聚合物泥漿與普通泥漿在橋梁樁基礎(chǔ)應(yīng)用比較淺析

王均福+張永昌+孫浩正

【摘要】目前，我國(guó)對(duì)公路工程建設(shè)方興未艾，新技術(shù)應(yīng)用勢(shì)在必行。筆者根據(jù)多年來(lái)工程橋梁樁基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)，今簡(jiǎn)單整理如下，與讀者共饗。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；樁基礎(chǔ)；聚合物泥漿

【Abstract】At present， the construction of highway engineering in our country， the application of new technology is imperative.The author according to the experience of the bridge pile foundation construction for many years， this simple arrangement as follows， to share with readers.

【Key words】Bridge pile；Foundation；Engineering；Polymer mud

1. 導(dǎo)言。

聚合物泥漿比普通泥漿在橋梁樁基礎(chǔ)應(yīng)用中有許多優(yōu)勢(shì)。

2. 聚合物泥漿在橋梁樁基礎(chǔ)應(yīng)用分析。

2.1對(duì)于大直徑樁、超長(zhǎng)樁在樁基成孔過(guò)程中，為提高排渣效率、保證孔壁質(zhì)量、控制沉淀層厚度，建議采用高性能泥漿。工程中常用的優(yōu)質(zhì)高性能聚合物泥漿是PHP泥漿，PHP泥漿又稱聚丙烯酰胺不分散低固相泥漿。它是通過(guò)在采用膨潤(rùn)土作為原料的基漿中加入PHP膠體制成的，PHP泥漿的制作材料主要為膨潤(rùn)土、聚丙稀銑胺、純堿和火堿。

2.2聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有良好的絮凝性，能很好地絮凝鉆渣和劣質(zhì)土，可以降低液體之間的摩擦阻力。聚丙烯酰胺的突出功能是使泥漿具有觸變性，保持不分散、低固相、高粘度的性能，其摻用量為泥漿體積的0.003%。

2.3膨潤(rùn)土具有很強(qiáng)的吸濕性，能吸附相當(dāng)于自身體積的8～20倍的水而膨脹至30倍。在水介質(zhì)中能分散呈膠體懸浮液，并具有一定的粘滯性、觸變性和潤(rùn)滑性，它和泥沙等的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性，有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力和吸附能力。膨潤(rùn)土是泥漿膠體質(zhì)的主要來(lái)源，分為鈉質(zhì)和鈣質(zhì)兩類(lèi)，膨潤(rùn)土泥皮薄、穩(wěn)定性好、造漿率高。

2.4PHP泥漿具有如下特點(diǎn)。

2.4.1觸變性好。配置成功的PHP泥漿黏度大，在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)呈凝絮狀。當(dāng)樁基礎(chǔ)施工鉆頭旋轉(zhuǎn)泥漿流動(dòng)時(shí)，泥漿黏度減小，流動(dòng)性增加，減少了鉆頭阻力。PHP泥漿的這種觸變性能使它能同時(shí)滿足鉆進(jìn)時(shí)阻力小、靜止時(shí)穩(wěn)定性好兩項(xiàng)要求。

2.4.2比重小、低固相。該泥漿以膨潤(rùn)土為原料，含砂率較低（0%～0.3%），造漿率高。原漿（未經(jīng)鉆進(jìn)的PHP泥漿）比重小（約為1.02～1.04），能攜帶較多鉆渣，固相泥漿含砂率可達(dá)4%。此外，由于比重小，對(duì)鉆頭旋轉(zhuǎn)的阻力較小，因此能提高鉆進(jìn)速率，減小鉆機(jī)磨損。

2.4.3黏度高。泥漿制作過(guò)程中使用PHP特效增粘劑，泥漿黏度很高，因此相應(yīng)的膠體率高。這樣，泥漿膠體在粉細(xì)砂、粗砂、礫石土體中形成一層化學(xué)膜，封閉孔壁，保持孔壁穩(wěn)定。

2.4.4成孔后泥皮薄。這是PHP泥漿的一個(gè)重要特點(diǎn)，采用這種泥漿后泥皮厚度小于1mm，這也是普通泥漿難以辦到的。

2.4.5失水量小。一般而言泥皮厚度與泥漿過(guò)濾失水率成正比，該泥漿的底失水率使其具有泥皮薄的特點(diǎn)。

2.4.6不分散。該性能使鉆孔后泥漿發(fā)生凝絮作用，當(dāng)一個(gè)高分子同時(shí)吸附在幾個(gè)顆粒上，而一個(gè)顆粒又可同時(shí)吸附幾個(gè)高分子時(shí)，就會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使泥漿中的淤泥類(lèi)細(xì)顆粒鉆屑進(jìn)一步變成較大顆粒。

2.4.7經(jīng)濟(jì)、循環(huán)利用、無(wú)毒、無(wú)害。聚合物泥漿在橋梁樁基、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)中應(yīng)用較多。如蘇通大橋主橋墩的群樁基礎(chǔ)由131根直徑為2.5～2.8m、長(zhǎng)117.6m的鉆孔灌注樁組成，屬于大直徑、超長(zhǎng)樁基礎(chǔ)，施工中采用了PHP泥漿，樁基沉淀層厚度為0，在保證樁基礎(chǔ)質(zhì)量控制方面效果良好。

