濾砂器的工作原理、制作及在鉆孔灌注樁清孔中的應(yīng)用

1、濾砂器（筒）的工作原理、制作方法及在鉆孔灌注樁清孔中的應(yīng)用徐大嶺【摘要】本文主要介紹了濾砂器（筒）的工作原理、制作方法和在鉆孔灌注樁的最后一道工序清孔中的應(yīng)用。使用濾砂器（筒）清孔，可以大大縮短清孔施工時(shí)間，使泥漿指標(biāo)完全達(dá)標(biāo)。【關(guān)鍵詞】濾砂器（筒）、工作原理、制作方法、清孔、應(yīng)用1. 引言樁基施工中，清孔是樁孔成孔后的非常重要也是非常關(guān)鍵的一道工序，清孔質(zhì)量直接影響到下道工序水下混凝土灌注的質(zhì)量，最終影響到成樁的質(zhì)量。一般采用人工清除漿渣，人工撈砂的辦法。此法耗時(shí)較長(zhǎng)，清孔后的效果很不理想，往往含砂率需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)標(biāo)。這是因?yàn)榈貙又泻皩印⑼寥乐械拇诸w粒、巖粉等均以砂的形式體現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)然

2、，場(chǎng)地條件較好的可以設(shè)置沉淀池，此法效果較好，但受到場(chǎng)地限制。實(shí)際施工中，經(jīng)常是工期要求較短，施工鉆機(jī)集中，場(chǎng)地狹小。因此，如何才能快速完成清孔，使泥漿指標(biāo)迅速完全達(dá)標(biāo)，大量縮短施工時(shí)間？十幾年來(lái)，我們不斷探索這一問(wèn)題的解決方法，其中采用濾砂器（筒）（圖1圖2）清孔是該工序非常行之有效的方法之一。2. 濾砂器（筒）的工作原理如圖1圖2，經(jīng)過(guò)泥漿泵加壓的泥漿從進(jìn)漿口進(jìn)入濾砂器（筒）內(nèi)后，形成高速旋轉(zhuǎn)渦流，在離心力作用下，泥漿中的砂粒與泥漿分離，同時(shí)在重力和離心力雙重作用下向下析出，通過(guò)濾砂器（筒）底部的出砂口排出，達(dá)到漿砂分離的目的（如圖3）。分離析出砂后的泥漿，經(jīng)過(guò)濾砂器（筒）頂部的出漿口排出

3、循環(huán)進(jìn)入孔內(nèi)。如此周而復(fù)始，從而達(dá)到快速清孔的目的。3. 濾砂器（筒）的制作3.1. 需要的材料(1 主鋼管：直徑不小于415mm，長(zhǎng)度800mm，壁厚40mm以上。(2 短管（進(jìn)漿管）：外直徑根據(jù)所用高壓泥漿軟管內(nèi)徑選擇，二者應(yīng)相匹配；長(zhǎng)度不小于300mm，壁厚應(yīng)在30mm以上。(3 彎管（出漿管）：直徑同上，彎曲直徑500mm以上，直線段150mm，壁厚30mm以上。(4 連接短管（連接出渣口與球閥）：直徑50mm，長(zhǎng)度100mm，壁厚50mm以上，一端需要有螺絲用于同球閥連接。(5 球閥（控制排渣）：直徑50mm。用于控制出渣速度。(6 鋼筋（支撐腿）：直徑16mm，長(zhǎng)度1000mm。共

4、3根。用作支撐站立。3.2. 制作方法將上述材料按照濾砂器（筒）示意圖（圖2）組裝和焊接即可。需要強(qiáng)調(diào)的是進(jìn)漿管傾角應(yīng)保持2-3度左右傾斜（如圖4），其軸線要同主鋼管橫切面切線平行，且一側(cè)外緣緊貼主鋼管內(nèi)壁（如圖3），以保證進(jìn)入主鋼管內(nèi)部的泥漿可以高速旋轉(zhuǎn)。這是影響濾砂器（筒）濾砂效果的關(guān)鍵因素。主鋼管有500mm長(zhǎng)就可以了，其余300mm應(yīng)間隔抽取掉5-8塊，剩余部分加工成漏斗狀。如果有合適的漏斗材料則更好，直接焊接成型即可。漏斗底口與連接短管是最易磨損的部位，選取的材料壁宜適當(dāng)厚一些，也可以損毀后再行修補(bǔ)。球閥由于開(kāi)合次數(shù)較多，加上流質(zhì)泥砂的磨損，也是易損件。4. 濾砂器（筒）的使用與注意

