鉆孔樁施工泥漿制備技術(shù)探討

摘要：本文主要針對鉆孔樁施工過程中泥漿的制備及性能參數(shù)控制進(jìn)行探討，簡要介紹了正反循環(huán)鉆孔工藝對泥漿性能的要求，對泥漿制備方法進(jìn)行了簡明闡述。

關(guān)鍵詞：鉆孔樁施工 ；泥漿制備方法；技術(shù)

1概述

鉆孔樁在橋梁基礎(chǔ)施工領(lǐng)域中占有重要地位，是橋梁樁基礎(chǔ)施工的重要方法，而泥漿的配制又是鉆孔樁施工的主要控制指標(biāo)，直接影響到樁基成孔質(zhì)量。本文通過某天橋鉆孔樁施工過程中泥漿配制試驗(yàn)及探討，總結(jié)鉆孔樁泥漿配制經(jīng)驗(yàn)，為同類型鉆孔樁施工提供借鑒。

2 鉆孔方法的分類

常用的鉆孔樁主要分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔和沖擊鉆孔，本文主要針對回轉(zhuǎn)鉆孔工藝中泥漿的制備工藝進(jìn)行探討分析。

各種鉆孔方法的適用范圍

鉆孔方法

適用范圍

泥漿作用

土層

孔徑（cm）

孔深（m）

正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆

粘性土、砂類土，含少量礫石、卵石（含量少于20%）的土和軟巖

80～250

30～100

懸浮鉆渣并護(hù)壁

反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆

粘性土、砂類土、含少量礫石、卵石（含量少于20%，粒徑小于鉆桿內(nèi)徑2/3）的土和軟巖

80～300

用真空泵<35，用氣 舉式可達(dá)120。

護(hù)壁

3 鉆孔準(zhǔn)備工作

3.1護(hù)筒

護(hù)筒一般都用6～14mm的鋼板卷成，內(nèi)徑一般都大于樁徑15～40cm。

3.2泥漿

3.2.1 泥漿的性能要求

泥漿的主要性能有：相對密度、粘度、靜切力、含砂率、膠體率、失水率、酸堿度（PH值）。

⑴ 相對密度：泥漿的相對密度是泥漿與4℃時同體積水的質(zhì)量之比。泥漿的相對密度增大時，在鉆孔中對孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大，孔壁也越穩(wěn)定，懸浮攜帶鉆碴的能力也越大。然而，相對密度過大的泥漿，其失水量也加大，孔壁上的泥皮也增厚，這就增加了泥漿原料的消耗，而且會給清孔和灌注砼造成困難。

⑵ 粘度：粘度是液體或混合液體運(yùn)動時，各分子或顆粒之間產(chǎn)生的摩擦力。粘度大的泥漿，產(chǎn)生的孔壁泥皮厚，對防止翻砂，阻隔滲漏有利，對懸浮攜帶鉆碴的能力強(qiáng)。但粘度過大，則易“糊鉆”，影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化的困難，進(jìn)而影響鉆進(jìn)速度。粘度過小，鉆碴不易懸浮，泥皮薄，對防止翻砂、滲漏不利。

⑶ 靜切力：靜切力是靜止的泥漿，受外力開始流動所需的最小的力。泥漿靜切力要適當(dāng)，太大則流動阻力大，流往沉淀池的泥漿中的鉆碴不易沉淀，影響凈化速度，使泥漿相對密度過大，鉆進(jìn)速度降低，太小則懸浮攜帶鉆碴效果不好，鉆進(jìn)速度也會降低。

⑷ 含砂率：含砂率是泥漿內(nèi)所含的砂和粘土顆粒的體積比。泥漿含砂率大時，會降低粘度，增加沉淀，容易磨損泥漿泵。

⑸ 膠體率：膠體率是泥漿靜止后，其中呈懸浮狀態(tài)的粘土顆粒與水分離的程度，以百分比表示，膠體率高的泥漿，粘土顆粒不易沉淀，懸浮鉆碴的能力高，否則反之。

⑹ 失水率：失水率又叫失水量或滲透量，是泥漿在鉆孔內(nèi)受內(nèi)外水頭壓力差的作用下在一定時間內(nèi)滲入地層的水量以ml/30min為單位。

⑺ 酸、堿度：以PH值表示，PH值等于7為中性泥漿，小于7為酸性，大于7為堿性。

3.2.2 根據(jù)鉆孔方法和土層情況，調(diào)制的鉆孔泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿性能指標(biāo)可參照下表：

泥漿性能指標(biāo)選擇

鉆孔

方法

地層情況

泥漿性能指標(biāo)

相對密度

粘度（s）

含砂率（%）

膠體率（%）

靜切力（Pa）

PH值

失水率（ml/30min）

正循環(huán)

一般地層

1.05～1.20

16～22

≤4

≥96

1.0～2.5

8～10

≤25

易坍地層

1.20～1.45

19～28

≤4

≥96

3～5

8～10

≤15

反循環(huán)

