全風(fēng)化粉砂巖沉積地質(zhì)鉆孔灌注樁泥漿配合比探究

范艷明

（中鐵二十二局集團(tuán)市政工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在實(shí)際項目施工中，護(hù)壁泥漿的好壞直接關(guān)系到鉆孔灌注樁孔壁的穩(wěn)定性、鉆進(jìn)速度，以及孔內(nèi)鉆渣的清除。優(yōu)良的護(hù)壁泥漿通過保持孔壁穩(wěn)定，可降低施工中發(fā)生塌孔、樁身斷層、樁徑縮小等問題的概率，是影響鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[1]。

廣州市某海口灣樁基施工點(diǎn)為全風(fēng)化粉砂巖沉積地段，且該處常年水位高于2.7m，在施工過程中，由于機(jī)械擾動，全風(fēng)化粉砂巖孔壁極易塌孔，給鉆孔灌注樁的施工帶來了很大的困難。為了保證施工質(zhì)量，本文從不同的護(hù)壁泥漿材料著手，研究護(hù)壁泥漿材料的最優(yōu)配合比及施工工藝，以期為后續(xù)研究提供參考。

1 泥漿原材料

1.1 泥漿主材

本文選取了我國市場上最具代表性的膨潤土材料做為試驗(yàn)對象，以這些膨潤土材料試驗(yàn)后的結(jié)果更具指導(dǎo)性。膨潤土材料技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 膨潤土材料技術(shù)指標(biāo)

1.2 外加劑

本文試驗(yàn)選用羧甲基纖維素（CMC）和純堿做為泥漿外加劑。

2 泥漿配合比

對于新配制的泥漿技術(shù)指標(biāo)要求，主要從泥漿比重、黏度、失水量、泥皮厚度等指標(biāo)上進(jìn)行控制。較高的泥漿比重利于清除孔內(nèi)渣土，但是過高又會阻礙混凝土的置換，施工現(xiàn)場土質(zhì)為砂土、礫石等松散土層或松軟潮濕時，泥漿比重值應(yīng)適當(dāng)調(diào)高[3-5]。根據(jù)本項目實(shí)際情況對泥漿各技術(shù)指標(biāo)參考值要求如表2所示。

表2 泥漿技術(shù)指標(biāo)要求

2.1 不同膨潤土泥漿技術(shù)指標(biāo)

初步擬定試驗(yàn)配合比為9%膨潤土+0.02%CMC+0.3%純堿，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同膨潤土泥漿技術(shù)指標(biāo)

從表3中數(shù)據(jù)可知，在同等試驗(yàn)條件下，A類土的失水量過大且泥漿絮凝嚴(yán)重，說明該種材料造漿性能劣于其他材料。D類土在試驗(yàn)中也出現(xiàn)了絮凝現(xiàn)象，且泥皮質(zhì)量一般，因此也不是最佳選擇。相比于其他膨潤土材料，E類土比重大、黏度高、泥皮薄且密實(shí)、失水量更小，因此是作為泥漿主材最好的選擇。

2.2 泥漿最優(yōu)配合比的確定

以1m3水為勾兌基準(zhǔn)，以E類土做為泥漿主材，研究膨潤土的摻量范圍，以得到經(jīng)濟(jì)成本最省、工程效益最好的泥漿配合比方案，泥漿配合比方案如表4所示。

表4 泥漿配合比方案

根據(jù)表4中泥漿配合比方案進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 泥漿配合比試驗(yàn)結(jié)果

從表5中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)膨潤土摻量在7%～8%之間時，隨著膨潤土摻量的提高，泥漿比重、黏度和泥皮厚度不斷增加，失水量不變減小，此階段泥漿體系穩(wěn)定，膠體率高；當(dāng)膨潤土摻量達(dá)到9%時，泥漿體系最穩(wěn)定，其中當(dāng)CMC摻量為0.02%，純堿摻量為0.3%時，泥漿膠體率最高、失水量最小、泥皮質(zhì)量高且密實(shí)；當(dāng)膨潤土摻量＞9%時，泥漿中有越來越多的絮凝產(chǎn)生，此時泥漿體系穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，泥漿黏度不斷增大導(dǎo)致泥漿粘滯不暢，泥皮厚度減小且粗糙。通過對比各泥漿配合比方案試驗(yàn)結(jié)果可知，膨潤土最佳摻量范圍在7%～9%，CMC最佳摻量范圍在0.03%～0.05%，純堿最佳摻量范圍在0.3%～0.5%，最終選定方案9作為生產(chǎn)配合比方案。

