泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中泥浆的控制.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 23 日 作者简介:计海利(1990)男,满族,河北承德人,本科,工程师,研究方向为勘察与岩土工程。-192-泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中泥浆的控制 计海利 中基发展建设工程有限责任公司,北京 101300 摘要:摘要:泥浆是钻孔灌注桩的重要组成部分,是钻孔灌注桩施工质量的决定性因素,在钻孔灌注桩施工过程中起着至关重要的作用。泥浆具有润滑、悬浮、冷却和保护孔壁等作用。在钻孔灌注桩施工过程中,由于地质条件的复杂性和施工工艺的多样性,泥浆问题较多,常发生塌孔、缩径、孔壁坍落等质量事故。基于此,本文就泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中泥浆的控
2、制对策展开分析,以供参考。关键词:关键词:泥浆护壁;钻孔灌注桩;泥浆;控制 中图分类号:中图分类号:TU75 0 引言 泥浆护壁钻孔灌注桩是指以粘土为主要材料,掺加适量的水和外加剂制成的泥浆,通过泥浆护壁,利用桩孔内泥浆对孔壁的压力来保持桩孔内泥浆的水位高于地下水位,达到保护孔壁、防止塌方的目的。钻孔灌注桩在施工过程中,由于地质条件复杂,施工工艺复杂等原因,在钻孔过程中易出现塌孔、缩径、孔壁坍落等问题。这就要求在施工过程中采取有效措施,加强对泥浆质量的控制和管理,以保证工程质量和进度。1 泥浆的作用及分类 护壁作用:通过泥浆的循环,把土砂、石子、钻屑等排出孔外,从而使桩孔内形成一个相对稳定的泥
3、浆空间。保持孔壁稳定:在钻孔过程中,泥浆不断地向孔内补充水分,形成泥浆液,能使孔壁保持一定的稳定,防止坍塌。冷却钻头和钻具:钻孔过程中钻具温度升高,在孔内形成一个“冷却水潭”。随着钻孔深度的增加,钻进速度加快,钻孔过程中钻具温度升高更快,如此循环反复。悬浮钻屑:钻进时钻屑被泥浆悬浮于水中,形成悬浮带。钻进速度越快,悬浮带越厚。润滑作用:泥浆在钻进过程中产生的摩擦力小,对钻具和钻头起润滑作用。携带岩渣:钻孔过程中的岩渣能被泥浆带走。携带钻屑:钻屑随钻进过程不断被泥浆带走1。膨润土泥浆:用于沉管灌注桩施工时,其作用是:(1)形成稳定的悬浮液;(2)可造浆或护壁,保持孔壁稳定;(3)通过泥浆泵的循环
4、,把土砂、石子等排出孔外。粘土泥浆可由优质粘土加水制成。2 影响泥浆质量的因素 泥浆的配制与处理。泥浆质量取决于所用原材料的质量,制备方法与性能指标。泥浆的性能指标主要包括粘度、比重、含砂率、固相含量和动塑比等。影响泥浆质量的主要因素有以下几方面:(1)水头压力。水在流动时受到离心力的作用,会向高处流动,若水头压力较大,就会产生向上的离心力,将泥浆向上抛离孔底,形成孔壁稳定。(2)含砂率。随着含砂率的增大,泥浆中泥砂含量随之增多,而泥砂中又含有大量的粘土颗粒和胶结料,形成泥皮后,孔壁会变得疏松、坍塌。(3)动塑比。动塑比是指在一定条件下,以水为介质时泥浆在单位时间内所产生的沉淀量与单位体积水所
5、产生的沉淀量之比。动塑比越大,说明泥浆在孔内流动所产生的阻力越大。(4)粘度。粘度是指泥浆在流动时能形成一定厚度泥膜所需要的时间,泥浆粘度越大,其流动性越差,泥膜形成得也越厚。密度是指泥浆比重,在相同钻速条件下,随着密度的增加孔壁稳定性增加2。泥浆护壁钻孔灌注桩的质量,其关键是泥浆的质量。泥浆的质量主要取决于粘土的质量、水和外加剂的用量。粘土的质量对泥浆护壁效果有决定性作用,其影响主要有以下几方面:(1)粘土的种类及物理力学性质粘土是一种非分散质,颗粒比较大,与水接触时表面能大,粘聚力小,这就决定了它的分散稳定性和固壁稳定性差,当钻进中国科技期刊数据库 工业 A-193-速度较快时容易造成塌孔
6、。(2)水和外加剂的用量水是构成泥浆的基本原料,加入外加剂是为了满足护壁造浆和控制孔壁稳定等方面需要而加入。其中最常用的是膨润土或其他添加剂。在孔内起护壁作用,其作用主要取决于膨润土和水以及其他添加剂之间所产生的物理化学反应。(3)粘土颗粒大小及分布粘土颗粒直径越小,泥浆相对密度越大;粘土颗粒越多,泥浆相对密度越小。泥浆相对密度还与粘土颗粒在水中的分散稳定性有关,粘土颗粒在水中分散稳定系数大,则泥浆相对密度小。从理论上讲,当粘土颗粒在水中分散稳定系数达到1.52.0 时,泥浆相对密度应在 1.1 左右。但是由于受施工条件、施工工艺、地质情况等因素影响,在实际施工中泥浆相对密度有时可达 1.00
7、 左右。(4)膨润土种类及用量膨润土种类很多,其中主要有膨润土原土(化学成分以蒙脱石为主)、粘土、天然粘土(主要由蒙脱石组成)。不同的粘土具有不同的物理化学性能及应用范围,因此选用膨润土时要根据工程实际情况进行分析研究。在施工中要根据工程地质条件及现场实际情况选择合适的膨润土原土、粘土和天然粘土(主要由蒙脱石组成)。这些材料应分别按比例掺配使用,以达到泥浆性能指标要求。3 控制和管理好泥浆质量的措施 泥浆的制备是在现场制作,泥浆的制备质量对钻孔桩的施工质量有重要影响。因此,要保证泥浆的制备质量,首先应选用优质粘土,并对粘土进行筛选、清洗、拌和;其次要严格按配方进行配制,严格控制水、土比例及各种
8、添加剂的掺量,同时要定期对泥浆进行化验,掌握泥浆性能变化规律。在灌注混凝土前,必须认真检查孔内泥浆的状态和水位。当灌注混凝土时,必须保持孔内泥浆面高于地下水位 1m 以上。在灌注混凝土前,必须对孔口周围进行覆盖以防止坍孔。在灌注混凝土过程中及混凝土终凝后,应经常用测绳测量孔深,检查孔位、孔径及孔斜等是否符合设计要求。如发现问题应及时处理3。3.1 防止塌孔,缩径,孔壁坍落事故的对策 在松散易坍孔地段,采用粘度较高的优质泥浆护壁,必要时可掺加部分粘土,以提高泥浆的压力,提高孔壁的稳定性。在粘质土、粉质土或含砂砾较多的土层中进行钻孔时,应注意控制泥浆性能指标,防止发生塌孔和缩径。在冲击成孔时,应避
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