膨潤土泥漿在鉆孔灌注樁施工中的運(yùn)用

■黃 崴，曹思民 ■中國路橋工程有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510000

如今氣舉反循環(huán)鉆機(jī)逐漸從自然造漿轉(zhuǎn)向通過泥漿攪拌站制備優(yōu)質(zhì)的膨潤土泥漿。本文主要闡述膨潤土泥漿的作用機(jī)理、制備流程、檢測方法和頻率、施工中的使用、使用后的處理等供各方在鉆孔灌注樁施工中參考。

1 膨潤土泥漿的作用及護(hù)壁機(jī)理

鉆孔樁成孔施工中，膨潤土泥漿的主要作用是護(hù)壁。膨潤土泥漿對孔壁的靜壓力和膨潤土泥漿在孔壁上形成的隔水膜可以有效地防止孔壁坍塌。除此之外，膨潤土泥漿還具有攜渣和冷卻、潤滑機(jī)具作用，具有一定粘度的膨潤土泥漿不但可以攜帶鉆渣一起排出，還可以作為鉆具的潤滑和冷卻劑，在沖洗鉆具的同時，也冷卻鉆具。

膨潤土泥漿的護(hù)壁機(jī)理主要表現(xiàn)在兩個方面:隔水膜的形成及膨潤土泥漿的液態(tài)靜壓力.由于膨潤土泥漿具有一定的比重，當(dāng)孔內(nèi)膨潤土泥漿液面高于地下水位一定高度時，膨潤土泥漿在液壓作用下浸入土層，在一定范圍內(nèi)膨潤土泥漿的凝膠體粘附在土顆粒上，固定了土顆粒的相對位置，在孔壁周圍(0～2m)形成較穩(wěn)定的土層，使土層抗剪強(qiáng)度增加，從而維持了孔壁的穩(wěn)定。膨潤土泥漿的繼續(xù)滲透使膨潤土泥漿中的土顆粒逐漸填補(bǔ)了孔壁土層的空隙，從而堵塞了水道，在孔壁形成隔水膜。這樣泥漿的液態(tài)靜壓力可以有效的作用在孔壁上，且減少了滲透性，保持了孔壁的穩(wěn)定。泥漿的液態(tài)靜壓力可以抵抗作用在孔壁上的土壓力和水壓力，并防止地下水的滲入。雖然鉆孔破壞了原狀土的受力平衡，孔壁面土體靜土壓力減少，孔壁的空隙水壓成為負(fù)值，對土體產(chǎn)生了抗拉作用。然而，當(dāng)孔內(nèi)充滿膨潤土泥漿時，液壓力在孔壁面上平衡土壓力。同時，膨潤土泥漿中的細(xì)小土顆粒向土層的滲入也增強(qiáng)了土層的強(qiáng)度，從而保持了孔壁的穩(wěn)定。

2 膨潤土泥漿的制備

膨潤土泥漿的拌制由一套專門的制漿系統(tǒng)來完成。該系統(tǒng)可將膨潤土等粉料與水及其他添加劑混合幷快速制成穩(wěn)定漿液，從物料配制，膨潤土制漿，輸漿采用全自動控制，具有制漿速度快，漿液攪拌均勻等特點(diǎn)。其制漿工藝流程如下:

制漿系統(tǒng)流程示意圖

(1)膨潤土儲料:每袋1噸的膨潤土，人工拆包，裝入本系統(tǒng)5立方臥式供料器內(nèi)。開啟擺式空壓機(jī)，膨潤土被流化后吹入40噸料倉內(nèi).需要物料時，料倉下配的螺旋輸送機(jī)，對粉料進(jìn)行輸送。

(2)制漿設(shè)備上清水:現(xiàn)場設(shè)置約4.5立方的水箱，通過自來水人工上水。啟動清水泵，向制漿機(jī)加入設(shè)定水量。

(3)上物料預(yù)稱重:在加清水同時，干物料也開始預(yù)稱重。

(4)制漿機(jī)投干物料:當(dāng)同時具備清水、干物料達(dá)到預(yù)設(shè)定重量的條件時，實(shí)施制漿機(jī)投干物料。物料投入桶內(nèi)后，即刻進(jìn)入下個周期干物料上料稱重過程。

(5)制漿及輸漿:在清水和干物料都上完情況下，執(zhí)行制漿循環(huán);制漿完成后，轉(zhuǎn)入輸漿;輸漿完成后進(jìn)入下一個循環(huán)。

(6)輔助說明:①膨潤土泥漿須用清水調(diào)配，水中不得含有油質(zhì)、不合規(guī)定的酸堿物、有機(jī)物質(zhì)或其他雜質(zhì);②每立方的膨潤土膨潤土泥漿的拌制參考比例:BENTONIL GTC4膨潤土:35KG;清水:987L;完成拌制后，膨潤土泥漿將被泵送至中央儲漿池。

