PHP泥漿在樁基施工時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)控制

岳 磊 劉 輝

(1.河北大地建設(shè)科技有限公司，石家莊市050021; 2.河北燕都房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，石家莊市050021)

PHP泥漿全稱(chēng)為聚丙烯酰胺不分散低固相泥漿。它能使鉆渣處于不分散的絮凝狀態(tài)，易于清除，從而保持泥漿的不分散，低固相，低比重，高粘度的性能。在樁基礎(chǔ)施工時(shí)，該泥漿在鉆孔中起到保護(hù)孔壁、攜帶鉆渣、冷卻潤(rùn)滑鉆頭、提高鉆進(jìn)速度、延長(zhǎng)鉆機(jī)壽命、保證成孔質(zhì)量、密實(shí)混凝土等作用。

在樁基礎(chǔ)施工時(shí)，PHP泥漿性能控制以及質(zhì)量好壞，對(duì)樁基能否正常成孔，混凝土能否正常澆注，以及樁基施工工期具有決定性的影響。

1 原材料的控制

制漿的原材料主要為:(1)膨潤(rùn)土:該泥漿原料粘質(zhì)土的性能要求比較高，一般選用塑性指標(biāo)數(shù)大于25，粒徑小于0.074mm，粘粒含量大于50%的粘質(zhì)土制漿;制漿用土質(zhì)量很重要，土樣自身含砂率直接決定了孔中循環(huán)泥漿指標(biāo)和清孔泥漿指標(biāo)的優(yōu)劣。(2)水:取水時(shí)要求水質(zhì)好，PH為8.1 ～8.5。(3)堿粉:即工業(yè)碳酸鈉(Na2CO3)，其作用是可使PH增大到10，從而增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量。同時(shí)，能提供Na+對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理。(4)聚丙烯酰胺:此為高分子聚合物，分子量為1500～1800萬(wàn)，既可單獨(dú)拌制泥漿，又可作為膨潤(rùn)土泥漿中的摻加劑，提高泥漿的黏度，降低含砂率。

2 基漿控制

由于膨潤(rùn)土的充分水解需要一定的時(shí)間，在鉆機(jī)開(kāi)鉆之前必須提前24h造好所需用泥漿。在鉆孔前要準(zhǔn)備足夠的泥漿，其數(shù)量按公式(1)計(jì)算。

式中:M—每立方米泥漿所需原料的質(zhì)量(t);V—每立方米泥漿所需原料的體積(m3);P1—原料的密度(t/m3);P2—要求的泥漿密度;

一個(gè)孔的泥漿總量應(yīng)考慮泥漿充滿(mǎn)鉆孔與泥漿池，還要考慮鉆孔的擴(kuò)孔系數(shù)。

基漿的制造有以下幾步:

(1)先將一定量的水加入護(hù)筒，再按一定的比例加入膨潤(rùn)土，用空氣壓縮機(jī)攪拌30min，使膨潤(rùn)土顆粒充分分散，再加入一定比例的純堿。1m3新漿中水，膨潤(rùn)土和純堿的用量分別為968kg，58kg，3.194kg。(2)水解PHP:由于選用的PHP為非速容水解型，在使用前要現(xiàn)場(chǎng)提前水解，水解2～3d后才能使用。(3)PHP泥漿的配制:在原漿中加入一定比例的PHP使兩者充分?jǐn)嚢杌旌?。PHP用量根據(jù)實(shí)際測(cè)試的泥漿指標(biāo)而定，一般情況下每立方米原漿中加入0.484g。PHP參量一般為泥漿的0.003%。PHP參量是否正確，可以從現(xiàn)場(chǎng)情況判斷:PHP若不足泥漿相對(duì)密度控制不佳，泥漿呈紅黃色;PHP過(guò)多，泥漿即刻變成清水，水土分層;PHP量合適時(shí)，泥漿顏色發(fā)白，似嫩豆腐。新制的泥漿要遮蓋好，以免在沖洗平臺(tái)時(shí)受到污染。