3 項目現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用研究

該項目位于廣州市某海口灣，采用鉆孔灌注樁的方式對橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行加固，施工點(diǎn)為全風(fēng)化粉砂巖沉積地段，且該處常年水位高于2.7m，是極易坍塌的地層。鉆孔灌注樁采用正循環(huán)施工方法鉆孔作業(yè)，樁深50m，樁徑80cm。

3.1 泥漿的配制

首先按要求修建好泥漿儲備池和回漿沉淀池，兩池尺寸為長6m，寬3m，深3m，可用不透水塑料膜全覆蓋，既可以防止泥漿滲漏，又可以防備外部水源進(jìn)入泥漿池以保持泥漿技術(shù)指標(biāo)的穩(wěn)定。泥漿生產(chǎn)配合比如表6所示。

表6 泥漿生產(chǎn)配合比

新鮮泥漿在配制過程中要充分拌勻，靜置24h后才可以做為循環(huán)泥漿使用。新鮮泥漿在配制過程中要符合泥漿配合比要求，并應(yīng)在使用前對各項技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測定以滿足技術(shù)要求，新鮮泥漿技術(shù)指標(biāo)如表7所示。

表7 新鮮泥漿技術(shù)指標(biāo)

3.2 泥漿質(zhì)量控制

為了保持泥漿性能的穩(wěn)定，需要在不同的使用階段對泥漿進(jìn)行維護(hù)。在護(hù)筒圍護(hù)鉆孔作業(yè)過程中，泥漿液面與護(hù)筒頂?shù)母叨炔钜嗽?m以內(nèi)，以維持泥漿對孔壁的壓力，既可以防止塌孔，又可以防止泥漿溢出；同時，鉆孔過程中的泥漿液面應(yīng)高出地下水位0.5m以上，遇到漲水季節(jié)，應(yīng)高出最高水位1.5m以上，如果發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿液面下降突然嚴(yán)重并且向外冒氣泡，應(yīng)立即停止施工，檢查孔壁情況，防止塌孔發(fā)生。應(yīng)在孔頂、孔中、孔底位置對泥漿進(jìn)行取樣測定，成孔各階段泥漿技術(shù)指標(biāo)如表8所示。

表8 成孔各階段泥漿技術(shù)指標(biāo)

從表8中數(shù)據(jù)可知，成孔各階段泥漿技術(shù)指標(biāo)有一定的波動性，但符合技術(shù)要求。鉆孔完成后對各成孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，說明泥漿對全風(fēng)化粉砂巖土質(zhì)護(hù)壁效果好，該泥漿配合比方案可靠。

3.3 樁基質(zhì)量檢測

混凝土樁施工完后，按規(guī)范要求對成樁質(zhì)量進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果如表9所示。

表9 樁基檢測結(jié)果

從表9中數(shù)據(jù)可知，該項目成樁質(zhì)量較好，說明鉆孔灌注樁施工工藝可靠，施工技術(shù)穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

通過對比A類土、B類土、C類土、D類土，發(fā)現(xiàn)E類土做為主材生產(chǎn)的泥漿質(zhì)量更好。

E類土最佳摻量范圍在7%～9%，CMC最佳摻量范圍在0.03%～0.05%，純堿最佳摻量范圍在0.3%～0.5%。

分別在泥漿的配制過程中、靜置24h后、成孔前、孔上、孔中、孔下等不同階段對泥漿技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)得出的泥漿配合比方案可靠，泥漿對全風(fēng)化粉砂巖土質(zhì)護(hù)壁效果好。