一般地層

1.02～1.06

16～20

≤4

≥95

1～2.5

8～10

≤20

易坍地層

1.06～1.10

18～28

≤4

≥95

1～2.5

8～10

≤20

卵石層

1.10～1.15

20～35

≤4

≥95

1～2.5

8～10

≤20

注：⑴ 地下水位高或其流速大時，指標(biāo)取高限，反之取低限。

⑵ 地質(zhì)較好，孔徑或孔深較小時，指標(biāo)取低限，反之取高限。

3.2.3 泥漿的制備

⑴ 粘土的選擇及普通泥漿

粘土以水化快、造漿能力強(qiáng)、粘度大的膨潤土或接近地表經(jīng)過凍融的粘土為好，但應(yīng)盡量就地取材。經(jīng)過野外鑒定，具有下列特征的土，可符合上述要求作為調(diào)制泥漿的原料。

自然風(fēng)干后，用手不易掰開捏碎；用刀切開時，切面光滑，顏色較深；水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的細(xì)長泥條，用手指搓捻，感覺砂粒不多。浸水后能大量膨脹。一般可選塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.005mm顆粒含量多于總量50%的粘土制漿。當(dāng)缺少適宜的粘土?xí)r，可用略差的粘土，并摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘土；若采用粘質(zhì)土?xí)r，其塑性指數(shù)不宜小于15，大于0.1mm的顆粒不宜超過6%。所選粘土中不應(yīng)含有石膏、石灰或鈣鹽類化合物。

⑵ 優(yōu)質(zhì)泥漿的調(diào)制

優(yōu)質(zhì)泥漿（穩(wěn)定液）的固壁和懸浮鉆碴效能高，在用正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)直徑1.2m以上，孔深30m以上的井孔且地層松散易坍孔時，一般采用優(yōu)質(zhì)泥漿，其各項指標(biāo)如下：

優(yōu)質(zhì)泥漿性能表

項目

相對密度

粘度（s）

靜切力（Pa）

含砂率（%）

PH值

膠體率（%）

失水率（ml/30min）

穩(wěn)定性

數(shù)值

1.03～1.10

18～22

2～5

<2%

8～10

>98

14～20

<0.03

3.2.4 泥漿的循環(huán)和凈化處理

泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由泥漿池、高壓泥漿泵、出漿管和進(jìn)漿管四大部分組成。

含碴泥漿從孔口經(jīng)由出漿管進(jìn)入泥漿池，經(jīng)過沉淀池，再由泥漿泵將泥漿經(jīng)由進(jìn)漿管送回孔底。通過泥漿循環(huán)，孔底的鉆碴即可在泥漿池中沉淀下來，再人工將鉆碴清除，達(dá)到清碴的目的。

4 成孔過程中泥漿控制

⑴ 開始鉆進(jìn)時，進(jìn)尺要適當(dāng)控制，在護(hù)筒刃腳處，應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn)，使刃腳處有堅固的泥皮護(hù)壁。鉆至刃腳下1m后，可按土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)。如護(hù)筒外側(cè)土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時，可提起鉆頭，向孔中倒入粘土，再放下鉆頭倒轉(zhuǎn)，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿空隙，穩(wěn)住泥漿繼續(xù)鉆進(jìn)。

⑵ 在粘質(zhì)土中鉆進(jìn)，由于泥漿粘性大，鉆頭所受阻力也大，易糊鉆。宜選用中等轉(zhuǎn)速、大泵量、稀泥漿鉆進(jìn)。

⑶ 在砂類土或軟土層鉆進(jìn)時，易坍孔，宜選用低轉(zhuǎn)速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)。

⑷ 在卵石、礫石類土層中鉆進(jìn)時，因土層較硬，會引起鉆頭跳動，鉆桿擺動加大和鉆頭偏斜等現(xiàn)象，易使鉆機(jī)因超負(fù)荷而損壞。宜采用低檔慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量、兩級鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn)。

⑸ 減壓鉆進(jìn)。為保證鉆孔的垂直度和減小擴(kuò)孔率，須采用重錘導(dǎo)向減壓鉆進(jìn)。鉆頭、配重、鉆桿總重的一半左右作為鉆壓，其余由鉆架承擔(dān)，使鉆桿始終處于受控狀態(tài)，配重應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況恰當(dāng)選取。

⑹ 泥漿補(bǔ)充與凈化

開鉆前應(yīng)調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿，鉆進(jìn)過程中如泥漿有損耗、漏失應(yīng)予補(bǔ)充。每鉆進(jìn)2m或地層變化處，應(yīng)在泥漿槽中撈取鉆渣樣品，查明土類并記錄，以便與設(shè)計資料核對。

5 結(jié)束語

由于鉆孔樁施工過程工序復(fù)雜，地下情況多變且不容易做到預(yù)先掌控，這就要求施工技術(shù)人員在鉆孔過程中嚴(yán)密監(jiān)控泥漿配制質(zhì)量及返漿性能參數(shù)，及時調(diào)整技術(shù)參數(shù)，才能保證樁基順利成孔。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

趙志峰（1982-07）男 蘭州交通大學(xué) 本科 給水排水工程專業(yè) 主要從事市政工程建設(shè)管理工作 510405