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摘要：为了降低桥梁桩基在施工过程中的成桩问题，提升桩基的成桩品质，探讨桩基在高含砂率土层清孔中的重难点以及其改进与运用，并减少类似问题在工程实践中的发生，提高桥梁的整体质量，延长市政工程桥梁的使用寿命。
关键词：桥梁；桩基；高含砂率；清孔
前言
目前，大部分的桥梁桩基钻孔灌注桩都是采用换浆的方法来清孔，其原理是泥浆管连接导管，将泥浆池中已沉淀的泥浆通过泥浆泵加压后再送入已钻好的桩基孔内，加压后的泥浆在流动时能够冲击孔底的沉渣，使孔底的砂、岩粒悬浮上升到护筒孔口，再利用孔口的泥浆泵，将这些悬浮的沉渣输送到沉淀池，沉渣到沉淀池下部沉淀后，上部的泥浆又可以循环利用。此方法有一个弊端，粒径较大的粗砂、岩粒可以顺利在泥浆池沉淀，但还有一些细砂、粉砂由于自身重力过小，在到达泥浆池后无法沉淀，而是又跟着泥浆一直在清孔系统中循环。在工程实践中已经证明，如果不及时处理这些细砂、粉砂，会导致孔底沉渣过厚、孔内含砂率过高、甚至是桩长不够的问题，而桩基乃是桥梁的重中之重，因此如何降低桩基的含砂率、产生社会效益成为本文要探究的要点。
一、工程概况
新建东流港桥位于东流港渠之上，桥梁采用双向六车道建设，桥宽36米，上部构造采用预应力混凝土小箱梁，下部构造为盖梁柱式墩、桩基础；桥墩采用柱式墩、钻孔灌注桩基础；桥台采用桩柱式桥台、钻孔灌注桩基础。
东流港桥所有的桩基都是摩擦桩，桩径为1.5m，桩长为45-49米，从横断面图上可以看出，桩基在成孔的过程中要穿越20多米厚的粗砂和粉砂层。根据我公司多年的桥梁施工经验，黏度和泥浆比重在一定时间内经过循环清孔，可以有效降低其数值，但是含砂率的比例则需要专门细化处理，为此，我项目部采用自己制作滤砂器来处理该问题。
2.1 工作原理
滤砂器构造，其工作原理是利用圆锥体的离心力，从桩基出来的泥浆通过进浆口后，会在锥形筒内形成高速旋转的涡流，在离心力的作用下，泥浆和其携带的悬浮沉渣在锥桶内分离，沉渣通过底部的出渣口排出，泥浆通过上部的出浆口送入泥浆池再进行循环利用。
3.2 材料
滤砂器的主体锥形结构，用现场所使用的钢板卷制而成；进浆口的出浆口的钢管用现场的钢管焊接而成，这里要注意钢管的尺寸不能大于现场所使用的泥浆管的尺寸，避免制作完成后出现泥浆管无法套上的情况，进浆口的钢管与滤砂器的锥形主体的最好带有一定角度，以便形成高速旋转的涡流。进浆口和出浆口与锥形主体结构相连接的地方先用氧割出与钢管相同大小的圆口，然后再利用电焊满焊，避免漏浆损失泥浆压力；滤砂器的支撑结构用现场所使用的钢筋焊接在其上；球阀去五金店购买即可。
2.3 连接
制作完成先敲掉焊渣后，检查进浆口、出浆口与锥形主体结构是否焊接牢固；检查球阀与出渣口的连接是否牢固；主体结构的钢板是否存在孔洞而漏水。由于滤砂器采用的是钢板卷制而成，在接触到泥浆或水源后会产生锈蚀，为了避免影响到其外观，进行重复利用，延长其使用寿命，可以在其表面上刷上一层油漆。
滤砂器的进浆口与桩基的出浆口相连接，滤砂器的出浆口与泥浆池相连接，从桩基里出来的携带大量悬浮颗粒物的泥浆先被滤砂器过滤掉再排进泥浆池。
2.4 使用
按照上图连接完成后，开启泥浆池里的泥浆泵和桩基里的泥浆泵，循环即可，此装置不需要动力，在需要滤砂的时候开启球阀，不需要的滤砂的时候关闭球阀。
