工程旋挖钻施工泥浆配置和应用

工程旋挖钻施工泥浆配置和应用

王稳1戴良辉2

王稳1戴良辉2

（中国建筑第五工程局土木公司湖南省410012）

摘要：随着工程旋挖钻施工的大力推广，旋挖钻施工的高效性也得到了广泛的认可，相比传统的钻孔施工工艺，旋挖钻施工的泥浆配置和应用问题不断的在工程旋挖钻施工中出现，新形势下旋挖钻施工泥浆配置和应用发展的效果，是直接关系到工程旋挖钻施工工作的最后效果的关键因素之一。因此，本文主要就工程旋挖钻施工泥浆配置和应用中起到的作用进行分析。

关键词：钻孔灌注桩；旋挖钻；泥浆配置

一、前言

如何做好新形势下工程旋挖钻施工泥浆配置和应用的发展工作，为工程旋挖钻施工实现可持续发展提供坚实的安全保障，是现在工程旋挖钻施工面临的迫在眉睫、函需解决的头等课题。

二、旋挖钻施工泥浆的作用

1、泥浆在土的孔隙中凝胶化：泥浆侵入土的孔隙成为静止的凝胶，泥浆从孔/槽壁表面向地层内渗透，在渗透到的一定范围内就粘附在土颗粒上，这些凝胶化的泥浆固定了土颗粒的相互位置，在孔/槽壁面附近形成虽然稍不规整而垂直方向稳定的土层，这样可以减少孔/槽壁坍塌性和透水性。

2、形成泥皮：由于泥浆向孔壁中渗透，待渗透到一定范围，泥浆就粘附在土颗粒上，这种粘附作用可减少孔壁的透水性，亦可防止孔壁坍落。泥浆你粘附形成了一层强韧的泥皮，泥皮牢固地密贴在壁面的土上，能防止泥浆漏失亦挡住了地下水渗入到孔/槽内，这大大促进了泥浆的护壁作用。同时，泥皮可使泥浆的静水压力有效地作用于孔壁上，能防止孔壁剥落。

3、泥浆静液压力：泥浆具有一定的相对密度，如孔内泥浆液面高出地下水位一定高度，泥浆在孔/槽内就对孔壁产生一定的静液压力，该静液压力通过泥皮作用于孔壁上，可抵抗作用在孔壁上的侧向土压力和水压力，可以防止孔壁倒坍和剥落，并防止地下水渗入。

三、旋挖钻施工泥浆配置现状

旋挖钻施工相比其它桩基施工工艺，施工效率极高，但是主要缺点是自身没有造浆能力，这也是限制旋挖钻施工工艺推广的最重要的因素之一。旋挖钻桩基施工也必须另外制备泥浆，以确保孔内稳定。目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理论用量：为8﹪，即8㎏的膨润土可掺100L的水，对粘质土地层用量可降低3﹪~5﹪，较差的膨润土用量为水的12﹪左右。为了增强膨润土浆液的护壁效果就得配合外加剂来配制泥浆进行护壁。针对上述情况现就对泥浆原料及外用添加剂性能要求详解如下：

1、泥浆原料粘质土的性能要求

当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2OH3（俗称碱粉或纯碱）、NaOH（氢氧化钠）或膨润土粉末以提高泥浆性能指标。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1﹪~0.4﹪。

2、泥浆膨润土的性能、用量和价格

（1）钠基膨润土性能分析钠基土可用在在机械铸造业，造纸业中，农业当中，因它本身具有优良的分散性和膨胀性，高造浆率，低失水率量及胶体性能和剪切稀释能力所以被广泛用在钻井工程当中。目前厂家销售价大约350元/吨左右。

（2）钙基膨润土性能分析

钙基土的性能与钠基土等同，都具有优良的分散性和膨胀性，但它的造浆率略低于钠基土，低失水率量及胶体性能和剪切稀释能力所以也被广泛用在钻井工程当中。目前厂家销售价大约300元/吨左右。四、旋挖钻施工泥浆配备适用效果对比采用以上传统的方法配备泥浆方法基本能满足一般地层旋挖桩施工要求，但在砂层地质情况下，传统的泥浆配备方法难以达到施工要求，容易塌孔，很难满足施工要求。面对砂层厚度大的地质条件，我们对旋挖钻施工泥浆进行了研究和探索，分别采取以下方法进行了施工对比。

