂巖、礫巖且?guī)r層分布較厚。

2 .鉆機(jī)的選擇及清孔的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在橋梁樁基施工中，根據(jù)不同的地質(zhì)情況可以選用鉆沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆、套管鉆等不同的鉆孔設(shè)備來成孔。

沖擊鉆使適用于砂巖、礫巖、泥灰?guī)r等堅(jiān)硬巖層及各種復(fù)雜地質(zhì)的樁基施工。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)按泥漿的循環(huán)方式分正循環(huán)鉆機(jī)和反循環(huán)鉆機(jī)，正循環(huán)鉆機(jī)適用與黏土、粉土、砂性土等各類土層；反循環(huán)鉆機(jī)適用于黏土、粉土、砂性土和風(fēng)化巖層。套管鉆機(jī)適用于砂類土或黏性土層鉆孔。針對本工程巖層分布較厚的地質(zhì)情況宜選用沖擊鉆成孔。

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，對孔深孔徑孔位和孔形進(jìn)行檢查，確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行清孔和澆注混凝土的準(zhǔn)備工作。清孔的方法一般有抽渣法、吸泥法以及換漿法。而且清孔必須滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：1.孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無2-3mm的顆粒；2.泥漿比重不大于1.1；3.含砂率小于2%；4.黏度17-20s；5.澆注水下混凝土前允許沉渣厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無要求時(shí)，柱樁不大于10cm，摩擦樁不大于30 cm。否則進(jìn)行二次清孔。

3 .清孔的方法及優(yōu)化

清孔最常用的方法是換漿法,換漿法分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種。清孔的方法雖然簡單，要達(dá)到以上幾條標(biāo)準(zhǔn)要求，具體操作起來是存在一定困難的。

常規(guī)的正循環(huán)清孔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求一般需要7-10個(gè)小時(shí)。這樣的清孔時(shí)間要消耗大量的電力能源，循環(huán)過程要向泥漿池不斷的注入清水以及產(chǎn)生大量的泥漿，外運(yùn)的泥漿在一定程度上對棄渣場周圍的環(huán)境有所污染。因此清孔在整個(gè)樁基施工過程占了很大的時(shí)間比例和成本比例。那么我們需要在最短的時(shí)間內(nèi)滿足清空標(biāo)準(zhǔn)要求，而本工程巖層分布比較厚，只需快速降低泥漿中的含砂量。常規(guī)的正循環(huán)是通過沉淀池的沉淀作用來降低含砂量及泥漿比重的。

針對正循環(huán)的特點(diǎn)，用含砂率較低的泥漿循環(huán)清孔才能有效的縮短循環(huán)清孔的時(shí)間。所以只有降低注入孔內(nèi)泥漿的含砂率，才能從根本上解決這一問題。在樁基施工泥漿循環(huán)系統(tǒng)的中間增加一個(gè)離心式篩砂器與污水泵的水管連接。這樣使得由污水泵從泥漿池抽入孔內(nèi)的泥漿必須經(jīng)過離心式篩砂器的過濾后再注入孔內(nèi)循環(huán)。離心式篩砂器在循環(huán)系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)對由泥漿池經(jīng)污水泵注入孔內(nèi)的泥漿含砂率進(jìn)行過濾降低。

離心式篩砂器的工作原理：離心式篩砂器式根據(jù)流體中的固體顆粒在篩砂器中旋轉(zhuǎn)流動時(shí)的篩分原理制成的。當(dāng)泥漿再一定壓力下從篩砂器的進(jìn)漿口切向進(jìn)入篩砂器的殼體內(nèi)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由于泥漿與砂粒的密度不同，在離心力、向心力、液體曳力以及重力的共同作用下，使密度較低的泥漿從上口出漿口排出，密度較大的砂粒則在下口漏砂口排出。所以經(jīng)過離心式篩砂器注入孔內(nèi)的泥漿要比直接由污水泵注入孔內(nèi)的泥漿含砂率要小的多。這樣就從泥漿循環(huán)的源頭有效的控制了泥漿中的含砂率，也就是說用含砂率更小的泥漿循環(huán)清孔要比用含砂率大的泥漿循環(huán)清孔效率要高的多。

由于在施工現(xiàn)場的場地局限性，我們一般只能設(shè)一個(gè)二級沉淀池，就是一個(gè)池子用來沉淀泥漿（沉淀池），經(jīng)過沉淀的泥漿流入另一個(gè)池子（泥漿池），泥漿池用來提供泥漿比重和含砂率較小的泥漿循環(huán)清孔。這樣的二級沉淀池不能很好的降低泥漿比重和含砂率，所以在施工現(xiàn)場一般都采取向泥漿池內(nèi)不斷的注入清水，與此同時(shí)將沉淀池內(nèi)泥漿及時(shí)外運(yùn)，這樣才能提高循環(huán)清孔的效率。當(dāng)我們使用了離心式篩砂器后，就大大減少了向泥漿池注入清水的用量，注入清水的量減少需外運(yùn)的泥漿量隨之減少。經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)表明使用離心式篩砂器清孔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間是3個(gè)小時(shí)左右，需要外運(yùn)的泥漿量是灌注混凝土體積的3倍左右。而未使用離心式篩砂器之前清孔達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的時(shí)間是8個(gè)小時(shí)左右，需要外運(yùn)的泥漿量是灌注混凝土體積的5倍左右。

4.結(jié)論

通過橋梁樁基施工使用離心式篩砂器前后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，使用離心式篩砂器清孔的時(shí)間大大縮短了，這樣節(jié)省了用電能、縮短了施工工期。就以本工程做一簡單的對比分析：由于使用離心式篩砂器縮短清孔時(shí)間，節(jié)約的電能為：

其中:471為本橋樁基的根數(shù)；8為未使用離心式篩砂器需要清孔的時(shí)間（h）；3為使用離心式篩砂器之后清孔需要的時(shí)間（h）；7.5為污水泵的功率（kW/h）。

由于使用離心式篩砂器減少的泥漿經(jīng)外運(yùn)量為：

其中：18174為樁徑1米的樁基延米；814為樁徑1.25米的樁基延米；5為使用離心式篩砂器前外運(yùn)泥漿量與樁基理論體積比；3為使用離心式篩砂器后外運(yùn)泥漿量與樁基理論體積比。

從而本工程由于離心式篩砂器的使用可降低成本：

式中：17662.5為節(jié)省的用電量(kW)；0.7為電費(fèi)的單價(jià)(元/kW)；122120為減少的泥漿外運(yùn)量(m3)；11為泥漿外運(yùn)的單價(jià)(元/ m3)。

通過實(shí)踐證明，離心式篩砂器的使用不僅能很好得加快施工速度，有效縮短工期，還能很好的降低成本。同時(shí)由于外運(yùn)的泥漿鉆渣減少了，離心式篩砂器對環(huán)境保護(hù)也發(fā)揮了一定的作用，具有較好的可行性, 值得進(jìn)一步推廣。

[1]鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)TBl0415—2003

[2]鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南經(jīng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)[2005]110