新型泥漿在復雜地質中旋挖鉆成孔應用探討

劉文俊

摘要：在嚴重飽和并且過厚的砂土層利用旋挖鉆進行成孔作業通常都會面臨著暗流以及流沙等一些復雜地質的影響，而在這種情況下，鉆孔樁孔內的護壁效果就顯得十分的重要了。并且這也是直接決定著在嚴重飽和并且過厚的砂土層旋挖鉆成孔能否使用。本文主要針對新型泥漿在復雜地質中旋挖鉆成孔的應用措施進行了詳細的分析。

關鍵詞：新型泥漿；復雜地質；旋挖鉆成孔；應用探討

鉆孔樁基礎屬于我國當前橋梁結構中應用最為廣泛的一種基礎結構方式，不論在什么情況應用都是得加強注意同一個施工問題，那就是在成孔灌注的過程中保持孔內護壁的穩定性，使其不會出現塌孔以及縮徑的情況。筆者結合某一特大橋鉆孔樁技術施工的實驗成果來進行新型泥漿在復雜地質中旋挖鉆成孔的應用的簡單介紹。

1 工程地質和實際的設計情況分析

這一特大橋在每年的六月份至十月份屬于豐水其，其深度最高能夠達到十五米，所以也是很難進行樁基施工。[1]并且該段河面寬闊，水流比較平緩，進而泥沙容易沉積。該橋梁的基礎設計是樁柱式結構，受力的方式屬于摩擦樁。因為地質條件比較差，所以設計單位也是推薦使用二十米的長護筒來進行鉆孔樁成孔工藝，不過該項工藝施工周期比較長，并且護筒拆除起來也是比較困難，此外成本高一級工藝復雜。然后就是在二十米以下成孔比較困難，存在著塌孔的風險。

2 新型泥漿的配制和試樁檢驗分析

因為樁基只能在枯水期進行施工以及合同工期的要求，該橋樁基礎施工的時間不足七十天，只有通過旋挖鉆機成孔才能夠在工期內完成施工。這類機械雖然成孔的速度比較快，不過自身的護壁效果卻比較差，所以只能通過常規泥漿來進行成孔試驗。

2.1 常規膨潤土配制泥漿工作中存在的問題

通過對試驗樁使用泥漿分析，發現膨潤土配制泥漿工作中主要存在以下兩個問題：（1）泥漿對于砂性地層穩定性的保持效果比較差，這主要體現在砂性地層中泥漿侵入砂粒之間的間隙不夠，很難起到固結表面砂層的作用；（2）泥漿對于砂粒裹攜的作用比較差，在比重稍微下降的時候稠度指標的損失比較大，并且泥漿中的砂粒也會快速的沉降。還有就是在下籠之后進行灌注之前的孔底沉渣比較厚以及灌輸過程中還可能存在翻漿難等問題，而這些問題的存在很有可能使得灌注失敗。

