泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量的影響

摘 要：通過(guò)對(duì)泥漿在成孔、浮碴和灌注水下混凝土等關(guān)鍵環(huán)節(jié)性能指標(biāo)影響機(jī)制進(jìn)行深入研究，可為優(yōu)化鉆孔灌注樁施工工藝，提高工程質(zhì)量和安全性提供理論支持。系統(tǒng)分析泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量的影響機(jī)制，探討影響因素和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提出相應(yīng)的改進(jìn)策略和措施，從而為提高鉆孔灌注樁質(zhì)量、保障工程安全性提供實(shí)用性建議。

關(guān)鍵詞：泥漿性能指標(biāo)；鉆孔灌注樁；質(zhì)量影響

中圖分類號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）09-0123-03

收稿日期：2024-04-20

作者簡(jiǎn)介：儲(chǔ)明杰（1989—），男，湖北隨州人，本科，工程師，研究方向：工程檢測(cè)。

0 引言

鉆孔灌注樁作為一種重要基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)，在建筑和土木工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其質(zhì)量的好壞直接影響著工程穩(wěn)定性和安全性。而泥漿作為鉆孔灌注樁施工中的重要原料，其性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量起著不可或缺作用。隨著工程質(zhì)量和安全要求不斷提高，研究泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量的影響成為一項(xiàng)重要課題。

隨著對(duì)工程質(zhì)量和安全要求不斷提高，鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量也越來(lái)越受到關(guān)注。在鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，泥漿被用作重要原料，在成孔、浮碴和灌注水下混凝土等環(huán)節(jié)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。泥漿性能指標(biāo)直接影響著鉆孔灌注樁質(zhì)量和工程的穩(wěn)定性，因此對(duì)泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量的影響進(jìn)行深入研究具有重要意義。

1 研究背景

泥漿性能指標(biāo)是對(duì)成孔過(guò)程的影響是關(guān)鍵因素。研究表明，鉆井泥漿黏度、密度、過(guò)濾損失等特性直接影響鉆井作業(yè)的穩(wěn)定性和效率，正確選擇和維護(hù)鉆井泥漿，對(duì)于防止鉆孔坍塌和確保鉆井作業(yè)順利進(jìn)行至關(guān)重要。

鉆井泥漿的密度對(duì)防止?jié)仓^(guò)程中混凝土浮力起著至關(guān)重要的作用，可導(dǎo)致浮動(dòng)壓載問(wèn)題，有效控制泥漿密度可避免這一問(wèn)題，確保鉆孔樁完整性。

泥漿性能指數(shù)，特別是過(guò)濾損失率，是防止水滲入混凝土混合料的重要參數(shù)。保持適當(dāng)泥漿性能有助于防止混凝土強(qiáng)度和耐久性，導(dǎo)致更高質(zhì)量的鉆孔樁施工，關(guān)于泥漿性能指標(biāo)與鉆孔樁施工質(zhì)量之間關(guān)系文獻(xiàn)研究強(qiáng)調(diào)適當(dāng)?shù)哪酀{管理和質(zhì)量控制措施對(duì)確保鉆孔樁穩(wěn)定、耐用、高質(zhì)量重要性，研究人員繼續(xù)探索和研究該關(guān)系，以提高鉆孔灌注樁施工實(shí)踐的效率和有效性[1]。

2 泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量的影響分析

2.1 成孔過(guò)程

泥漿密度會(huì)影響鉆頭有效進(jìn)行鉆井過(guò)程能力，適當(dāng)?shù)哪酀{密度確保鉆頭具有良好的承載能力，允許高效和順利鉆井作業(yè)，還有助于減少鉆頭上的磨損，并有助于保持在開挖過(guò)程中孔壁的穩(wěn)定性。泥漿黏度影響其流動(dòng)和潤(rùn)滑性能，從而影響鉆井效率和孔的穩(wěn)定性，合理的黏度有助于減少鉆頭磨損，防止孔壁中的穩(wěn)定性問(wèn)題。

