鉆孔灌注樁中泥漿配制及施工應(yīng)用

姚文青

（邳州遠(yuǎn)通公路工程有限公司，江蘇 邳州 221300）

橋梁樁基施工中鉆孔灌注樁由于具有成樁快、 節(jié)省材料、降低工程造價(jià)、承載力可靠等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。 隨著施工機(jī)械及施工工藝的發(fā)展，以前灌注樁施工的缺點(diǎn)被克服，現(xiàn)在可以做到快速成孔，連續(xù)澆注，工程質(zhì)量明顯提高，質(zhì)量事故顯著減少。本文就邳州沂河大橋樁基施工，依據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，淺談泥漿在鉆孔灌注樁中的作用、泥漿的配制及泥漿泵的選擇，及鉆進(jìn)時(shí)泥漿的調(diào)整控制。

施工中泥漿的重要性往往極容易被忽視，雖然泥漿因素相對(duì)于其它因素對(duì)樁的質(zhì)量的影響較小，但是充分認(rèn)識(shí)它，做到合理選擇，對(duì)于我們樁基的施工是大有好處的。 對(duì)于泥漿的質(zhì)量，施工人員只重視成孔后清孔時(shí)的泥漿檢測(cè)和此時(shí)所要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及規(guī)范要求，其實(shí)我們應(yīng)該全過程地檢測(cè)其指標(biāo)，這對(duì)于加速鉆孔、節(jié)省機(jī)械臺(tái)班、減少坍孔滲漏有著重要意義?！痘A(chǔ)工程》一書中給出了泥漿在鉆孔中的作用：在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力，可防止坍孔；泥漿自孔外滲漏，在鉆進(jìn)過程中由于鉆頭的活動(dòng)，孔壁表面形成一層膠泥，具有護(hù)壁的作用，同時(shí)將孔內(nèi)外水流切斷，能穩(wěn)定孔內(nèi)外水位；泥漿比重大，具有挾帶鉆碴作用，有利于鉆碴的排出。 另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)哪酀{在鉆孔過程也可起到潤(rùn)滑作用，加快鉆進(jìn)速度，冷卻鉆頭。

1 泥漿的配制

施工中由于地質(zhì)條件的復(fù)雜及施工機(jī)械的差異，要根據(jù)地質(zhì)情況、土壤狀況等因素進(jìn)行泥漿的配制。 遵循的原則是具體問題具體分析，因地制宜配制泥漿，并且在鉆進(jìn)過程中應(yīng)及時(shí)調(diào)整其各項(xiàng)指標(biāo)。

1.1 指標(biāo)的選擇

經(jīng)驗(yàn)表明泥漿過稠會(huì)增大鉆頭的阻力， 影響鉆進(jìn)速度，還會(huì)增加孔壁的泥漿附著量， 對(duì)受力不利， 給以后的清孔增加難度；如果太稀，排碴的功能會(huì)降低，護(hù)壁效果也不明顯。 在地質(zhì)條件差的情況下容易坍孔，若遇到砂層可能會(huì)嚴(yán)重失水，因此我們要根據(jù)情況，合理地確定泥漿各項(xiàng)指標(biāo)。 表1 為不同情況下泥漿指標(biāo)的選擇。

表1 泥漿指標(biāo)選擇

施工時(shí)可根據(jù)鉆孔處的地質(zhì)情況、鉆碴大小、泥漿泵的能量、鉆孔直徑和深度等選擇泥漿的比重和粘度。 比重過小的泥漿不能使較大粒徑的鉆碴浮上排出孔外， 因而影響鉆進(jìn)速度甚至導(dǎo)致無法鉆進(jìn)?？妆诖┰缴皩訒r(shí)要嚴(yán)格掌握泥漿的比重，拋片卵石，粘土混合料要適當(dāng)且勿拋量過少造成塌孔，或集中大量拋入而造成吸鉆。如果地層透水性強(qiáng)而漏水則可加入較粗的泥漿。一般比重以1.1～1.3 為宜，當(dāng)直沖擊鉆鉆進(jìn)大卵石層時(shí)，可選擇為1.4 以上，粘度為20s，含砂率小于3%。在較好的粘性土層中鉆孔也可灌入清水，使鉆孔時(shí)孔內(nèi)自造泥漿，達(dá)到固壁效果，調(diào)制泥漿的粘度塑性指數(shù)不宜小于15，粒徑大于0.1mm 的顆粒不宜超過6%。

表2 泥漿性能指標(biāo)

說明:（1）正循環(huán)沖擊鉆孔用上限，人工推鉆、機(jī)動(dòng)蝸桿推鉆、沖抓及反循環(huán)用下限。（2）泥漿砂性大的用上限，粘性大的用下限。 （3）土層本身為粘性土且能在鉆進(jìn)過程中形成合格泥漿時(shí)，可不另備漿料。 （4）采用反循環(huán)鉆、人工推鉆、機(jī)動(dòng)蝸桿推鉆和沖抓鉆鉆進(jìn)時(shí)， 泥漿主要起護(hù)壁作用， 后四項(xiàng)指標(biāo)可以不考慮。在不坍塌的的粘性土層鉆進(jìn)時(shí)，可用清水提高水頭護(hù)壁。（5）地質(zhì)較好、孔徑較小、樁較短，泥漿性指標(biāo)采用下限，反之采用上限。 （6）泥漿靜切力應(yīng)適當(dāng)，若太大流動(dòng)阻力大，砂碴不易沉淀，影響凈化，比重增大。若太小，攜帶和懸浮鉆碴效果不好。因故停鉆時(shí)，鉆碴易下沉造成積碴埋鉆。（7）泥漿失水率小，有利于鞏固孔壁和保護(hù)基巖。 若失水率太大， 在松散和砂巖地層易形成泥餅，而使鉆孔縮徑，在泥巖地層易造成巖石遇水軟化，地層膨脹而塌孔。 （8）泥漿的各種性能指標(biāo)的測(cè)定必須由專職人員進(jìn)行測(cè)試，并要求將測(cè)試結(jié)果及應(yīng)采取的措施書面通知各施工班組。 每次所測(cè)試的時(shí)間、所測(cè)性能數(shù)據(jù)、孔深等必須記錄清楚，并整理成冊(cè)，存檔以便核查。

