气举反循环清孔在100m级防渗墙施工中的应用
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[摘要] 气举反循环清孔技术是一门实用性很强的应用技术，通过在旁多水利枢纽左岸坝基防渗墙工程100m级防渗墙槽孔实施气举反循环法清孔，摸索积累了一点施工经验，解决了100米级防渗墙清孔技术难题，有效的减少了孔底淤积，降低了槽孔内泥浆的含砂量及泥浆比重，对于超深防渗墙混凝土顺利浇筑有很大的促进作用。
[关键词] 气举反循环清孔100m级防渗墙泥浆
1工程概况
旁多水利枢纽工程位于拉萨河流域中游，是拉萨河干流水电梯级开发的龙头水库，迄今为止是自治区最大的水利枢纽工程。工程为Ⅰ等大⑴型工程，以灌溉、发电为主，水库总库容12.3亿m3，电站装机容量16万kw，灌溉面积67万亩。
旁多水利枢纽大坝基础处理工程混凝土防渗墙是目前我国在建防渗墙施工中规模最大、墙体最深、难度最大的地下防渗墙工程，具有世界级难度，多项技术要求都超过了现行规范标准。
旁多水利枢纽左岸坝基防渗墙工程主要特征如下：防渗墙墙体厚度1.0m，成墙最大深度为131.1m，墙体混凝土等级为下部C30、上部C20。
2深槽清孔特点及方法选择
目前国内防渗墙施工常用的清孔方法有抽筒法和泵吸法两种。抽筒法清孔主要是采用抽筒将孔内泥浆不断抽送至槽孔外面，在采用抽筒进行清孔换浆作业时，每单元槽段各个槽孔均进行抽筒清孔换浆，弃掉槽孔内不合格泥浆，加入新鲜泥浆进行中和并净化，此种清孔方法具有工效低、浪费泥浆、不利于环境保护等弊病。特别是深槽采用抽筒法清孔效果很差，含砂量及比重居高不下，即便是在清孔换浆作业结束后短时间内勉强达到合格指标，却在经过一段时间沉淀后远远超过合格指标，并且淤积厚度也随之增加。泵吸法清孔主要是利用砂石泵的吸力将孔底的沉淀吸出，对于超深防渗墙来说，因砂石泵扬程、排浆量等限制很难取得良好的清孔效果。
经过综合分析，确定超深防渗墙槽孔清孔换浆选择采用抽筒法和气举反循环法清孔相结合的方式进行清孔。
3 气举反循环法工作原理及设备选择
气举反循环法清孔是借助空压机输出的高压风进入排渣管经混合器将液气混合，利用排渣管内外的密度差及气压来升扬排出泥浆并携带出孔底的沉渣，排出的泥浆通过泥浆净化器筛分过滤后循环利用。
采用的主要设备是12m3空压机、ZX-200型泥浆净化器、排渣管（Ф150mm）、高压风管（Ф25mm）。
ZX-200型泥浆净化器是防渗墙清孔专用的泥浆净化设备，通过管路与排渣管连接使泥浆以闭路方式循环。其泥浆处理能力达200m3/h，对74μm以上的颗粒净化效率达90%以上，有利于节约泥浆，并减少环境污染。
4 气举反循环法清孔施工
在防渗墙造孔验收合格后方可进入下一道施工工序清孔换浆作业。首先采用抽筒法对每个槽孔进行清孔换浆作业，将槽孔孔底沉积物置换出来，直到槽孔内无粘稠浓泥浆及大量钻渣被抽出为止，。机组自检复测孔底淤积厚度小于50cm并直观看到没有大颗粒碎石后，进入清孔最主要的工序，即气举反循环法清孔。
气举反循环清孔排渣施工示意见图1。
图1 气举反循环法示意图
4.1气举反循环法清孔实施过程
首先按槽孔孔深确定排渣管需要的数量，检查空压机及泥浆净化装置运行情况是否良好，首次下设时下设在单元槽最浅的槽孔内，下设深度按照槽孔深度的2/3控制，也就是说初次下设排渣管的深度为该孔的2/3处，按照出渣情况上下可进行适当的做出调整，根据出渣量的逐渐减少慢慢的下放排渣管，加大风压。
