鉆孔灌注樁泥漿的應(yīng)用

1、淺談鉆孔灌注樁泥漿的使用因樁基礎(chǔ)具有承載力高、 可以穿越軟弱土層、 便于水下施工及沉降量小等優(yōu)點(diǎn)， 使鉆孔灌注樁基礎(chǔ)在我國公路橋梁建設(shè)中所占的比例超過 80 。但由于國內(nèi)采用泥漿護(hù)壁的無套管樁施工工藝，沉渣和孔壁泥層過厚造成樁基礎(chǔ)的承載力顯著降低及上部結(jié)構(gòu)的沉降量增大。因此，如何從施工工藝的角度出發(fā)，減小或消除因沉碴、孔壁泥層過厚引起的負(fù)面效應(yīng)，顯得相當(dāng)重要。根據(jù)本人的施工實(shí)踐，造成鉆孔樁質(zhì)量問題的一個(gè)重要原因就是在泥漿使用上出現(xiàn)了問題， 對(duì)泥漿的重要性認(rèn)識(shí)不足、使用不力。因此，本文根據(jù)目前我國鉆孔灌注樁的特點(diǎn)， 從施工工藝方面出發(fā)， 對(duì)鉆孔灌注樁泥漿的使用進(jìn)行探討，以供施工技術(shù)人員參考。1、

2、泥漿的作用機(jī)理鉆孔泥漿是由水、膨潤(rùn)土（或黏土）和添加劑等所組成的混和漿體， 在施工中， 應(yīng)針對(duì)不同土層的實(shí)際情況， 選用和配制不同的泥漿，才能保證鉆孔的正確進(jìn)行，提高工效。在鉆孔樁施工過程中，泥漿的作用機(jī)理主要有如下幾方面：1.1 保護(hù)孔壁的作用機(jī)理在鉆孔樁施工中， 只要按規(guī)定配制符合要求的泥漿， 即使在細(xì)砂土的孔中， 孔壁四周都應(yīng)是相對(duì)光滑的。 這是因?yàn)槟酀{經(jīng)過鉆孔旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)，在離心力的作用下， 泥漿被摔落到孔周壁，形成泥皮而加固孔壁和防止坍塌，加之孔中水頭作用，孔周壁土面基本上得到封閉，土層中的地下水、承下水很難進(jìn)入孔中。1.2 排渣的作用機(jī)理鉆孔樁施工，鉆頭攪動(dòng)土壤，使之松動(dòng)，從外界輸入泥

3、漿把土稀釋， 變成泥漿， 排出孔外。 這里的關(guān)鍵就是注入孔中泥漿比重、 粘度、含砂率應(yīng)符合規(guī)范要求和實(shí)際情況， 只有這樣才能排出孔中鉆渣。 一般情況下，在粘土地鉆孔泥漿比重在 1.051.2之KCM（10間。在粗砂層、砂礓層和礫石層，配比重CM） 1.3 、 1.4 、 1.5 左右泥漿的效果較好。反之，很難排出鉆渣，還可能引起塌孔，嚴(yán)重影響鉆進(jìn)速度。1.3 清孔的作用機(jī)理實(shí)際上也是在進(jìn)行排渣， 但不同于正常鉆孔時(shí)排渣。清孔的目的是為了防止砂粒在孔中沉淀， 超過設(shè)計(jì)規(guī)定的沉淀厚度。將配制較好泥漿，由泥漿泵送入孔中， 讓孔中砂粒不斷上浮出孔，并不斷測(cè)試孔中泥漿含砂率。 先是把孔中溢出泥漿含砂率測(cè)

