鉆孔液在旋挖鉆鉆孔施工中的應(yīng)用

馮 志 宏

(山西省公路局大同分局，山西 大同　037006)

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鉆孔液在旋挖鉆鉆孔施工中的應(yīng)用

馮 志 宏

(山西省公路局大同分局，山西 大同037006)

結(jié)合工程實例，介紹了鉆孔液在旋挖鉆鉆孔施工中的優(yōu)勢，簡述了新型鉆孔液的適用范圍及工藝原理，并闡述了其施工工藝流程及操作要點，提出了施工的質(zhì)量、安全、環(huán)?？刂拼胧赋鲢@孔液具有工期短、質(zhì)量高、成本低等特點，值得推廣應(yīng)用。

鉆孔液，樁基礎(chǔ)，旋挖鉆，環(huán)保

傳統(tǒng)的鉆孔樁基礎(chǔ)施工中泥漿主要用于潤滑、護(hù)壁、攜帶鉆渣，泥漿的作用較為明顯，但也有一定的弊端。例如，泥漿比重不容易控制，在實際鉆孔中泥漿比重調(diào)節(jié)不好，容易造成塌孔等問題；泥漿在成孔后需要較長的時間靜置鉆渣才能沉淀，且一次清孔過后沉渣清理不完全，需要二次清孔；施工時，泥漿流到孔樁周邊，造成泥濘；后期泥漿的處理，工程量較大。為解決上述問題，引進(jìn)鉆孔液用于旋挖鉆孔樁基施工，現(xiàn)將該工法簡單介紹。

1　工程概況

本工程位于山西省大同市，國道208線金家灣至秀女河段改建工程，上跨湖大鐵路分離式立交橋。新建橋為4×20 m連續(xù)箱梁橋，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。數(shù)量表見表1。

表1　鋼筋混凝土鉆孔灌注樁數(shù)量

其中第二跨跨越湖大鐵路，相交的鐵路為單行重車線，電氣化鐵路。

在勘探深度范圍內(nèi)(地表以下40 m)的土層主要由第四系上更新系統(tǒng)沉積的砂礫與粉質(zhì)粘土等組成。地下水埋藏較深，大于15 m。

本工程開始便引入鉆孔液進(jìn)行施工，采用1臺旋挖鉆施工，鉆孔施工過程順利，經(jīng)對樁的完整性檢測均為Ⅰ類樁。

2　特點

經(jīng)現(xiàn)場試樁實驗表明，新型鉆孔液較傳統(tǒng)泥漿有以下優(yōu)勢：

1)鉆孔液在配制好以后，靜置較短的時間，會形成膠體能凝聚成膠凝狀物質(zhì)，粘附于孔壁，能維持孔壁穩(wěn)定防止塌孔。

2)鉆孔液中的大分子物質(zhì)能與粘土等形成氫鍵，因吸附架橋而絮凝，能強(qiáng)化固液分離過程，加速沉渣的沉淀。事實證明，在本次鉆孔第一次完成后1 h對鉆孔的沉渣進(jìn)行測量，沉渣厚度20 cm，此后基本再無沉渣。

3)由于鉆孔液能快速固液分離，在鉆頭提離孔口后，鉆孔液迅速流下鉆機(jī)能快速到渣，節(jié)省時間。此外鉆渣堆積到地面后無殘余的水分流出，施工現(xiàn)場較為整潔。

4)無污染，不產(chǎn)生廢泥漿，可循環(huán)使用，環(huán)保。

3　適用范圍

傳統(tǒng)上，使用旋挖鉆鉆孔的樁基，使用膨潤土護(hù)壁，在此都能改用鉆孔液代替，本辦法適用廣泛。

4　工藝原理

鉆孔液又名鉆井泥漿，是線狀高分子聚合物,高性能泥漿，分子量在300萬～2 500萬之間,固態(tài)為白色粉顆,液態(tài)為無色粘稠膠體狀,易溶于水，溶于水后靜置會形成粘稠狀液體，膠體率在95%以上。用于泥漿護(hù)壁鉆孔工藝，主要作用在于保護(hù)樁孔壁穩(wěn)定和絮凝鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的土、砂子以及其他雜質(zhì)。