3. 普通泥漿鉆孔樁基礎(chǔ)應(yīng)用分析

3.1施工測(cè)量（略）

3.2施工準(zhǔn)備（略）

3.3場(chǎng)地平整。清除、整平施工場(chǎng)地內(nèi)的障礙物及坑洼，做好排水設(shè)施；做好泥漿池、沉淀池、泥漿溝；備齊各種檢測(cè)設(shè)備。

3.4埋設(shè)護(hù)筒（略）。

3.5泥漿拌制。鉆孔前拌制足夠護(hù)壁泥漿，控制泥漿粘度為18～22s，相對(duì)密度為1.2～1.45，含砂率控制在4%。酸堿度PH值8～11，制漿能力不低于2.5L/kg。

3.6鉆機(jī)安裝和就位（略）。

3.7鉆孔作業(yè)。橋梁鉆孔均采用泥漿護(hù)壁施工。

3.7.1鉆孔時(shí)先開(kāi)動(dòng)泥漿泵，待泥漿循環(huán)正常后，再起動(dòng)鉆機(jī)慢速回轉(zhuǎn)下放鉆頭至護(hù)筒底，輕壓慢轉(zhuǎn)待鉆頭正常工作后，逐漸加大轉(zhuǎn)速和鉆壓，進(jìn)入正常鉆進(jìn)。

3.7.2鉆進(jìn)時(shí)適當(dāng)控制進(jìn)尺，鉆孔作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，并做好紀(jì)錄。鉆孔一次成型；在鉆孔排渣、提鉆或因故障停鉆時(shí)，將嚴(yán)格保證鉆孔內(nèi)的水位及泥漿的相對(duì)密度和粘度，保證鉆孔安全。

3.7.3鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行試驗(yàn)，控制泥漿性能；撈取渣樣，做好記錄，隨時(shí)觀測(cè)土層變化情況；

3.7.4鉆進(jìn)中如果遇到軟土或砂土等易塌孔的土層中，利用低速鉆進(jìn)、加大泥漿比重、控制孔內(nèi)水位等方法施工，防止塌孔。

3.7.5隨時(shí)檢查鉆機(jī)設(shè)備，尤其是鉆錐是否擺動(dòng)過(guò)大，鉆架是否平穩(wěn)牢固，防止鉆進(jìn)擴(kuò)孔；

3.7.6鉆孔過(guò)程中如出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)加大泥漿比重，提高孔內(nèi)壓力或投下粘土塊，將粘土塊擠入流砂層，加強(qiáng)護(hù)壁，堵住流砂；

3.7.7孔身偏斜彎曲時(shí)，及時(shí)分析原因，進(jìn)行處理。不嚴(yán)重時(shí)，采用在傾斜處吊起鉆錐，反復(fù)掃孔的方法糾正；偏斜嚴(yán)重、彎孔、梅花孔、探頭石出現(xiàn)時(shí)，采取回填修孔。

3.7.8發(fā)生掉鉆時(shí)，迅速用打撈叉、釣繩套等工具打撈，任何情況下，嚴(yán)禁施工人員進(jìn)入沒(méi)有防護(hù)設(shè)施的鉆孔中處理故障。鉆孔全過(guò)程在施工日志中進(jìn)行詳細(xì)紀(jì)錄。

3.8清孔及探孔。

3.8.1清孔。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后采用換漿法進(jìn)行清孔。將相對(duì)密度較低的泥漿壓入，把孔內(nèi)的懸浮物以相對(duì)密度較大泥漿換出。要確保灌注水下砼前，沉碴不超過(guò)容許值0.20m，不得用加深孔底的辦法代替清孔。清孔達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，清孔結(jié)束。

3.8.2探孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，及時(shí)對(duì)孔徑、孔深、偏斜度、泥漿相對(duì)密度、孔底沉淀物厚度等進(jìn)行測(cè)定，達(dá)到設(shè)計(jì)與規(guī)范后，用鋼筋籠測(cè)孔器進(jìn)行檢測(cè)，能全孔通過(guò)，才能下放鋼筋籠。

4. 結(jié)語(yǔ)。

PHP泥漿在井底沉淀厚度接近于0，普通泥漿護(hù)壁，井底沉淀厚度很難低于30cm，甚至為保證沉淀厚度低于30cm要采取二次清孔，耗時(shí)耗力浪費(fèi)資金。因此，聚合物泥漿具有廣泛的應(yīng)用前景。

[文章編號(hào)]1619-2737（2017）06-15-526

[作者簡(jiǎn)介] 王均福，男，職稱：高級(jí)工程師，1999年7月畢業(yè)于西安公路交通大學(xué)，山東大學(xué)工程碩士，長(zhǎng)期從事橋梁工程施工。

張永昌，男，職稱：高級(jí)工程師，1999年6月畢業(yè)于武漢城市建設(shè)學(xué)院，工程碩士，長(zhǎng)期從事橋梁工程施工。

孫浩正，男，職稱：高級(jí)工程師，2007年1月畢業(yè)于南昌航空工業(yè)學(xué)院，工程碩士，長(zhǎng)期從事橋梁工程施工。