鉆孔灌注樁施工中泥漿的控制

鉆孔灌注樁施工中泥漿的控制摘要鉆孔灌注樁作為樁基礎(chǔ)的一種類型被廣泛的應(yīng)用于建筑工程之中。施工過(guò)程中，泥漿性能的好壞對(duì)其成樁質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。本文通過(guò)分析對(duì)泥漿工程中各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)泥漿性能的影響，得出灌注樁施工中泥漿控制的要點(diǎn)及方法。關(guān)鍵詞鉆孔灌注樁；泥漿；影響因素；控制鉆孔灌注樁作為一種深基礎(chǔ)形式，在我國(guó)60年代初得到了推廣，其具有承載力高、施工噪音低、振動(dòng)小、適應(yīng)性廣、建筑費(fèi)用低、樁長(zhǎng)和直徑可以按設(shè)計(jì)要求變化等優(yōu)點(diǎn)，保證灌注樁的樁尖能可靠的進(jìn)入持力層，在工程中受到日益廣泛的應(yīng)用。灌注樁根據(jù)鉆孔機(jī)械在土壤含水層中的施工可以分為泥漿護(hù)壁成孔和干作業(yè)成孔兩種施工方法，在工程施工中常用的是泥漿護(hù)壁成孔施工方法，其施工的關(guān)鍵是泥漿的制備，因?yàn)槟酀{在鉆孔和成孔中起到了十分關(guān)鍵的作用，正確的認(rèn)識(shí)泥漿護(hù)壁的性狀，可靠的評(píng)估鉆孔灌注樁承載力，對(duì)工程認(rèn)識(shí)泥漿護(hù)壁具有舉足輕重的作用。在鉆孔中由于泥漿的靜水壓力比水大，在凈水壓力的作用下，泥漿在井孔壁形成一層泥壁，阻隔孔內(nèi)外滲流，保護(hù)鉆孔的穩(wěn)定，使鉆孔正常進(jìn)行。對(duì)鉆孔灌注樁泥漿護(hù)壁的物理性質(zhì)進(jìn)行研究，可以分析泥漿護(hù)壁對(duì)樁側(cè)摩擦力和鉆孔灌注樁承載力的影響。1泥漿的比重泥漿是由水、粘土或膨脹土、添加劑調(diào)配而成，在鉆孔灌注樁施工中起到護(hù)壁、懸浮攜渣及潤(rùn)滑鉆頭等作用，鉆頭鉆孔時(shí)，鉆頭與孔壁接觸，泥漿可以保護(hù)孔壁的穩(wěn)定。制備泥漿要選擇良好品質(zhì)的粘土，保證具有良好的水化作用、分散作用、離子交換作用和膠體性質(zhì)，其中所制備的泥漿的比重對(duì)成孔質(zhì)量具有很大的影響，如果泥漿比重過(guò)低，在鉆頭鉆孔時(shí)，鉆具上下的泥漿紊亂而使孔壁表面受到?jīng)_刷，泥漿過(guò)稀，就會(huì)出現(xiàn)孔壁坍塌等現(xiàn)象，泥漿比重過(guò)低，控制指標(biāo)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，也會(huì)使得排渣能力減弱，鉆出的碎屑不能及時(shí)排除，沉淀在孔底，造成成孔困難，樁長(zhǎng)也不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；如果制備的泥漿比重過(guò)大，其粘性、凝塑性會(huì)增加，增大了鉆頭和孔壁之間的阻力，降低了鉆機(jī)的速率，同時(shí)鉆具多所受的浮力也會(huì)增大，降低了施工速度，增加了施工成本。因此，為了保證鉆孔的質(zhì)量，一定要合理調(diào)配泥漿，保證泥漿的比重符合設(shè)計(jì)要求，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，鉆孔泥漿比重應(yīng)控制在1.lg/cm3~1.2g/cm3之間，當(dāng)遇到砂夾層或容易坍塌的底層時(shí)，可適當(dāng)增加泥漿的比重，但要控制在1.3g/cm3~1.5g/cm3之間。