基漿的技術(shù)指標(biāo)如下:

酸堿 度:10～12;濃度(比重):＜1.04;黏 度:26～35S;膠 體率:100%;失水量:10ml/30min;泥皮厚:≤1.0mm;含 砂率:＜0.5%。

3 鉆進(jìn)過(guò)程中泥漿性能指標(biāo)控制

對(duì)泥漿性能指標(biāo)控制尤為重要，它關(guān)系到鉆進(jìn)進(jìn)尺與成孔質(zhì)量。泥漿的抽檢頻率為每2h一次，若泥漿指標(biāo)不符合要求則停止鉆機(jī)進(jìn)尺進(jìn)行調(diào)漿，直至泥漿達(dá)到要求為止。

在現(xiàn)場(chǎng)主要對(duì)相對(duì)比重，黏度，含沙率和PH值這4個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行控制:

(1)相對(duì)密度這是鉆進(jìn)過(guò)程中一重要參數(shù)。泥漿的相對(duì)密度增大時(shí)，在鉆進(jìn)中對(duì)孔壁的側(cè)壓力也增大，孔壁也越穩(wěn)定，懸浮攜帶鉆渣能力也越大。但相對(duì)密度過(guò)大的泥漿其失水量也相應(yīng)增大，孔壁上的泥皮也厚，這就增大了泥漿原料的消耗，而且會(huì)給清孔與混凝土的灌注帶來(lái)困難。同時(shí)，其密度的增大意味著泥漿中的固體顆粒含量加大，就會(huì)對(duì)鉆具產(chǎn)生較大磨損，更重要的是降低了鉆進(jìn)的速度。在鉆進(jìn)中泥漿的相對(duì)密度控制在1.1～1.2間。泥漿的相對(duì)密度若是過(guò)大，則需往孔中加入基漿或是停止鉆進(jìn)進(jìn)行降沙處理。在施工中一般不存在相對(duì)密度偏小的現(xiàn)象，因?yàn)橹灰履酀{一參與鉆進(jìn)，其就必定攜帶一定的鉆渣。檢測(cè)的泥漿取從孔內(nèi)出來(lái)的泥漿而不是經(jīng)過(guò)泥漿凈化器的泥漿，這才能真實(shí)反映出孔內(nèi)泥漿的性能。

泥漿相對(duì)密度采用比重儀測(cè)定，其方法如下:將要測(cè)定的泥漿裝滿(mǎn)泥漿杯，加蓋并洗凈從小孔溢出的泥漿，然后置于支架上，移動(dòng)游碼，使杠桿呈水平狀態(tài)(氣泡處于中央)，讀出所示刻度，即為泥漿的相對(duì)密度。比重儀要經(jīng)常校正，校正時(shí)用清水代替泥漿，此時(shí)讀數(shù)為零時(shí)說(shuō)明比重儀正確，否則就要重新校正。

(2)黏度 它是鉆孔過(guò)程中的另一重要參數(shù)。一般控制在24s～28s為宜。因?yàn)槟酀{具有較大的粘度，一方面有利于降低失水，穩(wěn)定孔壁，防止塌孔和縮徑等孔內(nèi)事故，另一方面可增大泥漿懸浮攜帶鉆渣鉆屑的能力，降低孔底沉渣，確保成樁質(zhì)量。黏度大的泥漿產(chǎn)生的孔壁泥皮厚，對(duì)防止翻砂與阻隔滲漏有利，對(duì)懸浮攜帶鉆渣的能力強(qiáng)。但黏度過(guò)大的泥漿容易糊鉆，影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿的凈化困難，從而影響鉆進(jìn)速度;若黏度偏小則鉆渣不易懸浮，泥皮薄，對(duì)滲漏不利。