泥漿黏度大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，在孔壁形成的泥皮較堅(jiān)固，懸浮和攜帶土碴能力較大，但在黏土層鉆進(jìn)時(shí)，黏度過大，影響鉆進(jìn)速度，容易糊鉆頭。因此要按不同的土層，選用合理的泥漿黏度。

1.2 黏土的選擇

最好選用水化快、造漿能力強(qiáng)、相同比重時(shí)黏度大的膨脹土或接近地表經(jīng)過凍融的黏土， 野外鑒定其特征為干燥時(shí)有較高的抗斷性，用手難捏碎；浸濕后有黏滑感，加水?dāng)嚢韬笕菀状瓿芍睆?mm 的細(xì)長(zhǎng)泥條；干土破碎后有堅(jiān)固尖銳斷口，刀切開面光滑，顏色較深，用手指揉搓無砂粒。黏土運(yùn)到場(chǎng)地后攤開、打碎、曬干后使用。

泥漿黏度隨比重增加而增加，比重超過一定額度，黏度提高增快。 配制泥漿前應(yīng)進(jìn)行多種不同比重黏度的對(duì)比試驗(yàn)，了解規(guī)律，選擇適當(dāng)?shù)谋戎嘏c黏度和好黏土，好黏土在相同的比重時(shí)黏度較大，同時(shí)黏度隨比重而增長(zhǎng)的速度較快。

1.3 指標(biāo)確定后經(jīng)試驗(yàn)確定合理的配比

表3 制成不同比重泥漿的干土和水的配比

用來鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)造漿的循環(huán)泥漿，如比重過大，需在漿池內(nèi)加水稀釋或加稀泥漿稀釋時(shí) （不允許在孔內(nèi)直接加清水)，加水或稀泥漿量按下式計(jì)算：

式中，Q1—降低泥漿比重時(shí)需加水量（噸）；V1—原泥漿體積（m3）；g2—原泥漿比重（噸/m3）；g3—水的比重或稀泥漿比重（噸/m3）；g4—稀釋后要求的稀泥漿比重（噸/m3）。

1.4 泥漿的的拌制

人力或機(jī)械攪拌，機(jī)械攪拌使用拌和機(jī)或自制簡(jiǎn)單攪拌設(shè)備，在攪拌機(jī)內(nèi)加入水然后邊攪拌邊投入泡好的粘土。 人力攪拌時(shí)可將碎粘土和水同時(shí)放入制漿池中，浸泡透后用木齒耙攪拌。

1.5 泥漿的循環(huán)和凈化

建立良好的泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)，首先應(yīng)建造沉淀池。 制漿池的容積應(yīng)和孔的體積相匹配。 兩池相通，同時(shí)在孔口到沉淀池之間要有10-20m 左右的沉淀槽，沿途設(shè)置幾個(gè)濾網(wǎng)，在沉淀池口也要設(shè)置濾砂網(wǎng)。 為了保護(hù)泥漿泵不使砂料在循環(huán)過程中進(jìn)入孔內(nèi)，在制漿池設(shè)置濾砂罩防止砂粒進(jìn)入聯(lián)噴頭管道。

2 泥漿泵流量的確定

泥漿泵能量與鉆孔直徑、孔深度、泥漿的性能都有很大的關(guān)系。 在大孔徑深鉆孔灌注樁施工中，泥漿泵能量應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，以求得較恰當(dāng)?shù)牧髁恐怠?如果流量過小，排碴功能不足，孔底沉淀物增多，影響鉆孔的進(jìn)度和灌注混凝土的質(zhì)量。 一般用下式計(jì)算流量：

式中：m—安全系數(shù)即富余量， 一般可取1.2；F—鉆孔截面積（m2），鉆桿所占面積可忽略不計(jì)；δ—鉆碴的粒徑（cm）；K—根據(jù)鉆碴顆料形狀而定的系數(shù)，圓形顆粒35～40，扁平狀或不規(guī)格形狀為25～30；r0—鉆碴顆粒的比重，一般取2.6～2.7；K—輸入鉆孔的泥漿比重與返回孔口泥漿比重的差距，當(dāng)缺乏實(shí)測(cè)資料時(shí)，可取0.01～0.03；r—輸入鉆孔的泥漿或清水的比重；S—最大純鉆進(jìn)速度（分米/秒）。

3 泥漿各種性能指標(biāo)測(cè)定

在橋涵施工技術(shù)規(guī)范中已給出了檢測(cè)方法， 在此不再贅述。

4 結(jié)語

綜上所述，鉆孔灌注樁施工中泥漿的控制貫穿于鉆孔的全過程，直到清孔。 只有認(rèn)真負(fù)責(zé)地控制調(diào)整好，才能保證成孔的質(zhì)量。

[1]中交第一公路局有限公司.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]閆愛民.淺談鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工及應(yīng)注意的問題[J].山西建筑，2003.

[3]曾國(guó)熙.樁基施工技術(shù)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.