PHP泥漿在洞庭湖區(qū)域旋挖鉆施工中的應用

張小盟

摘要：結合洞庭湖區(qū)的施工實施，介紹了PHP泥漿的材料的選取、泥漿的配比、制備方法、泥漿指標和應用成效，主要論述了PHP泥漿在洞庭湖區(qū)樁基旋挖鉆施工過程把控重心，實踐證明PHP泥漿效率高，成效好，值得推廣應用。

Abstract： Combined with the construction of Dongting Lake area， this paper introduces the selection of PHP mud material， mud proportion， preparation method， mud index and application effect， mainly discusses the PHP mud in the construction process of pile foundation rotary drilling in Dongting Lake area， and proves that PHP mud has high efficiency and good effect， which is worth popularizing and applying.

關鍵詞：旋挖鉆;樁基;PHP泥漿

Key words： rotary drilling;pile foundation;PHP mud

中圖分類號：U445.55+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0167-03

0 ?引言

近年來高速公路發(fā)展快速，橋梁樁基技術日新月異，樁基施工的設備層出不窮，平原地區(qū)現(xiàn)在基本都在采用旋挖鉆設備進行樁基施工，不過該鉆機成孔快，但是在遇到地質情況較差時施工成果并不是很好。為把旋挖鉆應用界限擴展、普及該鉆機的施工效果，湖南省益陽市南益七標在洞庭湖比較有特色的地形環(huán)境下對旋挖鉆鉆進樁基采用的泥漿深入研究，通過數(shù)次檢測、實際試驗，探索得出在類似地區(qū)適宜旋挖鉆生產所需的PHP泥漿。

1 ?工程簡介

南益高速公路第7合同段地處湖南省沅江市南咀鎮(zhèn)，路線起訖樁號為K40+398.96～K50+514.397，全長10.115km。南洞庭特大橋為南益高速公路的控制性工程，位于洞庭湖區(qū)，在S204茅草街大橋下游3.1km處，該橋處于淞里洪道、齒類洪道和沱江、藕遲河南支、南茅河道等河道匯集處，水面開闊。大橋終點屬于平原低丘區(qū)，河漫灘寬約500m不等，地面高程30～35m。河漫灘洪水期間均會被淹沒。南益7標負責施工：（87.95m+2×140m+85）連續(xù)箱梁+（9×45m）連續(xù)T梁+（23×25m）連續(xù)T梁，長1439.12m，樁基共計185根，總長8627m，最長樁基為93m。橋梁樁基地層分部分別從高至低如下：1.2-4.5m淤泥質粉質黏土、0.8-11.7m粉砂、15.8-27.5m細砂、0.9-2.3m卵石、2.0-25.7m全風化泥質板巖、2.3-32.m強風化板巖、18.2-22.3中風化泥質板巖，底層情況非常豐富，并且水位較高。

2 ?旋挖鉆樁基施工工藝

場地整平→測量放樣→埋放護筒→旋挖鉆就位→鉆頭準確定位后開鉆→鉆頭盛滿鉆渣后緩慢、勻速提至孔外傾倒→旋挖鉆轉至原位下放繼續(xù)鉆進→完成鉆孔→成孔檢查、清孔、實測→鉆機撤出→安設鋼筋籠→下導管→復測孔深→混凝土灌注→拔護筒后回填，成樁?，F(xiàn)場平整的時候開挖泥漿池、拌制泥漿。以下詳細介紹泥漿配制的過程。

3 ?泥漿拌制

3.1 現(xiàn)場準備

根據(jù)現(xiàn)場實際，在適宜的地點按照每4-6樁位挖設一個泥漿池以及一個沉淀池，兩池之間保持不小于3m的距離，池的容積應該超出負責的最大樁基體積的1.5倍，兩池四邊安裝1.2m的安全護欄，并設警示標志牌，安裝紅色警示燈在夜間應用;選擇專用泵、軟管將PHP泥漿送到施工樁基的護筒中，后把鉆渣由樁基中運至沉淀池內，鉆渣沉淀在底部后泥漿再流到泥漿池中完成了再循環(huán)采用，實施的時候廢除的鉆渣用適合的車輛配合相關機械運載到相應地點實行沉淀過濾處置;用砂漿或者塑料布等在泥漿池的底層以及周邊進行隔斷處理，確保泥漿不滲漏，確保污水不影響到地下水。