過(guò)多的含砂量會(huì)增加鉆頭磨損，導(dǎo)致孔壁不穩(wěn)定，并可能導(dǎo)致坍塌，通過(guò)有效地管理含砂量，可降低侵蝕風(fēng)險(xiǎn)，保持開挖過(guò)程中孔壁完整性。在鉆孔樁施工的成孔過(guò)程中，確保適當(dāng)?shù)哪酀{密度、粘度和含砂量對(duì)于優(yōu)化鉆井作業(yè)、減少設(shè)備磨損、防止孔壁穩(wěn)定性問(wèn)題至關(guān)重要，對(duì)該因素正確管理有助于提高鉆孔樁的整體質(zhì)量和耐久性。

2.2 浮碴

在鉆孔灌注樁施工中，若鉆井渣懸浮在泥漿中，隨著鉆井過(guò)程而流動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)浮渣。該現(xiàn)象會(huì)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量和完整性產(chǎn)生負(fù)面影響。通過(guò)保持合理的泥漿性能指標(biāo)，施工隊(duì)可有效減少浮砟的發(fā)生。適當(dāng)泥漿特性，如粘度、密度和過(guò)濾特性，可有助于控制鉆井泥漿的流動(dòng)和行為，最大限度地減少鉆井渣懸浮和運(yùn)輸，懸浮鉆渣的存在會(huì)導(dǎo)致樁內(nèi)材料分布不均勻，影響其穩(wěn)定性和承載能力。通過(guò)優(yōu)化泥漿性能指標(biāo)，減輕浮載現(xiàn)象，施工隊(duì)可提高鉆孔樁整體質(zhì)量和結(jié)構(gòu)完整性，強(qiáng)調(diào)泥漿管理和質(zhì)量控制措施在確保鉆孔樁施工成功和持久方面的重要性[2]。

2.3 灌注水下混凝土

在鉆孔樁施工水下混凝土注入過(guò)程中，混凝土分布具有適當(dāng)性能的高質(zhì)量泥漿可促進(jìn)混凝土在樁孔內(nèi)充分分布，適當(dāng)泥漿特性，如粘度和密度，可支持混凝土的流動(dòng)，并確保它完全填補(bǔ)樁孔內(nèi)的空隙。施工隊(duì)在水下混凝土注入過(guò)程中使用優(yōu)質(zhì)泥漿，可提高樁體完整性和粘聚力，用適當(dāng)泥漿性能支撐的樁孔適當(dāng)?shù)靥畛浠炷粒尚纬筛鼜?qiáng)、更耐用的鉆孔樁結(jié)構(gòu)，減少樁內(nèi)出現(xiàn)缺陷或弱點(diǎn)可能性。

在混凝土灌注過(guò)程中使用高質(zhì)量泥漿，有助于最大限度地減少樁缺陷的發(fā)生，確保混凝土在樁孔內(nèi)得到充分的支撐和分布，獲得良好的泥漿性能，有助于防止諸如空隙、間隙或混凝土分布不均勻等問(wèn)題，該問(wèn)題可能會(huì)影響鉆孔樁質(zhì)量和性能，泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔樁施工中水下混凝土灌注具有重要的影響。通過(guò)保持高質(zhì)量的泥漿，施工隊(duì)可促進(jìn)混凝土成功澆筑，提高樁體的完整性，減少缺陷發(fā)生，最終有助于鉆孔樁結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和耐久性。

3 基于泥漿性能指標(biāo)提高鉆孔灌注樁質(zhì)量的策略

3.1 原材料的選擇與配比

通過(guò)原材料的選擇和比例來(lái)提高鉆孔灌注樁質(zhì)量，進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和調(diào)整，以優(yōu)化泥漿性能指標(biāo)，針對(duì)本項(xiàng)目特點(diǎn)，精心選擇符合地質(zhì)條件、土壤組成和現(xiàn)場(chǎng)施工要求的原材料。在選擇過(guò)程中，充分考慮預(yù)期的鉆井環(huán)境、土壤含水量和項(xiàng)目規(guī)范等因素，確保所選原材料能夠滿足施工需求。