先把泥浆净化器与排渣管连接，排渣管采用螺栓连接方式下设到槽底。再利用空压机接送风管把压缩空气送到排渣管底部。空压机把高压风送到槽深处排渣口附近将液气混合，利用排渣管内外的密度差及气压来升扬排出泥浆并携带出孔底的沉渣，从槽孔底升扬起的泥浆经泥浆净化器振动筛充分筛分后经回浆管回到槽孔内。这样就把细砂土及其他杂质从泥浆里分离出来，达到了防渗墙槽段清孔的目的。
4.2气举反循环法清孔顺序
气举反循环法清孔时按照施工步骤，由钻机或吊车提升排渣管在槽孔主、副孔位依次进行，如槽底沉淀过多，则反复清孔。槽底含砂量较高的泥浆经泥浆净化机进行处理后返回槽孔，直到净化机的出渣口不再筛分出砂粒为止。槽孔孔底高差较大时，清孔应由高端向低端推进，一个单孔清孔结束后，移动钻机及排渣管，逐孔进行清孔。该方法清孔过程中，由于沉积在个别槽孔深孔孔底的粉细砂较密实，孔底沉淀的粉细砂较厚时，没有经过搅动根本无法除掉时，冲击钻机组配合综合机人员在槽孔内下入钻头不断搅动孔底沉积物，以彻底清除沉渣。
根据清孔结束前泥浆取样的测试结果，确定需换泥浆的性能指标和换浆量。用膨润土泥浆置换槽内的混合浆，换浆量一般为槽孔容积的1/3～1/2。
换浆量根据成槽方量、槽内泥浆性能和新制泥浆性能综合确定。换浆在槽孔的主、副孔位依次进行，钻机的移动方向从远离回浆管的一端至靠近回浆管的一端，并通过输浆管向槽孔输送新鲜泥浆。槽底抽出的泥浆通过回浆沟进入回浆池，成槽时再作为护壁浆液循环使用。
4.3气举反循环法清孔结束验收标准
清孔验收设计要求：孔底淤积厚度小于10.0cm；泥浆取样自孔底以上0.5m处，泥浆比重
清孔结束前在回浆管口取样,测试泥浆的性能，其结果作为换浆指标的依据。清孔换浆结束1h后，在槽孔内取样进行泥浆试验，如果达到结束标准，即可结束清孔换浆的工作。
清孔换浆结束经验收合格后进行下一道工序的作业。槽孔应在清孔验收合格后4h内浇筑混凝土，若因需要下设预埋管而不能按时浇筑时，应重新按以上标准的规定进行检验，必要时按要求再次进行清孔换浆。
4.4气举反循环法清孔注意事项
1、采用气举反循环法清孔时，排渣管应连接牢固，螺栓连接好，避免因排渣管脱落而耽误清孔；
2、气举反循环法清孔注意槽孔内杂物，如编织袋、手套等物品吸入排渣管内发生堵塞；
3、合理控制空压机出风口的压力，以免对较浅槽段清孔时因压力过大而将槽孔孔壁破坏。
4.5气举反循环法清孔质量情况
旁多水利枢纽左岸坝基防渗墙工程100m深度以上槽孔采用气举反循环法清孔质量情况见表1。
表1旁多水利枢纽左岸坝基100m级防渗墙清孔验收成果表
通过上表可以看出，本工程实施气举反循环法清孔，能够大大降低槽孔内泥浆的含砂量，有效减少孔底淤积，并降低泥浆比重，清孔质量优良。在一、二期槽接头管、预埋灌浆管、浇筑导管下设完毕后复测孔底淤积时，测锤与基岩接触的手感良好，泥浆各项指标均满足设计及规范要求，为深槽混凝土顺利浇筑打下了坚实的基础。
5 结语
气举反循环清孔技术是一门实用性很强的应用技术，通过在旁多水利枢纽左岸坝基防渗墙工程100m级防渗墙槽孔实施气举反循环法清孔，摸索积累了一点施工经验，解决了100米级防渗墙清孔技术难题，有效的减少了孔底淤积，降低了槽孔内泥浆的含砂量及泥浆比重，保证了清孔质量，对于超深防渗墙混凝土顺利浇筑有很大的促进作用。
作者简介：
陈斌，男，葛洲坝集团基础工程有限公司，工程师