3.2 泥漿指標

旋挖鉆成孔時不用泥漿循環(huán)和懸浮的渣滓，泥漿僅可在孔壁上變?yōu)槟酀{薄膜對孔壁進行隔離防護，預防孔壁出現(xiàn)塌陷，而膨潤土泥漿卻有容重輕、黏性高、含砂比例少、失水少、穩(wěn)固能力強等優(yōu)處，因此在制備的時候盡量選取鈣質膨潤土制備低容重的泥漿。對泥漿的配合比、以及性能指標如表1。

3.3 原材料

①土：膨潤土;②純堿：碳酸鈉（Na2CO3）（是帶鈉膨潤土，則不需碳酸鈉）;③燒堿：氫氧化鈉（NaOH）;④PAM：聚丙希酰安，份子量高于300萬（并不一定要大，沅江位置基本在800萬上）;⑤水：盡量按照飲用水的標準。

3.4 泥漿配制比例

①1升PHP漿液的物資數(shù)量見表2。1立方米膨潤土泥漿摻入控制在5-10L的PHP漿液。

②驗證各項泥漿的密度所要水量G及要土量W（如表3）。

3.5 泥漿制備操作

3.5.1 膨潤土（預水化粘土）

一般膨潤土基本為鈣基土，應用時必須將它改變成鈉基土（注：所購買的膨潤土需調查清楚成分中是否含有純堿（為碳酸鈉），如果有純堿，那么在采用過程中就不能再繼續(xù)添加純堿，其對于泥漿的pH值有明顯的作用，需預防含堿超量;如果不含純堿，在制備泥漿的時候則依照實際情況告知試驗室，要求試驗室依照實際狀況鹽酸摻入純堿的具體數(shù)量）。開始造漿時，首先依照配合比儲備物資，制備完成之后，需要保證浸透24小時以上，形成基準泥漿。

3.5.2 PAM的水解

聚丙希酰安中的水解，在聚丙希酰安水解的時候，采用熱水將其攪拌化解、溶解（則：把涼水加熱到高于95℃，隨后在設置量的燒水內添加燒堿〈NaOH〉，在燒堿勻速攪拌融化后，最后再添加定量的聚丙希酰安，需注意一邊添加一邊攪拌，直到全部溶解），溶解完成之后繼續(xù)保持大約60℃的恒溫，再次加熱24小時以上，此溶液為PHP漿液。

3.5.3 PHP漿液在基準泥漿中的摻量

1立方米膨潤土泥漿中加入的PHP漿液控制在5-10L，首先緩慢均勻加入5L，嚴禁一下子加入，攪拌均勻，然后對所需指標進行檢驗，指標滿足要求后可以使用，如果指標不滿足要求則需再加入PHP緩慢均勻攪拌，完成后繼續(xù)檢驗泥漿指標，直至各項指標滿足要求方可。

3.6 制漿裝置要求

①膨潤土泥漿制漿設備;

②PHP漿液的制漿設備，必須自帶滿足加熱需求的裝置;

③計量設備;

④試驗設備：一臺旋挖鉆均需協(xié)配一套泥漿設備（容重計、含砂量測定儀、粘度器）;

⑤除砂裝置（樁基內流出的泥漿必須嚴格凈化，方可循環(huán)使用）。

4 ?旋挖鉆采用PHP泥漿成孔

現(xiàn)場準備就緒后開始旋挖作業(yè)，鉆頭需對準測量隊測定的位置，為了保證準確測定鉆孔時的實際深度，必須將旋挖鉆里面顯示的已挖孔深歸零，隨后根據(jù)現(xiàn)場工人的協(xié)助指揮勻速啟動鉆孔。鉆進的時候不僅需要人工采用測繩等輔助工具嚴格把控鉆孔實時深度以及進度，而且旋挖鉆操作人員需隨時對已鉆樁孔的垂直度采用自帶的垂直度自動檢測裝置進行檢驗，如果出現(xiàn)有差別，根據(jù)情況進行糾正，必須保證樁孔的合格。