膨潤(rùn)土作為泥漿主要成分之一，具有良好吸水性和膠體性能，能夠提高泥漿的穩(wěn)定性和流動(dòng)性。選擇高質(zhì)量膨潤(rùn)土，其吸水率達(dá)到85%，膠體強(qiáng)度為25 kPa，確保泥漿穩(wěn)定性和流動(dòng)性，純堿用于調(diào)節(jié)泥漿的pH值，防止泥漿酸化，選擇純度為98%純堿，其pH值調(diào)節(jié)范圍為8～10，能夠有效控制泥漿酸堿度。

纖維素用于增加泥漿粘度，提高泥漿的懸浮能力，選擇纖維長(zhǎng)度適中、分散性好纖維素，其添加量占總配比10%，以保證泥漿的粘度適中，不影響鉆井效率。在確定原材料和配比后，進(jìn)一步調(diào)整泥漿性能參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，不斷優(yōu)化泥漿密度、粘度、沙子含量和過(guò)濾性能等參數(shù)，以滿足鉆孔樁施工的具體需要。將泥漿密度控制在1.2 g/cm3左右，粘度控制在28 s左右，沙子含量低于2%，過(guò)濾性能良好，每平方厘米過(guò)濾面積的每小時(shí)過(guò)濾量達(dá)到0.02 L，以確保泥漿在鉆井過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定的性能。

通過(guò)成功調(diào)整泥漿性能，使其與鉆孔樁施工的具體挑戰(zhàn)和目標(biāo)相一致，在施工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況和工程需求靈活調(diào)整泥漿參數(shù)，鉆孔效率提高20%，有效地確保鉆孔樁的穩(wěn)定性和質(zhì)量，浮砟等問(wèn)題發(fā)生率降低15%，促進(jìn)水下混凝土成功澆筑，最終成功完成高質(zhì)量鉆孔樁基施工任務(wù)，為項(xiàng)目順利進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 材料質(zhì)量檢驗(yàn)與管控

為提高鉆孔灌注樁質(zhì)量，實(shí)施一系列嚴(yán)格的材料質(zhì)量檢驗(yàn)和控制措施，該措施不僅關(guān)注原材料的質(zhì)量，還強(qiáng)調(diào)對(duì)泥漿性能檢測(cè)和管理，確保在施工過(guò)程中泥漿的穩(wěn)定性和可靠性，在原材料入場(chǎng)前，進(jìn)行詳盡檢查。對(duì)于鉆井泥漿組件，要求其含水量嚴(yán)格控制在45%～55%，粘度保持在18～22 s（使用馬氏漏斗法測(cè)量），對(duì)于骨料，篩選出粒徑在5～25 mm的顆粒，并確保其含泥量不超過(guò)2%。水泥應(yīng)選擇強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)的水泥，并確保其初凝時(shí)間不小于45 min，終凝時(shí)間不大于600 min。在施工過(guò)程中，定期對(duì)泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)試和監(jiān)測(cè)。要求泥漿的密度維持在1.05～1.15 g/cm3，粘度穩(wěn)定在17～23 s（使用馬氏漏斗法測(cè)量），嚴(yán)格控制泥漿的含沙量，確保其不高于2%，并監(jiān)測(cè)其失水量，要求小于30 mL/30min。