4、準(zhǔn)， 然后再測(cè)孔底和中間泥漿含砂率，三者綜合考慮，看泥漿含砂率是否超過規(guī)定。目前，有一些施工單位的技術(shù)人員并不清楚清孔的實(shí)際意義。 某施工工地曾出現(xiàn)過十幾根樁的清孔時(shí)間是一樣的情況， 他們單純用時(shí)間長(zhǎng)短來衡量清孔是否結(jié)束， 而不是將含砂率指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)， 從而導(dǎo)致沉淀層超過標(biāo)準(zhǔn)，不得不返工重新清孔。如果孔底有過多的沉淀，形成軟墊層，必然降低樁端承載力，增加沉降，尤其是降低加載初期樁的剛度。2、泥漿在使用中存在的問題施工單位在鉆孔灌注樁施工中， 對(duì)泥漿的制配使用等方面主要存 在如下問題：(1) 選用的制漿粘土不規(guī)范，粘土的各項(xiàng)指標(biāo)不盡合格，特別是泥漿的比重， 要么是 泥漿比重過小， 泥漿護(hù)壁就

5、容易失去了阻擋土體坍塌的作用； 要么是泥漿的比重過大， 使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難，使成樁質(zhì)量難以得到保證；(2) 開鉆前，沒有建立一個(gè)正確的泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)，導(dǎo)致施工中泥漿溢孔，污染農(nóng)田，堵塞河道，且對(duì)好泥漿未能回收利用，造成浪費(fèi)；(3) 對(duì)使用泥漿清孔排砂的概念不清，有些單位是以時(shí)間來衡量清孔的好壞，對(duì)含砂率的標(biāo)準(zhǔn)則不以為然；(4) 在成孔過程中，不注意泥漿指標(biāo)的變化情況，不按規(guī)定經(jīng)常測(cè)試泥漿的各種指標(biāo)，盲目施工；(5) 清孔結(jié)束后，不是檢查孔底、孔中間的泥漿指標(biāo)，而只是檢查孔口泥漿指標(biāo)， 不能反映孔中砂率的真實(shí)情況， 導(dǎo)致澆筑混凝土前沉淀過大，不得不重新清孔。3、泥漿的制

6、配3.1 泥漿的制配原則( 1)既要保護(hù)孔壁，防止坍塌，又要不使泥漿密度過大，易沉淀并增加泥皮厚度；( 2)既能懸浮鉆渣，又要使鉆渣在泥漿池中循環(huán)時(shí)迅速下沉；( 3)既能有利施工，又能盡量減少對(duì)樁承載性能的不利影響。3.2 泥漿的制配性能指標(biāo)鉆孔泥漿的主要性能指標(biāo)有泥漿密度、黏度、靜切力、含砂率、膠體率、失水率、 酸堿度和塑性指數(shù)等。泥漿的性能指標(biāo)是鉆孔灌注樁施工的重要工藝指標(biāo)， 每一個(gè)性能指標(biāo)的變化都直接影響到機(jī)械鉆速、孔壁穩(wěn)定、 孔內(nèi)凈化、鉆頭壽命和預(yù)防孔內(nèi)事故等一系列的成孔工藝問題，直接影響孔深、孔徑、垂直度、泥皮厚度和孔底沉渣厚度等，特別對(duì)超長(zhǎng)大直徑鉆影響更顯著。3.3 制配優(yōu)質(zhì)泥漿的

7、特點(diǎn)（ 1）觸變性好。配制好的優(yōu)質(zhì)泥漿，靜止時(shí)黏度較大，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)泥漿流動(dòng)時(shí)， 又改變了泥漿結(jié)構(gòu)， 觸變成黏度較小的泥漿增加流動(dòng)性，從而減少鉆頭阻力。 泥漿從流動(dòng)到靜止時(shí)，其黏度又能恢復(fù)增大產(chǎn)生懸浮作用， 阻止鉆屑下沉。 優(yōu)質(zhì)泥漿能同時(shí)滿足鉆進(jìn)時(shí)阻力少和靜止時(shí)穩(wěn)定性好的兩項(xiàng)要求。（ 2）密度輕，低固相。泥漿密度輕，固相低，能攜帶的鉆屑多，而且對(duì)鉆頭阻力較小， 故能提高鉆進(jìn)速度， 減少鉆機(jī)內(nèi)部各種零件的磨損。（ 3）黏度高。由于泥漿黏度高，相應(yīng)要求膠體率大，泥漿膠體在粉細(xì)砂、 粗砂和礫石的孔隙土中形成一層泥皮 （物理膜或化學(xué)膜）封閉孔壁保持穩(wěn)定，不易塌孔。（ 4）泥皮薄。泥皮愈薄則樁水下砼與樁側(cè)