工地用標(biāo)準(zhǔn)漏斗黏度計(jì)測(cè)定黏度，其方法如下:用兩端開(kāi)口杯分別量取200ml和500ml泥漿，通過(guò)濾網(wǎng)濾去大的砂粒后，將700ml泥漿均注入漏斗，然后從漏斗中流出，流滿(mǎn)500ml量杯所需時(shí)間即為泥漿的黏度。標(biāo)準(zhǔn)漏斗黏度計(jì)要定期校正，其方法為在漏斗中注入700ml清水，流出500ml，所需時(shí)間應(yīng)是15s，如果偏差超過(guò)1s，則漏斗黏度計(jì)要校正。

(3)含沙率 泥漿的含沙量大時(shí)，會(huì)降底黏度，增加沉淀，容易磨損泥漿泵和鉆錐等;特別是若突然停鉆而鉆頭沒(méi)有提升一定高度，則很容易造成埋鉆事故。若是在終孔后含沙量沒(méi)有降下來(lái)就開(kāi)始提鉆，經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的沉淀，孔底的沉渣量會(huì)積多而超出規(guī)范要求，則必須二次清孔。在鉆進(jìn)中的含沙量不超過(guò)4%，否則就認(rèn)為是超標(biāo)，必須處理?，F(xiàn)場(chǎng)施工中，在沙層鉆進(jìn)時(shí)一般為3%，在黏土層鉆進(jìn)是其含沙量往往只有0.8%左右。

現(xiàn)場(chǎng)的含沙率用含沙計(jì)測(cè)定。測(cè)量時(shí)取50ml的出孔泥漿倒進(jìn)含砂計(jì)，然后加入450ml清水，將儀器口塞緊，搖動(dòng)1min，使泥漿與水混合均勻，再通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)倒出，使沙全部沉積在過(guò)濾網(wǎng)上，用清水把過(guò)濾網(wǎng)上的沙全部沖回含沙率計(jì)，將儀器靜置2min，儀器下端沉淀物的體積乘2就是含沙率(%)。

(4)PH值 PH值一般為8～10，這時(shí)黏土顆?？蛇M(jìn)行分散，水分子進(jìn)入黏土內(nèi)部使其膨化，顆粒表面形成一層吸附性水化膜，相當(dāng)于增加了泥漿的固相成分，使失水量小，能較快形成薄而堅(jiān)韌的泥皮，因此這種泥漿的固壁性能好。水化膜還可以阻止粗土顆粒黏結(jié)在一起而沉淀，因而增加了泥漿的穩(wěn)定性與膠體率。如果PH過(guò)小，失水率會(huì)急劇上升;PH值過(guò)大，則泥漿濾液將滲透到孔壁的表面軟化，黏土顆粒之間的凝聚力減弱，造成裂解而使孔壁坍塌。如果PH過(guò)小，往泥漿中加入純堿即可，但加入時(shí)不要一次性全部加入，而要分批小量，這樣才能使泥漿的PH均勻一致。

PH值現(xiàn)場(chǎng)用PH試紙測(cè)定。從孔內(nèi)取出所測(cè)泥漿，用干燥的手指撕下一張PH試紙片，往泥漿中一插后迅速提出(注意不要讓紙片在泥漿中停留)，然后與標(biāo)準(zhǔn)顏色對(duì)照試紙的顏色即可讀出泥漿的PH值。

以上4個(gè)檢測(cè)指標(biāo)是相輔相成，不是單獨(dú)孤立的，泥漿性能中若有一個(gè)指標(biāo)達(dá)不到要求，就會(huì)影響其他的性能指標(biāo)不符合。如比重這一指標(biāo)若不合格而偏大，其含沙率則必定偏大。因?yàn)樵谀酀{的成分中主要是黏土水化后的土質(zhì)顆粒，其比重較輕。若泥漿中含有大量的沙性鉆渣，由于沙的比重大于土質(zhì)顆粒，泥漿比重檢測(cè)值必定偏大。因此在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)泥漿時(shí)比重與含沙量中有一樣不合格，必定導(dǎo)致這兩指標(biāo)都超標(biāo)。還有含沙的大小也影響泥漿的黏度。如果泥漿中含沙多，則單位泥漿中的土質(zhì)顆粒少，而泥漿的黏度大小直接取決于土質(zhì)顆粒，因此泥漿的黏度也相應(yīng)的降低。但這不是必然的因果關(guān)系，因?yàn)槟酀{黏度的大小還與膨潤(rùn)土是否充分水解有關(guān)，如果泥漿中的土質(zhì)沒(méi)有充分水解，其黏度也會(huì)降低，新造的基漿要經(jīng)過(guò)24h后才能使用就是這原因。