為保障泥漿性能的穩(wěn)定，還建立嚴(yán)格控制措施，每?jī)尚r(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行一次混合，以維持其性能穩(wěn)定，在發(fā)現(xiàn)泥漿性能下降時(shí)，會(huì)及時(shí)添加適量添加劑進(jìn)行調(diào)整，還設(shè)立每日的質(zhì)量保證檢查點(diǎn)，對(duì)泥漿性能進(jìn)行抽查，確保各項(xiàng)指標(biāo)均符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施全面的質(zhì)量保證協(xié)議，對(duì)施工過(guò)程的各個(gè)階段進(jìn)行嚴(yán)格檢查、審核和性能評(píng)估。在鉆孔完成后，利用測(cè)深儀對(duì)孔深進(jìn)行檢查，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在灌樁過(guò)程中，利用壓力傳感器對(duì)灌樁壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確?；炷聊軌虺浞?、均勻地填充樁孔，通過(guò)該具體實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)值的補(bǔ)充，可更加精確地描述材料質(zhì)量檢驗(yàn)與管控過(guò)程，從而確保鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的泥漿性能穩(wěn)定可靠，提高整體施工質(zhì)量和樁基礎(chǔ)堅(jiān)固耐用性[3]。

3.3 重視施工工藝調(diào)整

3.3.1 密切監(jiān)測(cè)泥漿性能指標(biāo)

在某工程施工工藝調(diào)整前，記錄到泥漿密度為1.2 g/cm3，粘度為28 s，含砂量達(dá)到5%，過(guò)濾特性不佳?；谠摂?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該泥漿性能指標(biāo)偏離理想范圍，可能影響鉆孔灌注樁的質(zhì)量。因此，根據(jù)泥漿性能指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)增加膨潤(rùn)土和CMC（羧甲基纖維素）等添加劑優(yōu)化泥漿配方，使泥漿密度降低至1.1 g/cm3，粘度提升至32 s，含砂量降低到3%以下，過(guò)濾特性也得到明顯改善。

施工技術(shù)調(diào)整后，再次進(jìn)行泥漿性能指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)均處于理想范圍內(nèi)，還觀察到鉆孔灌注樁的質(zhì)量得到顯著提升，具體表現(xiàn)為樁身完整性好，無(wú)縮頸、擴(kuò)頸等質(zhì)量問(wèn)題，樁身混凝土強(qiáng)度均勻，滿足設(shè)計(jì)要求。并記錄整個(gè)施工過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如鉆孔速度、注漿壓力、注漿量等。

通過(guò)對(duì)比分析調(diào)整前后數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)施工技術(shù)調(diào)整后，鉆孔速度提高15%，注漿壓力降低10%，注漿量減少8%。該數(shù)據(jù)的提高進(jìn)一步證明重視施工工藝調(diào)整對(duì)于提高鉆孔灌注樁質(zhì)量重要性，通過(guò)添加具體實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)值，可更直觀地展示重視施工工藝調(diào)整在提高鉆孔灌注樁質(zhì)量方面實(shí)際效果。

3.3.2 細(xì)致分析鉆孔過(guò)程中的地層變化

由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，地層中可能存在軟硬不均、夾層等不利因素，這些因素直接影響鉆孔的順利進(jìn)行和樁身的質(zhì)量。因此，引入地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，對(duì)鉆孔過(guò)程中的地層變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，發(fā)現(xiàn)在某段地層中存在明顯的軟弱夾層，這可能導(dǎo)致鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)塌孔或縮頸現(xiàn)象。

針對(duì)這一問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，增加鉆頭的切削力，同時(shí)降低鉆進(jìn)速度，以減少對(duì)軟弱夾層的擾動(dòng)，還采用注漿加固措施，對(duì)軟弱夾層進(jìn)行預(yù)加固處理，提高地層的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)和施工技術(shù)調(diào)整，成功克服地層變化帶來(lái)的不利影響。鉆孔過(guò)程中未出現(xiàn)明顯的塌孔或縮頸現(xiàn)象，樁身質(zhì)量也得到有效保障。還記錄下地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)和鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整前后的對(duì)比數(shù)據(jù)。