3 膨潤土泥漿的取樣與檢測

現(xiàn)場需設(shè)置膨潤土膨潤土泥漿的質(zhì)量測試場地。于基樁施工中，膨潤土泥漿之調(diào)配使用、測定及檢驗(yàn)控制如下表之規(guī)定:

根據(jù)LECM品質(zhì)控制手冊 ARP/DG/18之標(biāo)準(zhǔn)

不同階段膨潤土泥漿取樣頻率及位置

輔助說明:(1)上列測定次數(shù)為一般情形下之測量次數(shù)，可按現(xiàn)場實(shí)際情況考慮增減測量之次數(shù)。同時下雨前后、久置后、停工前及土層有變化情況或發(fā)生坍孔時，應(yīng)加做必要之試驗(yàn);(2)膨潤土泥漿控制紀(jì)錄至少應(yīng)包括試驗(yàn)時間、取樣地點(diǎn)、工作狀況及上表所列之檢驗(yàn)項(xiàng)目。

4 膨潤土泥漿的使用

整個膨潤土泥漿的使用和處理主要包括以下幾個環(huán)節(jié):(1)膨潤土泥漿的注入:制備好成的膨潤土泥漿由中央池(工作漿區(qū))，隨鉆挖過程注入樁孔，保持樁孔內(nèi)的水頭壓力，幷保持臨時護(hù)筒以下(CDG層及以下)樁孔壁的穩(wěn)定;(2)膨潤土泥漿的自回圈:反回圈鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中，開啟空壓機(jī)進(jìn)行自回圈，膨潤土泥漿攜帶出的鉆渣經(jīng)過篩網(wǎng)過濾和沉淀缸沉淀凈化后循環(huán)回入樁孔內(nèi)，如膨潤土泥漿面因鉆進(jìn)而下降可由中央池補(bǔ)充以保持水頭;(3)膨潤土泥漿的置換:鉆至基巖底標(biāo)高幷驗(yàn)收后，自回圈2－4小時以分離膨潤土泥漿中攜帶的鉆渣(大于2mm)，之后用中央池中的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求的膨潤土泥漿置換樁孔中的膨潤土泥漿，置換出的膨潤土泥漿排入中央池中的舊漿區(qū)待處理;(4)膨潤土泥漿的回收:澆筑砼時，樁孔中的膨潤土泥漿回收到中央池的舊漿區(qū)待處理;(5)膨潤土泥漿的凈化:舊漿區(qū)的膨潤土泥漿經(jīng)沉淀后進(jìn)入泥漿凈化裝置進(jìn)行凈化處理，處理后可再次使用。

5 廢棄膨潤土泥漿的處理

(1)廢漿區(qū)的清理:施工期間，被污染或無法改良處理的膨潤土泥漿(包括澆筑過程中被污染的最后5米漿液)將排入中央池中廢漿區(qū)，收集于廢漿區(qū)的膨潤土泥漿經(jīng)沉淀后，其渣土將定期用裝載泥漿罐的卡車運(yùn)至路凼堆填區(qū)棄置。

(2)中央池的清理:施工完成后，中央池中所有剩余膨潤土泥漿也將用裝載泥漿罐的卡車運(yùn)至堆填區(qū)棄置。

(3)所有運(yùn)載廢漿及鉆渣的車輛在出地盤之前將清洗車輪，幷做好覆蓋措施，防止運(yùn)輸途中污染街面。

6 工程實(shí)例

在澳門的工程實(shí)踐中，凼仔新碼頭海上樁基礎(chǔ)、輕軌車場一期基礎(chǔ)工程C380、重型停車場、星麗門等樁基礎(chǔ)施工中均采用了穩(wěn)定液護(hù)壁的施工工藝。其中，在C380施工中有鉆孔灌注樁299支，采用穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁的最大成孔深度超過100m;在青洲坊公共房屋第1及第2地段之樁基礎(chǔ)建造工程中，共有大直徑鉆孔灌注樁187支，平均離地面深度約為72.5m。

7 結(jié)語

膨潤土泥漿的使用，起到了良好的護(hù)壁效果，提高了成孔質(zhì)量。在以后的工程實(shí)踐中，還需要進(jìn)一步的探索研究，通過添加合適的輔助制劑幫助膨潤土更好的發(fā)揮作用，提高利用率。

［1］烏效鳴，等.鉆井液與巖土工程漿液實(shí)驗(yàn)原理與方法.武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2010.

［2］穆劍，等.鉆井液及處理劑評價手冊.北京:石油工業(yè)出版社，2007.

［3］澳門土木工程實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制手冊.

［4］美國機(jī)械工程師學(xué)會振動篩委員會.鉆井液處理手冊.北京:石油工業(yè)出版社，2008.