淺談鉆孔灌注樁施工中泥漿的選用配制及管理

摘要：影響鉆孔灌注樁質量的因素很多，而泥漿是往往被技術人自忽視的一個環節，本文作者通過多年的現場施工經驗，從泥漿的作用、配制、性能、使用等方面闡述了泥漿對鉆孔灌注樁質量的影響。

關鍵詞：鉆孔灌注樁 泥漿 作用 質量

鉆孔灌注樁因其對各種地層的適應性強，施工工藝成熟，簡單易操作且設備投入一般不是很大，因此基礎工程中得到廣泛的應用。但由于鉆孔灌注樁施工大部分在地下及水下進行，其施工過程不易觀察，成樁后也不能進行開挖驗收，施工中的任何一個環節出現問題，都將直接影響整個工程的質量和進度，甚至給投資者造成巨大的經濟損失和不良的社會影響。影響成樁質量的不確定性因素較多，泥漿性能對鉆孔灌注樁成樁質量有重要影響。因此，有必要對鉆孔灌注樁泥漿的作用進行再認識，再提高，并加強泥漿護壁的管理。

一、泥漿的作用

泥漿是鉆進過程中的重要環節，泥漿就如同血液，泥漿循環一停止，鉆進工程就不能進行。成孔過程中泥漿的主要作用有：

泥漿的護壁作用

在鉆孔灌注樁的施工過程中，為了防止坍孔，穩定孔內水位及便于挾帶鉆渣，必須用泥漿進行護壁，泥漿護壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力，以確保孔壁的穩定。在施工中，只要按規定配制符合要求的泥漿，即使在細砂土的孔中，孔壁四周都應是相對光滑的。這是因為泥漿經過鉆機旋轉攪動，在離心力的作用下，泥漿被甩落到孔壁上，形成一定厚度的泥皮，加之孔中水頭作用，孔壁土面基本上得到封閉，土層中的地下水、承壓水很難進入孔中。實踐證明，如果鉆孔中的泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用，較大比重的泥漿，護壁效果更佳，但是如果泥漿的比重過大，則會影響鉆進速度，并容易使泥漿泵產生堵塞甚至使混凝土的置換產生困難，使成樁質量難以得到保證。

泥漿的排渣作用

泥漿的一個基本功能就是將鉆頭破碎后的巖土屑帶出鉆孔，保持鉆孔的進行，當J臨時停止泥漿循環時，泥漿能把鉆屑浮住，不致很快下沉，防止沉砂卡鉆的危險。這就要求泥漿具有一定的粘度等流變性能，關鍵就是注入孔中泥漿的比重、粘度、含砂率應符合規范要求和實際情況，只有這樣才能排出孔中的鉆渣。反之，很難排出孔中打的鉆渣，還可能引起塌孔，嚴重影響成孔周期，甚至存在質量隱患。

泥漿的清孔作用

正常情況下，成孔后要立即進行清孔。這實際上也是在進行排渣，但不同于正常鉆進過程中的排渣，要認真對待。清孔的目的是為了防止砂粒在孔中沉淀，超過設計規定的沉淀厚度。因此，首先要配制較好泥漿，由泥漿泵送入孔中，讓孔中砂粒不斷上浮出孔，并不斷測試孔中泥漿含砂率。通過測定孔中溢出泥漿含砂率、孔底含砂率及中間泥漿含砂率，三者綜合考慮，看泥漿含砂率是否超過規定。但是，很多工地的施工技術人員由于并不清楚清孔的實際意義，清孔時只是依靠時間的長短來判定清孔是否結束，而不是以含砂率指標來衡量，從而導致沉淀層超過標準，不得不重新進行清孔處理。

二、泥漿的配制

為了使泥漿具有良好的性質，通常由水、粘土、膨脹土、添加劑等多種材料配制而成。按所用材料的主要成分分類，有膨脹土泥漿、CMC泥漿、聚合物泥漿、鹽水泥漿等。通常使用膨脹土泥漿。

為達到以上要求，在灌注樁施工過程中，應根據現場的施工條件和地質情況，配制出相應的泥漿。往往由于配制泥漿所使用的水質和粘土不同，性能效果就不同，為了使泥漿具有良好的性能，還需要加i--些處理劑，以調整共性能指標。

1、粘土

粘土是組成泥漿的基本材料。泥土是由極細小的含水鋁硅酸鹽礦物構成，一般呈灰白色，其組成成分比較復雜，不同批次粘土間的成分差異也較大。成漿選用的粘土應具備以下特征：具有較強的抗剪性，干裂破碎時能形成堅固的尖銳邊棱，即使是小塊也不易用手捏開，半濕的粘土用小刀切開時，其切面光亮平滑且細膩，顏色稍深，有油脂光澤；用水浸濕后手指捏搓時有粘性，滑膩，韌性好，加水揉合可捏搓成細長的泥條。干燥時易斷裂，在水中易膨脹。

2、水

在配制泥漿過程中，通常對水的用量控制比較嚴格，而忽視了水質方面的要求，多是就近就便取水。其實，當使用含有大量鹽類的地下水或其他超標工業污染水時，會明顯改變泥漿性能而呈現非理想狀態。一般來說，施工中取用自來水是較安全的，如果鈉離子和鈣離子濃度較高時，可在泥漿中加入分離劑和使用鹽的處理劑。

3、其他處理劑

為了更好地適應地層狀態和施工條件，在配制泥漿時，當通過增減粘土量不能滿足要求時，可在泥漿中加入相應的泥漿處理劑。如純堿、重晶石粉、羧鉀基纖維素鈉、水解聚丙烯酰胺等。