5、事項(xiàng)(1 不論正循環(huán)還是反循環(huán)，濾砂器（筒）連接時(shí)應(yīng)在泥漿泵之后，并且二者之間的連接軟管盡量短，以保證泥漿的高流速。(2 濾砂器（筒）使用時(shí)應(yīng)保持直立。(3 使用前應(yīng)人工撈除較大的巖渣。較大的巖渣會(huì)加速加劇濾砂器（筒）的磨損，且容易堵塞出渣口。如發(fā)現(xiàn)濾砂器（筒）內(nèi)有較大的巖渣時(shí)，可以停泵將濾砂器（筒）內(nèi)的泥漿全部排出后再行使用。(4 出渣量和出渣速度通過(guò)球閥人工控制，同時(shí)要結(jié)合泥漿損失量適當(dāng)補(bǔ)水。通過(guò)排渣補(bǔ)水，泥漿比重也會(huì)同時(shí)降低，因此排渣速度開(kāi)始時(shí)不宜過(guò)快，防止泥漿比重過(guò)快降低，孔內(nèi)較大的渣砂不能被及時(shí)托帶出來(lái)，造成沉淀物過(guò)多。(5 清孔時(shí)要經(jīng)常變換孔內(nèi)底部管口的位置，保證孔底各部位都能清到

6、。5. 濾砂器（筒）的效果比對(duì)以設(shè)計(jì)直徑1200mm，孔深25m的樁孔為例，充盈系數(shù)按1.1，其容積為25×1.1×(1.2/22 =31.1m3。如果使用3PN泥漿泵清孔，設(shè)計(jì)最大上水量108 m3/h，使用一段時(shí)間后其效率假定為原來(lái)的70%，則實(shí)際上水量為75.6m3/h。理論上孔內(nèi)泥漿循環(huán)一遍需要時(shí)間為：3.1/75.6×60=25（min）。下表（表1）是某工程中兩孔清孔時(shí)使用和未使用濾砂器（筒）的結(jié)果比對(duì)（兩孔情況一致：設(shè)計(jì)直徑1200mm，孔深25m，3PN泥漿泵，測(cè)試前泥漿比重1.25，含砂率8%）：表1累計(jì)清孔時(shí)間（h）使用濾砂器（筒）未使用泥漿比

7、重含砂率（%）泥漿比重含砂率（%）01.2681.25811.1931.22521.141.81.2431.111.17341.090.51.15251.080.31.131.761.07<0.21.121.5121.11.024以上1.080.5圖5 使用與未使用清孔器（筒）清孔泥漿指標(biāo)與清孔時(shí)間曲線通過(guò)表1及圖5可以明顯的看出，使用濾砂器（筒）清孔時(shí)間可以成倍縮短，20多米的孔一般2個(gè)小時(shí)左右完全可以達(dá)標(biāo)（注：該工程受地質(zhì)條件限制，泥漿比重1.15左右即為達(dá)標(biāo)，實(shí)際施工中可根據(jù)具體要求控制排渣速度和補(bǔ)水速度，進(jìn)而控制泥漿比重）。實(shí)際使用中效果非常令人滿意。6. 濾砂器（筒）的缺陷盡管濾砂器（筒）實(shí)際使用當(dāng)中效果非常好，也有其不足之處。比如經(jīng)過(guò)濾砂器（筒）后的泥漿會(huì)損失較大的水頭（壓力）。不過(guò)這種失壓現(xiàn)象可以通過(guò)選用不小于3PN的泥漿泵，加大進(jìn)漿壓力來(lái)解決。相比而言，此缺陷不足為道。7. 結(jié)語(yǔ)利用濾砂器（筒）來(lái)清孔，可以事半功倍，大大縮短清孔時(shí)間，保證清孔質(zhì)量。一個(gè)濾砂器（筒），成本大約300元左右，可以使用多個(gè)工地，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。同時(shí)可以節(jié)約大量人力物力，僅節(jié)約的電力一項(xiàng)就很可觀。尤其是工期緊、場(chǎng)地受到嚴(yán)重限制的工地，此器更有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。目前，此器在山東部分樁基隊(duì)伍中已得到廣泛應(yīng)用，清孔效果好得讓你意想不到。一句話，用了都說(shuō)好。