5　施工工藝流程和操作要點

5.1施工工藝流程

鉆進(jìn)施工流程圖見圖1。

5.2施工操作要點

1)施工準(zhǔn)備。設(shè)置一個泥漿池，供應(yīng)3個～4個軸的樁基施工。泥漿池的大小根據(jù)樁基的大小確定，一般情況下，泥漿池的實際儲漿量比一個樁基的體積要大，便于不間斷的供漿和灌注混凝土?xí)r漿液的回流。

將清水注入泥漿池后，用20%氫氧化鈉(又名燒堿、火堿或片堿)溶液調(diào)節(jié)水的pH值在8～10之間。

將循環(huán)泵打開，進(jìn)行自循環(huán)后，通過泵出水管口加入本產(chǎn)品，要求慢慢均勻加入，一般砂層加量為2.5(即100 m3水中加入本產(chǎn)品25 kg)，后用空壓機(jī)攪拌1 h，用工程漏斗測定溶液的粘度到30 s左右即可滿足一般工程地質(zhì)(一般情況下手感稍有粘度起線絲狀即可，特殊地質(zhì)根據(jù)實際情況而定)。

若粘度高于30 s，可直接加水稀釋：若粘度小于30 s，可能是由于攪拌時間不夠，需延長攪拌時間，如果仍達(dá)不到粘度，可打開循環(huán)泵自循環(huán)后通過出水口補(bǔ)充本產(chǎn)品，并再用空壓機(jī)攪拌1 h左右，鉆孔液配制后，性能指標(biāo)滿足：比重1.00～1.02，粘度：一般為17 s～20 s，pH值為8～10，含砂率小于2%。

2)用量。一般情況下比例按0.01%～0.1%配制，根據(jù)現(xiàn)場實地情況試驗確定配合比例，參考指標(biāo)見表2。

表2　參考指標(biāo)

3)鉆進(jìn)。鉆機(jī)就位前，對鉆機(jī)主要設(shè)備進(jìn)行檢查和維修。旋挖鉆機(jī)就位后，其垂直度采用鉆機(jī)自身的垂直檢驗測裝置控制，并輔以人工鉛垂90°兩個方向同時矯正垂直精度。鉆斗中心與鋼護(hù)筒中心位置的偏差不得大于2 cm。

鉆進(jìn)過程中，邊鉆進(jìn)邊注入泥漿，使泥漿面始終距護(hù)筒頂不大于0.5 m，同時經(jīng)常檢查泥漿比重及沉淀厚度，如有超標(biāo)應(yīng)進(jìn)行及時處理。

由于旋挖鉆機(jī)將孔內(nèi)土壤直接挖出，鉆進(jìn)速度較快，為及時調(diào)整鉆孔液相對密度，在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)有專人對地質(zhì)狀況進(jìn)行檢查，調(diào)整加入鉆孔液的時機(jī)和數(shù)量[1]。

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求時，要對孔深、孔徑、孔位和孔形等進(jìn)行檢查，確認(rèn)滿足設(shè)計要求后，填寫終孔檢查證，并經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可，方可進(jìn)行清孔和灌注水下混凝土的準(zhǔn)備工作。

4)清孔。鉆孔達(dá)到設(shè)計高程，質(zhì)量符合要求后，應(yīng)立即進(jìn)行清孔。清孔采用換漿法，將孔內(nèi)懸浮鉆渣較多的泥漿替換出來。清孔后泥漿應(yīng)符合指標(biāo)要求。

5)混凝土灌注。水下混凝土的灌注必須按JTJ 041—2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。

首批混凝土灌注時必須滿足灌注混凝土的數(shù)量，剪球后連續(xù)灌注，每次混凝土灌注完成后，檢測混凝土的上升高度和導(dǎo)管的埋置深度，并及時做好記錄[2]。灌注混凝土?xí)r溢出的泥漿應(yīng)引流至適當(dāng)?shù)攸c處理，經(jīng)沉淀后方可排放或重新利用，以防污染。護(hù)筒應(yīng)在灌注混凝土后立即拔出，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，直至灌注到混凝土頂面，灌注的混凝土高出設(shè)計標(biāo)高50 cm～100 cm，以保證截面以下的混凝土達(dá)到設(shè)計要求。在同一基礎(chǔ)所有樁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時，鑿除預(yù)加高度的混凝土。

6　質(zhì)量控制

1)工程質(zhì)檢流程圖。班組自檢→互檢→施工員組織驗收→質(zhì)檢員復(fù)驗→監(jiān)理工程師驗收。

2)質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔灌注樁施工質(zhì)量執(zhí)行《城市地下鐵道施工及驗收規(guī)范》《鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范》。隔離樁允許偏差見表3。