總之，泥漿的制配材料和方法很多，必須針對工程自身的特點和性質來考慮各自的用法，認真配制、合理使用，才能達到預期的效果，很好地發揮泥漿的作用，保證成樁質量。

三、泥漿的主要性能

泥漿的主要性能指標有相對密度、粘度、含砂率，膠體率、失水率、泥皮厚、靜切力、酸堿度。每個性能的變化都直接影響著節寫鉆速、孔壁穩定、孔內凈化和預防孔內事故問題等一系列的成孔工藝問題。而泥漿的眾多指標中，相對密度和粘度對泥漿性能的影響又最為重要。

1、相對密度(比重)

泥漿的相對密度(比重)是泥漿與4℃時同體積水的質量之比。泥漿的比重越大，懸浮鉆屑的能力就越強，泥漿對孔壁的靜壓力就越大，對孔壁的穩定越有利。泥漿比重的大小決定與泥漿中固相含量和固相的比重，其次與泥漿液中可溶性鹽的數量有關。但是，比重過大的泥漿，其失水率亦大，孔壁泥皮增厚增加泥漿消耗，加大鉆具磨損，加大清孔、灌注砼的難度，降低鉆進速度，對正、反循環鉆進的鉆進速度影響明顯。

2、粘度

粘度是液體或混合液體運動時，各分子或顆粒之間產生的內摩擦力，常用漏斗粘度計來測量。粘度越大，泥漿懸浮鉆渣的能力越強，護壁的能力也越強，泥漿產生的孔壁泥皮厚，孔壁穩定，但易“粘鉆”，影響鉆進速度，增加泥漿凈化難度。一般地層泥漿粘度以16-22s為宜，松散宜塌地層以19-28s為宜。施工中通常使用泥漿粘度計測量泥漿粘度。具體方法是：將漏斗垂直，注入700mL泥漿，測量流出500mL泥漿所需時間(秒)，即為所測泥漿的粘度。使用儀器前，應用清水對粘度計進行校正。該儀器測量清水的粘度為15秒。若誤差在1秒以內，可通過換算計算泥漿的實際粘度：實際粘度=15實測泥漿粘度／實測清水粘度。

四、泥漿的使用

泥漿的選用及配制固然十分重要，但正確使用更為重要。因為只有正確地使用泥漿，才能發揮它的作用，并有效地保證成孔的質量。

1、建立良好的泥漿循環凈化系統

泥紫性能的穩定只要靠兩方面控制：1.靠泥漿處理劑的合理配比和調整來達到，2.靠對其中固相含量的控制來達到。因此，建立良好的泥漿循環凈化系統尤為重要。

泥漿的循環凈化系統通常包括泥漿池、沉淀池和泥漿凈化裝置。泥漿池應設立在距樁位6-8m外的空地為宣，坑口大小約為4.5m(也可根據鉆機多少確定)，深以1-2m為宜，泥漿池必須保證施工的排放需要，否則鉆孔時，既浪費泥漿又加大了成本。沉淀池設立在泥漿池旁，大概2m見方即可，深度以1，5-2m為宜。沉淀池是用來防止孔內旋換回來的含有雜物的廢泥漿的。泥漿的凈化裝置則通過化學物理方法出去泥漿中的有害離子和有害固體顆粒，以凈化泥漿的利用率。

2、及時地測定泥漿各項性能指標

因為土層的結構不一，那么當鉆到每種地層時，泥漿的各種性能指標也盡不相同，當鉆到砂土層時，要配制好粘度大、比重大的泥漿，當鉆到礫石和巖石層時，要加大泥漿比重，這樣才能及時排出沉渣。當鉆到粘土時，比重相對減少，同時要回收排出粘土漿備用。當鉆孔結束清孔時，使用粘土泥漿，逐步將砂率降低，直至符合標準。

五、泥漿對成孔樁的影響

鉆孔灌注樁的施工屬于隱蔽施工，稍有疏忽極易造成質量事故。因此，施工中應堅持預防為主的原則，加強施工各環節的管理，按設計和規范標準的要求及時解決出現的各種問題。

泥漿清孔如果不能將孔中的鉆渣清理干凈，孔底就會有過多的沉淀，成樁底有隔層，直接影響樁基礎的承載力。如果澆筑水下灌注樁時，由于導管提空或導管破裂，而進入泥漿，那么成樁中間就會因泥漿形成隔層，而斷樁也會直接降低樁基礎的承載力。而且孔壁泥層太厚也會直接減小樁基的摩擦力，降低樁基礎的承載力。

所以在成孔過程中，要加強泥漿的管理，保證清孔的及時，保證混凝土澆筑的連續性，保證導管內混凝土重量能將導管內的泥漿水排擠出去，并且保證導管的水密性。

六、結語

總之，泥漿的選用調配和管理雖然只是鉆孔灌注樁施工中的一個環節，但是與鉆孔灌注樁的成樁過程和質量有重大關系，應引起工程技術人員的足夠重視，在工程實施過程中靈活運用，取長補短，選用和配制合適的泥漿，通過科學合理的管理，克服由于泥漿引起的各種質量問題，不僅可以提高鉆孔灌注樁的質量，整個工程的質量，同時可以降低成本，獲得理想的經濟效益。

參考文獻：

JTJ041—2000公路橋涵施工技術規范

JTJ024—85公路橋涵地基與基礎設計規范