8、土壤接觸面的夾層愈小， 使樁側(cè)土壤極限摩阻力愈大。 應(yīng)當(dāng)注意在鉆進(jìn)時(shí)由于需要攜了很多鉆屑， 提高了黏度的同時(shí)也使孔壁泥皮加厚， 所以在清孔時(shí)應(yīng)將孔內(nèi)泥漿的黏度調(diào)低，有條件時(shí)應(yīng)將全孔泥漿置換（ 5)失水量小。泥漿在鉆進(jìn)中有水滲入孔壁的現(xiàn)象叫失水。失水是指一個(gè)大氣壓差 30min 從泥漿里滲出的體積。 泥皮厚度與泥漿過濾失水率成正比。 為了不增大泥皮厚度就必須盡量減少失水量， 所以在清孔過程中調(diào)整失水量小于 10是確保成孔質(zhì)量的關(guān)鍵。（ 6)環(huán)保好。泥漿廢料無毒、無害，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)不影響，對(duì)環(huán)境污染減少到最低程度。3.4 泥漿配制方法粘土泥漿既經(jīng)濟(jì)又適用，但純粘土幾乎沒有。粘土的化學(xué)成份、粘粒的含

9、量和大小是制漿選用粘土的主要指標(biāo)，符合條件才能選用。粘土中含有許多種化學(xué)元素， 但含鈣離子和納離子的粘土占多數(shù)。 試驗(yàn)表明， 含鈣離子多的粘土親水能力弱， 粘土粘粒之間的內(nèi)聚力較大。而含鈉離子較多的粘土則相反，很適合制漿。但是，含鈣離子多的粘土雖然不及含納離子多的粘土， 但經(jīng)過鉆頭的不斷攪動(dòng)和泥漿泵的不斷循環(huán)， 這兩鐘粘土的效果相差不大， 只是在停止鉆孔、 泥漿靜止時(shí)，含鈣離子多的泥漿易于結(jié)粒沉淀，這必需引起注意。陶土粉制漿。在粘土缺乏、且存在陶土粉地方，用陶土粉配制泥漿也是一種可行的辦法。 其方法是：水 +陶土粉+4%漿糊溶液+20%堿溶液。具體比例是： (1) 水 1000kg； (2)4

10、%漿糊溶液 25kg； (3) 陶土粉100kg; (4)20%堿溶液15kg。陶土粉的作用是增加漿的比重，漿糊溶液的作用是增加漿的粘度。20%堿溶液的作用是減小泥沙顆粒間吸附力。此外，可使用化學(xué)漿糊粉等，但化學(xué)漿糊粉制漿的成本大，在今天的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，不宜在一般橋梁上推廣?？傊?，制漿的材料很多，制漿的方法也很多，但關(guān)鍵是必須認(rèn)真地配制和合理使用，才能達(dá)到預(yù)期效果，保證鉆孔樁的質(zhì)量。4 泥漿的正確使用配制泥漿固然十分重要， 但正確使用更為重要。 因?yàn)橹挥姓_地使用泥漿，才能發(fā)揮它的作用，并有效地保證成孔的質(zhì)量。4.1 建立良好的泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)泥漿的循環(huán)凈化系統(tǒng)，首先應(yīng)建造沉淀池、制漿池，池的容積應(yīng)與鉆孔的體積相匹配。兩池相通，同時(shí)在孔口到沉淀池之間要有10，20m左右的沉淀梢，沿途設(shè)置幾只濾砂網(wǎng)，在沉淀池口同樣設(shè)置濾砂網(wǎng)。為了保護(hù)泥漿泵，不使砂粒在循環(huán)過程中進(jìn)入孔內(nèi)，在制漿池設(shè)置濾砂罩，不使砂粒進(jìn)入聯(lián)噴頭管道。水上鉆孔使用泥漿船，其設(shè)置和陸上相同。4.2 及時(shí)地測(cè)定泥漿的各種指標(biāo)因?yàn)橥翆拥慕Y(jié)構(gòu)不一， 那么當(dāng)鉆到每種地層時(shí)， 泥