4 鉆進(jìn)中的泥漿控制

(1)嚴(yán)禁直接往孔內(nèi)倒膨潤(rùn)土。在施工中操作工人為了省造漿的工作量，會(huì)不按操作要求施工，當(dāng)孔內(nèi)需要泥漿時(shí)，就直接往鉆孔內(nèi)倒膨潤(rùn)土與清水，利用鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)造漿。這樣操作帶來(lái)的后果是泥漿不合格，更嚴(yán)重的是結(jié)塊的膨潤(rùn)土沉入孔底而把鉆頭糊住。

(2)所造基漿要靜置24h后才能使用。在鉆進(jìn)過(guò)程中往往由于用來(lái)儲(chǔ)存泥漿的護(hù)筒不能滿(mǎn)足要求，只能等護(hù)筒內(nèi)的泥漿用完后繼續(xù)造漿，循環(huán)利用護(hù)筒。所造的新泥漿要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間膨化水解后才能使用，不能一造好新泥漿就直接抽往鉆孔內(nèi)。因?yàn)樵阢@進(jìn)中孔內(nèi)大量的鉆渣需要利用泥漿從孔底攜帶上來(lái)，這就需要泥漿具有一定的稠度;沒(méi)有經(jīng)過(guò)靜置膨化的泥漿根本就無(wú)稠度可言，在鉆進(jìn)中使用這樣的泥漿，鉆渣無(wú)法上浮而停留在孔底，造成鉆進(jìn)吃力，嚴(yán)重的造成堵管與埋鉆。同時(shí)，對(duì)孔壁的保護(hù)作用也差，容易導(dǎo)致塌孔。

(3)不同的地層相應(yīng)地調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)泥漿指標(biāo)。由于不同的施工場(chǎng)地地質(zhì)條件不同，地層的變化在很大程度上影響施工。對(duì)于不同的地層情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)資料，相應(yīng)的調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)是施工中必不可少的環(huán)節(jié)。鉆頭在砂層中時(shí)，尤其是在中粗砂及砂礫層時(shí)，要適當(dāng)?shù)脑黾幽酀{的黏度以及增大其相對(duì)密度。因?yàn)樵谏皩悠錆B透性較大，失水量多，采用黏度大密度大的泥漿可以減少砂層的失水量，增大孔壁的穩(wěn)定性。而在亞黏土層中鉆進(jìn)時(shí)則要減少泥漿的黏度，因?yàn)樵诖藢又秀@進(jìn)時(shí)，黏土參與了造漿而增大了泥漿 的黏度，此時(shí)如果泥漿黏度過(guò)大則容易引起糊鉆。泥漿黏度的大小可以通過(guò)膨潤(rùn)土或PHP量的多少來(lái)調(diào)整。

(4)在鉆進(jìn)中如有漏漿現(xiàn)象也需要調(diào)整泥漿性能。如果漏漿不嚴(yán)重，可調(diào)大泥漿的黏度，通過(guò)泥漿的自身滲透來(lái)將漏漿的小縫隙堵住。如果通過(guò)調(diào)整泥漿黏度達(dá)不到目的，則在泥漿中加入一定量的鋸木灰與水泥，通過(guò)鋸木灰與水泥的粘結(jié)將縫隙堵住。

5 終孔后的泥漿控制

如果樁基終孔后不存在第二次清孔，這就要求清孔后的泥漿必須滿(mǎn)足各項(xiàng)性能指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)泥漿的性能控制必須嚴(yán)格到位。如果泥漿含沙量過(guò)大，則經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的沉淀后孔底沉渣厚度會(huì)超出規(guī)范要求而必須第二次清孔;如果比重與黏度過(guò)大，則在灌注混凝土?xí)r給翻漿帶來(lái)困難;如果PH不符合要求，則孔壁容易破壞引起塌孔。