7　安全措施

1)孔口高出地面20 cm，孔口四周設(shè)置護(hù)欄和安全標(biāo)示。2)提升設(shè)備牢固固定，配備檢查制動裝置。3)孔口操作平臺自成

穩(wěn)定體系，防止在護(hù)壁下沉?xí)r被拉垮。4)孔口安裝上下軟梯，嚴(yán)禁用卷揚(yáng)機(jī)載人上下。5)挖出的土石方及時運(yùn)走，孔口四周2 m范圍內(nèi)不堆放淤泥雜物,嚴(yán)格控制荷載。6)混凝土護(hù)壁強(qiáng)度應(yīng)在達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，方可拆除模板,進(jìn)入下道工序。

表3　鉆孔樁成樁允許偏差

8　環(huán)保、節(jié)能措施

1)加強(qiáng)宣傳教育工作，提高管理人員及各施工班組文明施工意識。2)做好施工現(xiàn)場管理，周圍居民和閑雜人員不許入內(nèi)。3)在合理的位置設(shè)足夠容量的泥漿池，并具有制作、貯存、回收與凈化利用功能，盡量減少泥漿產(chǎn)生量，防止泥漿污染場地及場外路面。4)泥漿池建雨棚覆蓋，周圍設(shè)安全圍欄。5)建立污水處理系統(tǒng)——將所有施工場地內(nèi)的污水處理達(dá)標(biāo)后才排放至指定地點。6)施工泥漿通過護(hù)筒側(cè)壁的溢漿孔排入泥漿溜槽后進(jìn)入泥漿池，溜槽采用在路面開槽的方式設(shè)置，并在上面加蓋8 mm厚的鋼板。7)加強(qiáng)對溜槽、泥漿池的清理工作，從根本上防止泥漿外溢污染。8)鉆渣濾盡余水后再外運(yùn)，廢泥漿裝入封閉容器汽車外運(yùn)至指定棄土場，所有汽車經(jīng)過沖洗后才駛出施工場地。9)工程材料做到堆放整齊、標(biāo)識清楚，生產(chǎn)、生活區(qū)派專人保持整潔衛(wèi)生，尤其是派專人進(jìn)行泥污與散落的碴塊清理和進(jìn)出車輛沖洗，全面達(dá)到文明施工標(biāo)準(zhǔn)。

9　技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

1)工期。不需要像膨潤土那樣提前配置泥漿，只要有充足的水源，就能順利完成施工，也不外運(yùn)泥漿，所以有利于現(xiàn)場布置，更方便工序安排，減少因造漿不及時、外運(yùn)泥漿造成場地限制等造成工期安排不合理、延誤工期現(xiàn)象。

2)質(zhì)量。根據(jù)泥漿性能，直接加鉆孔液來調(diào)節(jié)各項指標(biāo)，利于沉渣清理，減少灌注混凝土?xí)r發(fā)生夾渣的可能性，便于控制質(zhì)量。

3)環(huán)保。使用鉆孔液的節(jié)能環(huán)保效果好。使用鉆孔液，不需要大批量淘泥漿，外運(yùn)工程量相對較小，現(xiàn)場不會產(chǎn)生泥濘的場地。

4)成本。不需要使用膨潤土調(diào)制泥漿，生產(chǎn)成本大致相同，但減少了外運(yùn)費用。

綜述，使用鉆孔液更利于現(xiàn)場管理和控制，有很好的應(yīng)用前景。

[1]GB 50299—99，地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[2]GB 50669—2011，鋼筋混凝土工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

On application of drilling liquid in drilling construction of rotary drilling

Feng Zhihong

(DatongBranch,ShanxiRoadBureau,Datong037006,China)

Combining with the engineering cases, the paper introduces the advantages of the drilling liquid in the drilling construction of the rotary drilling, indicates its applies scopes and craft principle, illustrates its construction craft procedure and operation points, points out the controlling measures for the quality, safety and environment protection in the construction, and points out the liquid is featured with the short construction period, high quality and lower cost, so it has broader application.

drilling liquid, pile foundation, rotary drilling, environment protection

1009-6825(2016)19-0148-02

2016-04-21

馮志宏(1977- )，女，工程師

TU472.36

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