化學聚合物泥漿在地鐵圍護結構施工中的應用

杜偉

摘要：通過在蘭州地鐵工程中的使用，對化學聚合物泥漿在施工中進行探索，化學聚合物泥漿與傳統泥漿相比，成孔快、質量好且穩定、污染小及綜合成本低等優點，特別適宜環保要求高的市政橋梁及地鐵的樁基施工。因此化學聚合物泥漿應用前景廣泛。

Abstract： This paper explores application of chemical polymer mud in the construction of Lanzhou subway project. Compared with the traditional mud， chemical polymer mud has the advantages of fast pore forming， good quality and stability， low pollution and low comprehensive cost. It is especially suitable for the construction of municipal bridge and subway pile with high environmental protection requirements. Therefore， chemical polymer slurry has a wide application prospect.

關鍵詞：鉆孔樁施工；泥漿；化學聚合物

Key words： bored pile construction；slurry；chemical polymer

中圖分類號：U443.15+4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）09-0154-02

0 引言

隨著地鐵已慢慢成為每個大城市不可缺少的交通工具之一，他給人們帶來快捷與方便，但是在地鐵施工中，特別是樁基施工所產生的廢漿不僅給城市的環境帶來了很大的污染，而且廢漿外運也大大的增加了施工成本。因此化學聚合物泥漿的應用對減少施工廢漿污染及降低施工成本有著重要的意義。

為此將從樁基施工中化學聚合物泥漿的應用來論述。

1 工程概況

東方紅廣場站為蘭州市城市軌道交通1號線一期工程中間車站，東方紅廣場站為1、2號線的換乘車站。東方紅站位于蘭州市城關區東方紅廣場北側慶陽路下，西起金昌路十字，東至平涼路十字，車站主體長度683.1m。車站圍護結構采用Ф800鋼筋混凝土樁咬合Ф800C15素混凝土樁。圍護樁與素混凝土樁相間布置切割咬合（咬合寬度每側20cm）成排樁圍護結構。車站范圍內地質情況主要為第四系全新統人工填土（Q4ml）、沖積（Q4d）卵石及第三系古-始新統（E1-2）砂巖組成。

雜填土 Q4ml：雜色，稍密。主要成分以礫石和黏性土為主、含零星磚塊、炭渣及白灰等，巖性不均、結構雜亂。車站南側附屬建筑鉆孔是以耕植土為主的素填土。

沖積卵石Q4d：雜色，密實。顆粒母巖成分以灰巖、花崗巖為主，磨圓度較差，呈次圓狀～次棱角狀，分選性一般，粒徑2-20mm約占15%，20-40mm約占30%，40-60mm約占35%，>60mm約占10%，最大粒徑約600mm，顆粒之間交錯排列，充填物以砂礫石為主。上部較散粒徑偏小，含少量黏性土，易塌孔。鉆進困難，局部存在砂層透鏡體。動探錘擊數N63.57=58.6擊。

強風化砂巖E1-2：黃紅色，密實。細粒結構，層狀構造。巖芯較完整，多呈5～8cm短柱狀，泥質膠結。礦物成分以長石、石英為主，含少量云母。成巖作用差，遇水或擾動易軟化，暴露地表易風化崩解，不經擾動時強度較高。動探錘擊數N63.57=33.6擊。