由于鉆進(jìn)中的泥漿與終孔后的泥漿性能要求不一致，樁基終孔后存在調(diào)漿過(guò)程。在鉆進(jìn)中的泥漿含沙率不大于4%，密度為1.10～1.20，黏度為24～28S，PH為8～10;終孔后的泥漿要求為含沙率不大于0.5%，密度為不大于1.10，黏度為20 ～24S，PH為8 ～9;因此終孔后的調(diào)漿主要是降含沙率。調(diào)漿所需要的時(shí)間取決于在鉆進(jìn)中泥漿性能的好壞，如果在鉆進(jìn)中泥漿的含沙量低，則此時(shí)調(diào)漿的時(shí)間就短，否則時(shí)間就長(zhǎng)。樁基施工時(shí)，為防止泥漿在經(jīng)過(guò)鉆機(jī)提鉆，下放鋼筋籠后在灌注混凝土前這段時(shí)間有沉渣沉到孔底而影響成樁質(zhì)量，按照《樁基施工指導(dǎo)操作作業(yè)書(shū)》的要求，在終孔泥漿調(diào)好后往孔底壓入5m～10m的新泥漿，實(shí)踐中，由于孔底的新漿在鉆機(jī)提鉆時(shí)受到鉆頭的擾動(dòng)而隨著鉆頭上浮(其密度小于清孔泥漿)，不壓入新漿，通過(guò)嚴(yán)格要求清孔泥漿也同樣能達(dá)到樁無(wú)沉渣的要求。

由于PHP泥漿價(jià)格比較昂貴，但其性能較穩(wěn)定，故在施工中可循環(huán)利用。即成孔后的泥漿在灌注混凝土?xí)r用泥漿水泵抽出來(lái)儲(chǔ)存在護(hù)筒內(nèi)為下一根樁鉆進(jìn)時(shí)使用。但成孔內(nèi)的泥漿上面5m與最下面5m不能再循環(huán)利用。上面的泥漿在鉆機(jī)清洗時(shí)滲有大量的清水，最下面的泥漿與混凝土混合在一起，同時(shí)堿性太強(qiáng)，故這兩樣泥漿要拋棄不再利用。隨著泥漿使用次數(shù)的增多，泥漿質(zhì)量會(huì)逐漸降低，故循環(huán)使用的泥漿經(jīng)過(guò)幾個(gè)孔的使用后要全部清除。如果泥漿在終孔清孔時(shí)含沙量降不下去，或清孔泥漿在符合要求時(shí)花費(fèi)的時(shí)間比以往的要長(zhǎng)時(shí)，此時(shí)的孔內(nèi)泥漿就不能再利用。一般新的泥漿在經(jīng)過(guò)4個(gè)孔的利用后就要丟棄不用。

6 結(jié)束語(yǔ)

PHP泥漿施工性能是一流的，但其成本也較昂貴。在施工過(guò)程中如何充分利用其性能優(yōu)點(diǎn)而降低其生產(chǎn)成本，做到投入與產(chǎn)出比最小，這就要求現(xiàn)場(chǎng)控制有理，有利，有節(jié)。PHP泥漿的現(xiàn)場(chǎng)控制，直接影響樁基的成孔質(zhì)量及其成孔時(shí)間的長(zhǎng)短，在施工中如現(xiàn)場(chǎng)控制得力，使其工作性能充分發(fā)揮，對(duì)樁基成孔質(zhì)量與成孔速度是一項(xiàng)強(qiáng)有力的保障，同時(shí)樁基的成孔成本也會(huì)降低。如果現(xiàn)場(chǎng)控制不理想，PHP泥漿的優(yōu)越性沒(méi)有充分體現(xiàn)，則會(huì)影響成樁質(zhì)量與成樁成本。