2泥漿的粘度在制備泥漿中，所選粘土的含量、粘土顆粒的分散度、粘土顆粒的聚結(jié)穩(wěn)定狀況或絮凝強(qiáng)度和處理劑的性質(zhì)、分子量和濃度是影響泥漿粘度的主要因素，為了提高泥漿的質(zhì)量，需要對(duì)這些性質(zhì)進(jìn)行控制。如果泥漿的粘度大，鉆孔的孔壁泥皮比較厚，可以防止翻砂，并阻隔滲漏，泥漿可以攜帶鉆渣及時(shí)排除，提高鉆孔的速率，尤其對(duì)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有利，但是粘度過(guò)大，將影響到鉆具的正常工作，因?yàn)檎承源蟮哪酀{容易黏在鉆頭，增加了鉆孔的阻力和泥漿的凈化難度，降低了鉆孔的速度；如果粘性過(guò)小，鉆孔留下的碎渣不容易被泥漿帶出孔，增加了鉆孔的難度，并且粘性小的泥漿泥皮薄，容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。在泥漿制備中，要控制好粘土的含量，合適的粘土含量才能保證良好的粘度，如果粘土的含量增加，會(huì)增加泥漿的粘性，同時(shí)會(huì)增加粘土的比重，因此設(shè)計(jì)人員要根據(jù)泥漿的配合比合理控制粘土的含量；控制泥漿的分散度可以提高泥漿的質(zhì)量，可以選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土、以蒙脫石為主的粘土、混合型普通粘土；處理劑可以提高泥漿制備的質(zhì)量，保證粘土中的水分以不同形態(tài)存在，由分散度的大小分別對(duì)應(yīng)著分散、絮凝、聚結(jié)三種形態(tài)。綜上，控制泥漿中粘土的含量、粘土的分散度、顆粒聚結(jié)穩(wěn)定狀況和處理劑的性質(zhì)，可以提高泥漿制備的質(zhì)量。3泥漿的失水率泥漿失水率即鉆孔失水量，鉆孔過(guò)程中孔內(nèi)外受水頭壓力差的作用，泥漿中的水分在一定時(shí)間內(nèi)滲入地層的水量。為了保證鉆孔的質(zhì)量，在制備泥漿中，要控制較小的失水率，保證泥漿的膠體率，保證鉆孔中泥漿鞏固孔壁和保護(hù)基巖；如果泥漿的失水率控制不好，在鉆孔過(guò)程中，泥漿中的水分大量流失，鉆孔的直徑將縮小，在泥巖地層遇水軟化，地層受水膨脹，最終導(dǎo)致鉆孔坍塌，影響到成孔質(zhì)量。在施工現(xiàn)場(chǎng)，為了控制泥漿的失水率，可以采取簡(jiǎn)便的方法大致估算失水率，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，可以采用濾紙法，首先選用一張12cm×12cm的濾紙，平鋪在水平玻璃板上，在濾紙上畫出一個(gè)直徑為3cm的圓，再將制備的泥漿滴入圓心中，待30min后測(cè)量濕圓圈的半徑，再減去泥漿攤平后的平均半徑，即為失水率。在濾紙上量出泥漿皮的厚度，即為泥皮厚度，如果泥皮比較平坦，則制備的泥漿質(zhì)量比較高，為了施工方便，一般控制在2mm~3mm之間。4泥漿的含砂率含砂率是泥漿內(nèi)所含的砂和粘土顆粒的體積百分比。在鉆孔灌注樁施工中，泥漿護(hù)壁當(dāng)中，含砂率大時(shí)，會(huì)降低粘度，增加沉淀，容易磨損泥漿泵和鉆機(jī)，一旦停止施工，就會(huì)造成埋鉆、卡鉆事故。