1、膨润土同氢氧化钠配备泥浆

采用膨润土配备泥浆，按8㎏的膨润土可掺100L的水的比例进行配备，并在泥浆中参和0.2%的氢氧化钠。采用泥浆搅拌机进行搅拌，再流入孔内。此方法基本能保证砂层地质旋挖钻施工要求，由于泥浆比重低，平衡土压力能力稍弱，仍然存在部分塌孔现象，膨润土溶入水中较难，泥浆搅拌工作量大，必须安排专人负责泥浆配备，施工要求高，大面积生产容易出现问题。且成本较高。

2、高分子聚合物化学泥浆

采用遇水即溶的化学溶剂，遇水变链接成高分子聚合物，使清水泥浆粘度大幅度提高，形成钻孔泥浆，在孔内附着在孔壁上，达到护壁的效果。每米消耗化学剂约1kg，不需要过多的搅拌，溶入水中简单，操作方便，施工过程中泥浆中含砂率极低，只需将孔底沉渣捞干净即可达到控制孔底沉渣效果，但泥浆比重基本和清水差不多。孔内压力小，也容易出现塌孔现象。在地下水位较低地带用比较合适。

3、冲击钻配合造浆

传统的泥浆配备方法最大的缺陷就是泥浆比重无法达到指标要求，如要通过添加剂来增加泥浆比重，成本极高，不适合工程桩基施工中应用。考虑到这点，冲击钻配合造浆机械投入价格便宜，泥浆比重容易提高，通过加入少量CMC增加泥浆粘度，施工效果好。且泥浆比重大，可通过循环泥浆清空，孔内压力大，塌孔现象极少，值得推广。

操作方法：采用冲击钻和旋挖钻配合交叉施工，两个孔分别用旋挖钻和冲击钻开孔施工，将部分冲击钻泥浆流入旋挖钻孔内，并添加泥浆添加剂，协助旋挖钻施工，基本一个冲击钻完成一个桩基可提供泥浆协助旋挖钻完成5个桩基成孔。成孔质量高，且泥浆配置成本低。

五、旋挖钻施工质量控制经验要点

1、保持孔内水头压力

只有孔内水头压力大于地下水压力，才能保证孔内泥浆向外挤压，不至于反向渗透，造成孔壁坍塌。采用传统泥浆配置方法施工的旋挖钻桩基尤其重要，对于砂层地质，可适当的抬高水头，且需专人控制水头高度，一旦水位下降，及时补充泥浆。

2、缩短下钢筋笼时间

旋挖钻施工配备泥浆容易下沉，时间过长上部泥浆质量会明显下降，建议采用直螺纹套筒连接钢筋笼，以提高下钢筋笼的效率，大大缩短下钢筋笼的时间。以减小孔内塌孔的危险。

3、利用混凝土自身特点，合理掺入缓凝剂

由于桩径较大，灌注混凝土较长，水下混凝土的水化热不易散发，混凝土在高温的情况下，容易缩短初凝时间，水泥的初凝时间一般只有2h多一些，混凝土的初凝时间更短，为了保证水下混凝土的顺利灌注，因此必须掺入一定量的缓凝减水剂。缓凝减水剂的掺入量，需通过试验来决定，必须保证所掺入的缓凝减水剂对混凝土的耐久性无影响。要保证初凝时间不早于灌注桩全部灌注完成的时间。水下混凝土的拌合物塌落度宜控制在180～220mm，保证和易性良好，无离析、无泌水等。原材料方面：水泥宜选用42.5普通硅酸盐水泥，砂宜选用级配良好的中砂，碎石选用三级配的碎石，严格控制针片状的含量，水选用饮用水，不能选用硫酸盐及氯化物超标的水，否则会对混凝土及钢筋产生锈蚀。

六、结束语

综上所述，本文所提到的工程旋挖钻施工泥浆配置和应用的研究工作，希望可以对工程旋挖钻施工泥浆配置和应用的发展提供参考价值。随着工程旋挖钻施工泥浆配置和应用的不断开展，对工程旋挖钻施工泥浆配置和应用的研究工作也将成为保障旋挖钻施工进一步推广应用的重要工作。

参考文献：

[1]汪贤纯.聚合物泥浆在旋挖钻施工中的应用研究[J].山西建筑.2013(10):72-73.

[2]宋卫斌.浅谈旋挖钻钻孔灌注桩施工工艺[J].甘肃科技纵横.2013(07):112-114.

[3]张小龙.超比重泥浆旋挖钻施工技术[J].中国建筑金属结构.2013(24):134.