聚合物泥漿在旋挖鉆孔灌注樁施工中的應用

楊健

摘要：本文介紹了在馬來西亞泛婆羅洲大道9標、10標橋梁工程施工中，為滿足工期、質量安全及技術要求并節約成本，對灌注樁泥漿制備工藝進行優化，降低成本的同時提高成孔質量。

Abstract： In order to meet the requirements of construction period， quality and safety， and technical requirements and save costs in the construction of 9th and 10th bridges on the Pan Borneo Avenue in Malaysia， this paper introduces the optimization of the pouring pile slurry preparation process to reduce the cost and increase the hole formation quality.

關鍵詞：旋挖鉆孔;設計優化;施工工序

Key words： rotary drilling;design optimization;construction procedures

中圖分類號：U445.55+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0113-03

1 ?工程概況

馬來西亞泛婆羅洲大道9標、10標橋梁工程施工位于馬來西亞民都魯，共包含鉆孔灌注樁450根。受現場臨時用電制約，所有鉆孔樁采用旋挖鉆施工。傳統泥漿護壁成孔工藝不僅施工技術難度大，操作麻煩，而且泥漿需求數量巨大，施工成本高。另外現場泥漿存放壓力大，須不停地安排渣土運輸車輛將泥漿進行外運處理，從而進一步增加了施工成本。同時，由于現場大量泥漿需要倒運，文明施工管理難度極大。

為了改善以上問題，項目部經過調查研究和多種方案泥漿試驗比對，選取新型聚合物泥漿。

2 ?聚合物泥漿作用原理

聚合物泥漿是一種高分子量的合成聚合物環保材料，鉆孔過程中通過物理作用機理，增加泥漿比重，穩定孔壁，懸浮鉆孔過程中產生的鉆渣、土、砂等，提高成孔質量。

2.1 護壁原理

聚合物泥漿分子量大，水解分子擴散并與泥漿內其他成分重新聚合，形成較為粘稠的泥漿，從而達到懸浮鉆渣的目的，保持底層土壓平衡。聚合物泥漿注入孔內后，在鉆機的不斷攪動下，泥漿與水充分混合，在鉆頭攪動的過程中形成粘稠泥漿，抵抗孔周圍土層壓力，保證成孔質量。

2.2 處理沉渣原理

旋挖鉆機在工作過程中，對孔壁形成擾動，由于地下水和孔壁擠壓的作用，極易形成塌孔。因此需要調整孔內泥漿的比重用來平衡土壓力。

聚合物泥漿與泥漿中其他分子結合后，加大泥漿比重，分離鉆渣、泥漿，使沉渣沉到孔底，方便旋挖鉆機在鉆孔過程中及時清理鉆渣，使沉渣厚度滿足設計、規范要求。

3 ?聚合物泥漿施工工藝

聚合物泥漿使用方法主要包括泥漿池造漿法和護筒內造漿法兩種，具體操作步驟如下：

3.1 泥漿池造漿法

①開挖泥漿池，根據樁基混凝土方量及泥漿池布置確定大小，并安裝好泥漿泵和空氣壓縮機，做好臨邊防護并懸掛醒目標志。

②將施工用水注入池中，調節水的酸堿度在8-10的堿性區間之內，用攪拌機攪拌拌勻（攪拌時間為15-30分鐘）。

③將循環泵開啟，正常工作后，通過管口加入聚合物，加入過程需要均勻加入，開始加入時選用最大劑量，摻入量為萬分之五（既100立方水中加入奈普頓50kg，后用攪拌機攪拌15分鐘，用粘度測定漏斗測定泥漿的黏度到20秒左右即可滿足正常地質。

④在鉆進過程中，如遇砂層或地下水較多，需不斷補充泥漿，保證土層壓力平衡。

3.2 孔內直接造漿法

①在鉆孔前提前準備好足夠的符合條件的施工用水和聚合物材料，根據地層情況計算聚合物摻假量，并根據實驗確定。

②向鉆機施工的孔里加入施工用水，然后將奈普頓聚合物泥漿材料添加入護筒內，緩慢加入，同時孔內保持攪動狀態，使聚合物能完全的分散到泥漿中，發揮出較好的效果。

③在護筒內鉆進深度3m以內，需要加大泥漿用量為正常的1.8倍左右，超過3m地層穩定后可按正常用量。

④在正常施工中，操作需要專人，避免因操作原因而引起的錯誤和誤差。

⑤在距離孔底距離3m左右時，即可保持泥漿濃度，不再添加。

⑥如遇地下水豐富，易塌地層，可適當調整用量。

造漿按萬分之一到千分之一配置，根據現場實際情況做多組泥漿比對試驗，并充分靜置，通過比對試驗確定摻量，參考指標如表1。

鉆進完成停15-40分鐘后（根據孔深確定時間），用鉆機打撈孔底沉渣，靜置泥漿。對接鋼筋籠、按順序編號接好導管，接好漏斗，確保首罐方量。在灌注混凝土前如果沉渣較厚或者地層較差，需再鋼筋籠安放之前用鉆斗多次清孔，確保孔底沉渣滿足設計、規范要求。

澆筑完成后，泥漿池里收集到的孔內泥漿需要重新沉淀，測定泥漿比重和黏度，如果黏度過低，可以重新補充聚合物，攪拌均勻，直至滿足條件。