楊峻熙 張曉光 陳森泉

摘 要：隨著大直徑超深鉆孔灌注樁在特大型橋梁施工中的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)鉆孔灌注樁的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。本文著重分析泥漿分層對(duì)大直徑超深鉆孔灌注樁鉆進(jìn)、清孔以及混凝土澆注過(guò)程中的影響并提出有效的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：泥漿分層 鉆孔灌注樁 影響及應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（c）-0063-02

1 泥漿在鉆孔灌注樁中的作用

鉆孔泥漿一般由水、粘土（或膨潤(rùn)土）和添加劑按適當(dāng)配合比配制而成，具有懸浮鉆渣、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔等作用。泥漿的優(yōu)劣是影響鉆孔灌注樁質(zhì)量的重要因素。

2 大直徑超深鉆孔灌注樁泥漿分層原因分析

優(yōu)質(zhì)泥漿是以一種類似于固溶膠的形態(tài)存在，其中的土壤顆粒在不停地做布朗運(yùn)動(dòng)，與重力作用相同時(shí)便形成沉降平衡的狀態(tài)。故優(yōu)質(zhì)泥漿是一種均一、穩(wěn)定的混合物，具有很好的懸浮力，易于排渣和清孔。在大直徑超深鉆孔灌注樁中，劣質(zhì)泥漿往往由于比重、含砂率、粘度、膠體率等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到要求，從而出現(xiàn)土壤顆粒沉降造成的泥漿分層現(xiàn)象，對(duì)鉆進(jìn)效率、清孔質(zhì)量等造成不利影響。

3 泥漿分層對(duì)大直徑超深鉆孔灌注樁的影響

3.1 泥漿分層在鉆進(jìn)過(guò)程中的影響

鉆孔灌注樁一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等機(jī)械成孔，或用旋轉(zhuǎn)機(jī)輔以高壓水沖成孔，常用正循環(huán)回轉(zhuǎn)法，反循環(huán)回轉(zhuǎn)法、潛水電鉆法、沖抓錐法、沖擊錐法等。鉆進(jìn)過(guò)程中，一般采用較大的泥漿比重，以獲得較大的泥漿懸浮力，有助于鉆進(jìn)過(guò)程中的排渣和進(jìn)尺。在大直徑超深鉆孔灌注樁的鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿分層會(huì)造成孔內(nèi)上下泥漿濃度不均，樁底部分泥漿濃度過(guò)大，從而嚴(yán)重影響進(jìn)尺效率，甚至還會(huì)出現(xiàn)粘錐、卡錐等現(xiàn)象。

3.2 泥漿分層對(duì)成孔后清孔的影響

大直徑超深鉆孔灌注樁成孔后，一般采用二次清孔法進(jìn)行清孔。第一次清孔常用正循環(huán)換漿法排除粗渣，若泥漿分層會(huì)降低泥漿懸浮力，從而影響清孔效率，延長(zhǎng)清孔時(shí)間。此外，上層泥漿比重太低，還會(huì)降低靜水壓力，可能發(fā)生坍孔等事故。第二次清孔常采用氣舉反循環(huán)抽漿法清除孔底沉渣，若泥漿分層會(huì)造成泥漿濃度不均，底部過(guò)于黏稠，引起泥漿管堵塞等現(xiàn)象，從而延誤清孔時(shí)間，影響清孔效率。

3.3 泥漿分層在灌注混凝土過(guò)程中的影響

在大直徑超深鉆孔灌注樁的灌注過(guò)程中，由于泥漿分層，會(huì)造成翻漿困難，從而使灌注樁出現(xiàn)混凝土密度不均、蜂窩、空洞、泥漿夾層等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成導(dǎo)管堵塞，從而引起樁身截面斷裂等嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 制備優(yōu)質(zhì)泥漿

大直徑超深鉆孔灌注樁對(duì)泥漿的性能要求較高，通常采用塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.005 mm，且黏土顆粒含量大于50%的黏土，通過(guò)泥漿攪拌機(jī)或人工調(diào)和制備而成。此外，泥漿的選擇應(yīng)根據(jù)鉆孔的工程地質(zhì)情況、孔位、鉆機(jī)性能、泥漿材料等綜合確定。在地質(zhì)情況復(fù)雜，覆蓋層較厚的地區(qū)進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，宜使用丙烯酰胺即PHP泥漿，此泥漿具有不分散、低固相、高粘度的特點(diǎn)。

4.2 控制泥漿指標(biāo)

控制大直徑超深鉆孔灌注樁的鉆進(jìn)效率、清孔質(zhì)量，混凝土灌注質(zhì)量的關(guān)鍵在于控制泥漿指標(biāo)，其性能指標(biāo)可參照表1選用。

4.3 正反循環(huán)組合清孔

4.3.1 鉆進(jìn)過(guò)程中正循環(huán)清孔

正循環(huán)是以U形管原理為依據(jù)，將泥漿通過(guò)鉆桿或者皮管引入樁底，利用壓強(qiáng)差將孔底鉆渣懸浮至樁頂排出。大直徑超深鉆孔灌注樁在鉆進(jìn)過(guò)程中，宜采用正循環(huán)換漿法清孔，使泥漿保持一定的均一性和穩(wěn)定性，降低泥漿分層現(xiàn)象，提高泥漿護(hù)壁能力和懸浮能力，以便獲得更好的進(jìn)尺和排渣效果。正循環(huán)換漿法見(jiàn)圖1。

4.3.2 成孔后第一次清孔

成孔后第一次清孔，宜采用正循環(huán)換漿法，可以排出粗渣，同時(shí)調(diào)節(jié)泥漿比重、粘度、含砂率、膠體率等各項(xiàng)泥漿指標(biāo)，使泥漿保持一種比較均勻的狀態(tài)，為第二次反循環(huán)清孔創(chuàng)造有利條件。

4.3.3 成孔后第二次清孔

成孔后第二次清孔，宜采用氣舉反循環(huán)抽漿法。該方法是一種通過(guò)空壓機(jī)和風(fēng)管在排渣管（導(dǎo)管）一定深度位置注入壓縮空氣，使壓縮空氣與導(dǎo)管內(nèi)的泥漿混合后形成氣、液混合物，從而導(dǎo)管內(nèi)泥漿與導(dǎo)管外的孔內(nèi)泥漿形成相對(duì)負(fù)壓，使得風(fēng)管內(nèi)的氣、液混合物在負(fù)壓下向風(fēng)管口流動(dòng)，在導(dǎo)管底口產(chǎn)生“吸力”，將孔底的鉆渣和泥漿抽出孔外，濾除鉆渣后的部分泥漿再循環(huán)回流至孔內(nèi)，同時(shí)補(bǔ)充新制泥漿的清孔工藝。采用氣舉反循環(huán)抽漿法應(yīng)注意保持樁內(nèi)水頭，防止輸漿皮管爆裂后樁內(nèi)水頭迅速降低而引起的坍孔事故。氣舉反循環(huán)抽漿法見(jiàn)圖2。

5 結(jié)語(yǔ)

大直徑超深鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制是特大型橋梁施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一，泥漿分層不僅會(huì)影響鉆進(jìn)效率、清孔質(zhì)量和混凝土澆注質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致坍孔事故的發(fā)生。在大直徑超深鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中應(yīng)采取制備優(yōu)質(zhì)泥漿、控制泥漿指標(biāo)、正反循環(huán)組合清孔等有效措施避免泥漿分層現(xiàn)象，為大直徑超深鉆孔灌注樁的質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)

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