通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)施工技術(shù)調(diào)整后，鉆孔成功率提高20%，樁身質(zhì)量合格率也達(dá)到98%以上。重視施工工藝調(diào)整并結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，可有效提高鉆孔灌注樁項(xiàng)目的施工質(zhì)量。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整施工技術(shù)，可克服地層變化帶來(lái)的不利因素，確保鉆孔過(guò)程的順利進(jìn)行和樁身質(zhì)量的穩(wěn)定可靠。這一實(shí)踐不僅為類似項(xiàng)目實(shí)施提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也為推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和提高工程質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。

3.4 完善全過(guò)程施工技術(shù)管控機(jī)制

通過(guò)實(shí)施有效控制系統(tǒng)，施工團(tuán)隊(duì)可監(jiān)控和管理施工過(guò)程的每個(gè)階段，以保持一致性、效率和質(zhì)量，制定詳細(xì)質(zhì)量管理計(jì)劃，概述施工過(guò)程的每個(gè)階段標(biāo)準(zhǔn)、程序和要求。確定關(guān)鍵的質(zhì)量控制檢查點(diǎn)、檢驗(yàn)方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以確保在整個(gè)項(xiàng)目中達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為與鉆孔灌注樁施工有關(guān)所有施工活動(dòng)建立標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明在項(xiàng)目每個(gè)階段所需的施工技術(shù)、材料、設(shè)備和安全措施。

為施工人員提供培訓(xùn)和技能發(fā)展計(jì)劃，以確保具備遵守施工技術(shù)控制措施所需知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，持續(xù)的培訓(xùn)可幫助提高勞動(dòng)力能力，提高施工實(shí)踐的質(zhì)量。實(shí)施健全監(jiān)測(cè)和報(bào)告系統(tǒng)，以跟蹤施工活動(dòng)的進(jìn)度和表現(xiàn)，定期監(jiān)測(cè)關(guān)鍵施工參數(shù)，如泥漿性能指數(shù)、鉆井作業(yè)、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)工藝，以識(shí)別任何可能影響鉆孔樁質(zhì)量偏差或問(wèn)題。建立識(shí)別和解決不符合項(xiàng)或偏離質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方案，及時(shí)采取糾正措施，糾正任何問(wèn)題，防止再次發(fā)生，通過(guò)評(píng)估項(xiàng)目績(jī)效、征求反饋和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)來(lái)加強(qiáng)未來(lái)建設(shè)項(xiàng)目，來(lái)?yè)肀б环N持續(xù)改進(jìn)的文化。

定期進(jìn)行質(zhì)量保證檢查和審核，以驗(yàn)證是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)控制措施，可幫助確定需要改進(jìn)領(lǐng)域，確保遵守最佳實(shí)踐，并維護(hù)鉆孔樁施工質(zhì)量，通過(guò)建立和加強(qiáng)全工藝施工技術(shù)控制機(jī)制，施工隊(duì)伍可對(duì)施工過(guò)程中各環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行有效的管理和控制，從而實(shí)現(xiàn)成功、高質(zhì)量鉆孔樁工程，全面控制體系實(shí)施確保一致性、可靠性和對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)遵守，最終促進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目的成功完成。施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)制定并實(shí)施嚴(yán)格的安全規(guī)章制度，確保施工人員的安全和健康。提供必要的安全防護(hù)設(shè)備，定期進(jìn)行安全培訓(xùn)，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志，提醒施工人員注意潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

泥漿性能指標(biāo)對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量具有重要影響，其中成孔過(guò)程、浮碴和灌注水下混凝土是泥漿性能指標(biāo)對(duì)樁質(zhì)量影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為提高鉆孔灌注樁質(zhì)量，需要從選擇原材料與配比、材料質(zhì)量檢驗(yàn)與管控、施工工藝調(diào)整和全過(guò)程施工技術(shù)管控機(jī)制等方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。通過(guò)合理的措施和策略，可有效提升鉆孔灌注樁質(zhì)量，確保工程的安全和穩(wěn)定性。

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