為了控制泥漿的含砂率，在施工中可以利用含砂率計(jì)測(cè)定含砂率。在測(cè)量中，首先將調(diào)好的50mL泥漿倒入含砂率計(jì)重，然后倒入清水，制成總體積為500mL的懸濁液，封堵入口，均勻搖1min，然后將儀器垂直靜放3min，計(jì)算時(shí)，將下端沉淀物的體積乘以2，即可得含砂率。5泥漿的膠體率膠體率是泥漿中的土粒保持懸浮狀態(tài)的性能。為了體現(xiàn)泥漿在試管中的分離程度，可以選用150mL的量筒，在倒入100mL的泥漿，穩(wěn)定24h，最后獨(dú)處泥漿沉降的刻度，即為膠體率，其表現(xiàn)是呈懸浮狀態(tài)后粘土顆粒與水分子分離程度，如果膠體率越大，粘土顆粒容易懸浮，不宜沉淀，有利于鉆孔，因?yàn)閼腋顟B(tài)的泥漿容易將鉆渣隨著鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)帶出樁孔，加快鉆進(jìn)速度。6泥漿的酸堿度泥漿酸堿度是評(píng)價(jià)泥漿的指標(biāo)之一，一般以pH值表示。根據(jù)pH值的一般知識(shí)：pH值即為溶液中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，當(dāng)pH值等于7時(shí)為中性，當(dāng)大于7時(shí)為堿性，當(dāng)小于7時(shí)為酸性，在土壤中，pH值一般為8~10，這是因?yàn)檎惩令w粒在水中分散時(shí)，水分子可以進(jìn)入粘土內(nèi)部引起膨脹，顆粒表面形成了一層吸附性的水化膜，使泥漿的失水率減小，提高了粘土的固相成分，容易在鉆孔的孔壁形成一層薄而堅(jiān)硬的泥皮，這種泥漿固壁性較好。7泥漿的穩(wěn)定性在地球重力和外部環(huán)境作用下，泥漿體系中的粘土顆粒會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)絮凝和聚結(jié)，這種作用是經(jīng)常的、絕度的，而泥漿處于懸浮狀態(tài)，其分散和穩(wěn)定是暫時(shí)的、相對(duì)的。處于懸浮狀態(tài)的泥漿在穩(wěn)定狀態(tài)下能長(zhǎng)久保持這種分散狀態(tài)，粘土顆粒分布均勻。在懸浮狀態(tài)下的粘土可以在重力作用下未出現(xiàn)下沉，從力學(xué)的角度是粘土顆粒的重力和液體的阻力相等，并在泥漿中粘土顆粒之間存在著相互的吸引力和排斥力，最終保證了粘土的聚結(jié)穩(wěn)定。由于泥漿中的粘土顆粒表面都帶有負(fù)電荷，粘土顆粒表面具有雙電層和水化膜，當(dāng)相同電荷的顆粒相互接近時(shí)或碰撞時(shí)，靜電斥力會(huì)使兩個(gè)顆粒不能繼續(xù)靠近而保持分離狀態(tài)，同時(shí)粘土顆粒四周的水化膜也使得顆粒不能接近，最終的表現(xiàn)就是泥漿的粘土顆粒懸浮，具有一定的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性好的粘土泥漿在鉆孔過(guò)程中會(huì)增加鉆具的阻力，使得鉆進(jìn)變慢，但是穩(wěn)定性好的泥漿具有維護(hù)泥壁、攜帶鉆渣的作用，使得鉆孔更加規(guī)則，值得注意的是穩(wěn)定性好的泥漿不能再巖性甚至致密的地區(qū)使用。8結(jié)論在實(shí)際施工過(guò)程中，泥漿性能的好壞將直接影響到樁基礎(chǔ)成樁質(zhì)量。雖然影響泥漿性能指標(biāo)的因素較多，但只要通過(guò)嚴(yán)格的施工