旋挖鉆鉆孔初期應在控制鉆速的情況下勻速鉆孔，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，旋挖鉆主鋼絲繩的牽引力必須達到所牽引的器具總重的1.3倍或以上，在確保生產安全的基礎上盡可能保證穩(wěn)定作業(yè)、減小偏差。當出現(xiàn)粉質黏土、淤泥質粉質黏土層的時候，作用力調整為適中，鉆速調整為快速，一次的鉆進深度不宜超過半米。因砂土、全風化巖、強風化巖等穩(wěn)定性差，在鉆孔時如果操作不當容易出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，所以當出現(xiàn)風砂、細砂、強風化尼質巖層、強風化板巖層的時候，作用力變強，鉆速調整為慢速，一次的鉆進深度不宜超過0.4m，在確保生產安全的基礎上增加孔內泥漿含量，增厚孔壁，最大限度的減小塌孔可能性。

鉆具上提的時候，與孔壁當中的泥漿會較以往加速，會沖刷孔壁，可能會出現(xiàn)負壓的問題，如果是砂礫層的話很容易因提速過快破壞護壁而出現(xiàn)塌孔，所以不管是提升還是下方鉆頭，都要求掌控在不超出30cm/s的速度緩慢并且勻速進，行以避免發(fā)生危險。

在鉆孔過程中PHP泥漿的各項性能指標將對成孔后的質量產生直接影響，所以控制好鉆進過程中的PHP泥漿性能尤為重要。準確把控好鉆孔的速率、時刻留意孔內狀態(tài)時現(xiàn)場技術員的一項重要職責，發(fā)現(xiàn)缺漿時盡快組織補漿，以保證泥漿高度，除此之外，還需檢查入孔PHP泥漿的各項性能指標是否合格，以確保孔內的PHP泥漿質量滿足要求，現(xiàn)場以如下幾個指標檢測為主：密度、粘度、含砂率及pH值，每次檢測完成后及時在記錄本準確填寫數(shù)值，并按期上報保存，在試驗室的配合下經常對PHP泥漿膠體率進行試驗檢測。

PHP泥漿與普通泥漿入孔方式相同，一般采取泵送的方法，為避免過程中塌孔、確保成孔質量，PHP泥漿的高度在高過地下水標高的前提下，低于護筒頂標高30cm左右即可。PHP泥漿的主要指標根據(jù)地層狀態(tài)應以動態(tài)變化。不定期將從孔內取出的鉆渣樣品與兩階段施工圖中提供得地質材料進行比對，如果發(fā)現(xiàn)有與兩階段施工圖存在偏差的現(xiàn)象，立即停鉆，及時聯(lián)系設計單位并檢查其結構，依照檢查結果對PHP泥漿的指標進行調節(jié)，同事增加對PHP泥漿的觀測頻率。

鉆孔過程中，如果出現(xiàn)意外必須停止鉆進時，在確保垂直的情況下將鉆頭勻速、緩慢提起，同時適時檢測PHP泥漿的含量，并經常對該孔的四周地表進行檢查，預防出現(xiàn)孔壁塌孔的可能。

5 ?旋挖鉆完成樁基后的成效

南益高速公路第7合同段負責施工的南洞庭特大橋，陸上樁基礎采用旋挖鉆機、PHP高性能泥漿護壁成孔，位于池塘、河道水域中的樁基礎采用筑島法轉化為陸上施工方法，采用旋挖鉆機、PHP高性能泥漿護壁成孔。自2015年9月初啟動至2016年1月份，依照流水施工的原則組織作業(yè)，項目成功生產共計185根樁基。1臺旋挖鉆機1天能完成直徑1.6m孔深50m樁基2根，直徑2.2m孔深60m樁基1根。選擇PHP高指標泥漿生產速率快，完成成效好，就算有分支黏土、泥沙質粉質黏土、粉砂、細砂、全風化泥質板巖、強風化板巖層也沒有出現(xiàn)塌孔、縮頸現(xiàn)象。在其他檢測單位檢測后，185根樁基是Ⅰ類樁。

6 ?結語

在橋梁樁基施工中旋挖鉆已比比皆是，PHP高指標泥漿的加入，讓旋挖鉆施工樁基的應用規(guī)模更普及，通過南益高速公路第7合同段負責施工的南洞庭特大橋樁基施工實例介紹，為洞庭湖區(qū)域類似地層情況采用旋挖鉆作業(yè)的公路樁基提出可借鑒資料。

參考文獻：

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