2 鉆機及泥漿的選擇

該車站位于蘭州市政治文化中心及交通主干道旁，車流量大，因此對現場文明施工和環境保護要求非常高。該工程地質情況復雜，樁基數量大，工期要求短，且對樁基質量要求高。

根據以上工程特點項目部經調查及現場施做試樁，最終確定使用化學護壁、CAT280旋挖鉆機成孔施工。

3 化學聚合物泥漿特點及適用地質條件

化學聚合物泥漿主要由水、氫氧化鈉和耐普頓旋挖鉆機專用聚合物組成。

3.1 化學聚合物泥漿的特點

化學聚合物泥漿可加快鉆孔施工速度，保護環境，節約能源，是傳統泥漿鉆孔無法比擬的，它不在孔壁上形成較厚的泥皮而且具有黏度高加快沉渣速度，進而確保了鉆孔的質量。

①化學聚合物泥漿因為非常易降解，重復使用率高。既對鋼筋混凝土無腐蝕現象又能減少能源消耗并且能減少環境污染。

②通過化學聚合物泥漿的使用，減少清空時間及混凝土用量，減少塌孔及沉渣厚度，使得施工中樁徑更加精確。

③通過噴射水流沖入，鉆井設備的鉆頭與鉆桿不附著泥漿和砂子增大了機械的使用壽命。

④化學聚合物泥漿在成孔過程中不在孔壁形成比較厚的泥皮，提高了咬合樁的咬合質量，為后期基坑開挖安全提供了保證。

⑤化學聚合物泥漿屬于靜態泥漿，泥漿中含砂量低，能更好的保證請控制量。

⑥化學聚合物泥漿制備和處理簡單易操作，并且不需要提前制備，配置后30min內即可使用。

3.2 適用地質條件

化學聚合物泥漿主要適用于雜填土、黏土、砂土、粉土及砂卵石地層。

4 施工方法

4.1 泥漿池設置

①采用鋼板制作的3*6*1.5m矩形泥漿池，在中間設置一道高1.2m的隔板。與普通挖坑或磚砌泥漿池相比，其優點：1）可以有效地降低泥漿被地表泥水的污染，保證泥漿性能；2）可以避免泥漿池后期回填處理，減少對環境的破壞，也可降低施工成本；3）泥漿池使用完成后可以回收再利用，降低施工成本；4）移動比較方便減少泥漿在輸送過程中的損耗。

②該工程在泥漿池內設置兩臺污水泵，一臺負責漿液循環，另一臺負責對鉆孔內輸送漿液。

③設置兩個泥漿池，一個泥漿池儲存配置的新的漿液，另一個泥漿池儲存回收的泥漿，沉淀后循環施用。

4.2 泥漿配置

①將氫氧化鈉溶解后注入已蓄滿水的泥漿池中，調節ph值到8～10范圍。

②依據試樁試驗確定的化學聚合物泥漿配比配置泥漿，根據地質情況不同化學聚合物參量及年度指標見表1。

③泥漿池內設置一臺循環泵，并根據已確定的配合比使用量，將其在循環泵出水口均勻加入，攪拌30min后測定漿液的黏度，控制在30s左右。

4.3 鉆孔

①放出樁位中心點，做好十字線定位樁中心，并做好護樁固定。

②鉆孔埋設護筒，并根據十字線定位。護筒口高出地面30cm左右，周圍回填密實。根據地質情況護筒長度宜選擇4～6m。

③向孔內注入漿液，從開始鉆井到灌注前，液面宜控制在孔口下50cm，既保證水頭壓力又可避免漿液溢出。

④鉆進過程中鉆頭要快下慢上，防止鉆進過程中對孔壁的沖涮。

⑤在鉆進到設計標高前預留50cm，清孔時與沉渣一塊鉆出，保證孔底承載力。

4.4 鋼筋籠及導管安裝

在混凝土到場前一個小時開始清除預留土層到設計標高，及時吊裝鋼筋籠及安裝導管。

4.5 混凝土灌注

在孔口安裝污一臺水泵，關注過程中及時將漿液會收到泥漿池中，防止漿液溢出造成污染及浪費。

5 結束語

從化學聚合物泥漿鉆孔在蘭州地鐵東方紅廣場站施工應用可以看出，該施工工藝應用主要在于泥漿池的設置、漿液的配置和鉆井過程的控制等幾方面。基于化學聚合物泥漿在施工中污染小、成本低和便于處理，相信化學聚合物泥漿將會更廣泛的應用于城市地下工程中。

參考文獻：

[1]王海軍，孫社強，曹玉亮.新型聚合物泥漿在旋挖鉆機成孔灌注施工中的應用[J].西部探礦工程，2008（8）：73-74.

[2]祁建永，王國輝，張彥鵬，付景坤.旋挖鉆機聚合物泥漿施工技術淺談[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2010，37（8）：60-62.

[3]JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范[S].