2.2 積極的找尋新材料來進行新型泥漿的配制

相關科學研究資料中有一篇關于鉆井工程文獻研究中介紹了聚丙烯酰胺以及植物膠這兩種新型的材料，這兩種材料是國外研究出來的一種高分子聚合物，合理的將其應用在泥漿的配制中能夠極大的提升泥漿的工作性能，不過在實際的配置經驗還是一片空白，所以也是需要通過不斷的實驗進行摸索分析。首先就可以在傳統的配制泥漿中加入適量的植物膠以及聚丙烯酰胺，然后充分的進行攪拌之后進行泥漿基本指標的測試，如果各項指標沒有出現太大的變化，那就能夠直接進行鉆孔使用。[2]此外，還可以將新配制的泥漿進行鉆孔護壁實驗，發現孔壁的表面會形成比較穩定的一層壁膜，并且護壁的效果也是有著明顯的提升。不過這種泥漿形成的壁膜比較厚，極大的消耗泥漿的材料，所以成本投入比較大，并且在比重略有下降的時候稠度損失也是比較大。然后就是對泥漿配制中膨潤土的材料進行適當的調整，引進特技鈉土來代替膨潤土，這種配制的泥漿比重雖然比較小，不過粘度卻是十分的高，使得砂粒更好的保持懸浮的狀態，并且泥漿護壁也是比較穩定。最后就是通過聚丙烯酰胺、植物膠、粘土、水以及鈉土這五種材料來進行新型泥漿的配置，并且為了更好的節約成本，可以盡可能的減少聚丙烯酰胺、植物膠這兩種價格比較昂貴的用量。然后在反復的實驗調整之后，也是將性能比較穩定的新型泥漿配制了出來。這種新型泥漿的主要指標比重為1.12、膠體率大于百分之九十八，然后粘度在42pa.s，經過科學合理的測試，其能夠在十個小時以上懸浮少量的砂粒而不會出現下沉的情況，這五種材料按照質量比為聚丙烯酰胺、植物膠、粘土、水以及鈉土為00002、0.0004、0.08、1、0.08。

3 新型泥漿實際施工的效果

新型泥漿在實驗成功之后可以進行大范圍的施工，具體投入三臺旋挖鉆機，日成孔在三至四個，并且在汛期之前將橋梁樁基礎施工順利的完成了，保證了在合同工期規定的時候將工程交付了。所有的基樁都進行了超聲波的無損檢測，合格率在百分之百，其中有一類的樁達到了百分之九十六。樁基靜載實驗也是完全符合承載力設計的需求。通過實際的施工效果來看，新型泥漿也是很好的解決了快速施工和良好護壁這兩者之間看似矛盾的指標，并且能夠又好又快的在過厚飽和的砂土層中完美的完成樁基基礎性施工。

4 新型泥漿的性能特點以及工作機理

4.1 新型泥漿性能特點

相比較于傳統的膨潤土配制的泥漿，新型泥漿的性能有著極大的提升，其主要表現在粘度大、對孔隙填充性比較好、比重小并且凝膠的作用也是十分的明顯，應用前景十分的廣闊。

4.2 新型泥漿的工作機理

通過研究分析我們能夠發現，在新型的泥漿中加入一定的植物膠能夠在很大程度上提升泥漿的膠體率，進而有效的將泥漿的凝膠作用給提升起來。泥漿的凝膠作用主要就是指在泥漿的侵入孔壁的周圍孔隙中形成一定的凝膠，這樣能夠很好的將砂粒的相對位置進行固定，加強孔壁周圍砂層的穩定性。[3]除此之外，凝膠之后的泥漿還具備一定的抵抗作用，能夠進一步的提升孔壁的穩定性。而在新型的泥漿中加入一定的聚丙烯酰胺對于鉆屑有著較強的絮凝能力，能夠有效的保留優質的造漿黏土，并且將劣質的鉆渣去除，能夠有效的保證泥漿的粘度。而由特級鈉土制成的新型泥漿相比較于膨潤土制成泥漿，其相對密度變得更加的小，而粘度則是更加的好，進而能夠攜帶更多的砂粒，并且對于各種砂層地質的條件都是能夠很好的適應。

5 結語

綜上所述，新型泥漿配制成功能夠在很大程度上解決在嚴重飽和與過厚的砂土層中應用旋挖鉆成孔的問題，并且還能夠為樁基施工提供安全穩定的泥漿護壁，極大的提升了成孔孔壁的穩定性，同時還將旋挖鉆機施工速度快這一優勢充分的發揮了出來，這樣也是在很大程度上增加了在復雜地質情況下成樁的優良率。

參考文獻：

[1]吳杰.新型泥漿在復雜地質中旋挖鉆成孔應用[J].工程技術：引文版，2016（63）：0012500126.

[2]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樁施工中的應用[J].西部探礦工程，2008，20（8）：7374.

[3]孫啟新.化學泥漿在鉆孔灌注樁旋挖鉆機中的應用[J].工程技術：全文版：0026100262.