三、使用效果
以现场直径为1500mm，桩长49m的两根桩为例，该桩为钻孔灌注桩，使用冲击钻工艺成孔，现场记录了使用滤砂器和未使用滤砂器清孔至达到规范要求所花费的时间，具体时间如下：
表1 使用滤砂器和未使用滤砂器清孔时间对比表
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从上述表格可以看出，使用滤砂器与未使用滤砂器相比，节约了近五倍时间左右，而且使用效果良好，桩基的泥浆比重和含砂率在很短的时间内就降到了规范要求的范围，避免了长时间清孔导致的扩孔、塌孔风险以及各种不确定性因素，节约了现场的人力物力，对工期也有利。
滤砂器在工作的时候完全没有任何噪音，不会对附近居民的生活产生影响；在排沙的时候可以排到专门的储沙区域，等累计到一定量的时候，定期安排车辆转运出去，可以做到施工现场没有任何污染；无需耗电，在施工过程中可以减少电量的消耗，降低施工成本，为企业争取更高的利润；最关键的是除沙效果明显，在施工现场我们只是把桩基的含砂率降到规范允许的范围之内，可以预见的是，使用滤砂器，把含砂率降到1%以内没有任何问题，真正做到了绿色、节能、环保、高效。
四、经验
（1）我们在现场施工时有正循环和反循环两种工艺，无论是用什么工艺，在安装滤砂器时，滤砂器的进浆口和桩基泥浆泵的出浆口之间的泥浆管应该都尽量使用短一些，避免使用过长的泥浆管而损失泥浆压力，无法产生高速涡流，导致滤砂效果不明显；
（2）滤砂器在使用时应用钢筋支撑腿支撑起来竖直放置，效果比滤砂器平躺要好；
（3）滤砂器适合桩基穿越高含砂率土层的桩位；
（4）滤砂器的重量较轻，单人即可搬动，无需机械帮忙，适合移动。
（5）由于较大粒径的沙粒都是通过滤砂器底部的出渣口排出，砂粒通过高速旋转的涡流排出时，会磨损底部的球阀，因此球阀属于易损部位，我们在购买球阀时可以多准备一些，以备不时之需。当滤砂器内的砂过多时，应加大球阀控制，遇到特大粒径砂粒堵塞情况时，应暂时关闭循环系统，拆下滤砂器进行内部冲洗后再进行使用；
（6）在使用过程中我们发现，滤砂器不仅对降低含砂率有效果，而且也能在一定程度上降低泥浆比重和黏度到规范要求范围；
（7）滤砂器不仅对本工程桩基有效果，而且可以推广使用到类似的高含砂率地质情况的工程中去；
（8）滤砂器不需要使用动力，可以节省电量，制作简单，利用泥浆在锥形筒体内的离心转动，巧妙的将泥浆和沉渣分离出来，分离完成后泥浆的各项参数指标也完全符合规范要求。
五、结语
通过在实践中探索的降低桥梁桩基清孔含砂率的方法，虽然技术难度不大，但在市政桥梁建设中具有很强的实用性，它不仅在本工程的高含砂率土层中可以使用，同样可以推广使用到具有类似地质情况的地层中去。从多年的工程实践中我们知道，市政桥梁工程的施工工艺永无止境，依然还有广阔的提升空间，在施工过程中以质量为目标，就能想到更多的解决办法、不断提升桥梁施工技术的高度。我们要精雕细琢，精细化施工每一个部位、每一道工序，才能打造出安全、美观、实用性高的工程。
参考文献：
[1]涂意美，牛剑锋．除砂器在钻孔灌注桩施工中的应用[J]．建筑知识：学术刊，2010．
[2]张学强，鄢泰宁.旋流除砂机理研究及自动旋流除砂器的开发[J]．探矿工程：岩土钻掘工程，2008．