泥漿分層對大直徑超深鉆孔灌注樁的影響及應對措施

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用，人們對鉆孔灌注樁的質量要求也越來越高。本文著重分析泥漿分層對大直徑超深鉆孔灌注樁鉆進、清孔以及混凝土澆注過程中的影響并提出有效的應對措施。

關鍵詞：泥漿分層 鉆孔灌注樁 影響及應對措施

中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：A 文章編號：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（或膨潤土）和添加劑按適當配合比配制而成，具有懸浮鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內外滲流，防止坍孔等作用。泥漿的優劣是影響鉆孔灌注樁質量的重要因素。

2 大直徑超深鉆孔灌注樁泥漿分層原因分析

優質泥漿是以一種類似于固溶膠的形態存在，其中的土壤顆粒在不停地做布朗運動，與重力作用相同時便形成沉降平衡的狀態。故優質泥漿是一種均一、穩定的混合物，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，劣質泥漿往往由于比重、含砂率、粘度、膠體率等各項指標達不到要求，從而出現土壤顆粒沉降造成的泥漿分層現象，對鉆進效率、清孔質量等造成不利影響。

3 泥漿分層對大直徑超深鉆孔灌注樁的影響

3.1 泥漿分層在鉆進過程中的影響

鉆孔灌注樁一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等機械成孔，或用旋轉機輔以高壓水沖成孔，常用正循環回轉法，反循環回轉法、潛水電鉆法、沖抓錐法、沖擊錐法等。鉆進過程中，一般采用較大的泥漿比重，以獲得較大的泥漿懸浮力，有助于鉆進過程中的排渣和進尺。在大直徑超深鉆孔灌注樁的鉆進過程中，泥漿分層會造成孔內上下泥漿濃度不均，樁底部分泥漿濃度過大，從而嚴重影響進尺效率，甚至還會出現粘錐、卡錐等現象。

3.2 泥漿分層對成孔后清孔的影響

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

3.3 泥漿分層在灌注混凝土過程中的影響

在大直徑超深鉆孔灌注樁的灌注過程中，由于泥漿分層，會造成翻漿困難，從而使灌注樁出現混凝土密度不均、蜂窩、空洞、泥漿夾層等現象，嚴重時會造成導管堵塞，從而引起樁身截面斷裂等嚴重的質量事故。

4 應對措施

4.1 制備優質泥漿

大直徑超深鉆孔灌注樁對泥漿的性能要求較高，通常采用塑性指數大于25，粒徑小于0.005 mm，且黏土顆粒含量大于50%的黏土，通過泥漿攪拌機或人工調和制備而成。此外，泥漿的選擇應根據鉆孔的工程地質情況、孔位、鉆機性能、泥漿材料等綜合確定。在地質情況復雜，覆蓋層較厚的地區進行鉆孔施工時，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。

4.2 控制泥漿指標

控制大直徑超深鉆孔灌注樁的鉆進效率、清孔質量，混凝土灌注質量的關鍵在于控制泥漿指標，其性能指標可參照表1選用。

4.3 正反循環組合清孔

4.3.1 鉆進過程中正循環清孔

正循環是以U形管原理為依據，將泥漿通過鉆桿或者皮管引入樁底，利用壓強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過程中，宜采用正循環換漿法清孔，使泥漿保持一定的均一性和穩定性，降低泥漿分層現象，提高泥漿護壁能力和懸浮能力，以便獲得更好的進尺和排渣效果。正循環換漿法見圖1。

4.3.2 成孔后第一次清孔

成孔后第一次清孔，宜采用正循環換漿法，可以排出粗渣，同時調節泥漿比重、粘度、含砂率、膠體率等各項泥漿指標，使泥漿保持一種比較均勻的狀態，為第二次反循環清孔創造有利條件。

4.3.3 成孔后第二次清孔

成孔后第二次清孔，宜采用氣舉反循環抽漿法。該方法是一種通過空壓機和風管在排渣管（導管）一定深度位置注入壓縮空氣，使壓縮空氣與導管內的泥漿混合后形成氣、液混合物，從而導管內泥漿與導管外的孔內泥漿形成相對負壓，使得風管內的氣、液混合物在負壓下向風管口流動，在導管底口產生“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回流至孔內，同時補充新制泥漿的清孔工藝。采用氣舉反循環抽漿法應注意保持樁內水頭，防止輸漿皮管爆裂后樁內水頭迅速降低而引起的坍孔事故。氣舉反循環抽漿法見圖2。

5 結語

大直徑超深鉆孔灌注樁的質量控制是特大型橋梁施工的關鍵控制點之一，泥漿分層不僅會影響鉆進效率、清孔質量和混凝土澆注質量，嚴重時還會導致坍孔事故的發生。在大直徑超深鉆孔灌注樁的施工過程中應采取制備優質泥漿、控制泥漿指標、正反循環組合清孔等有效措施避免泥漿分層現象，為大直徑超深鉆孔灌注樁的質量提供保障。

參考文獻

[1] JTJ041-2000.公路橋涵施工技術規范[S].人民交通出版社，2000.

[2] 王曉亮.淺析泥漿護壁灌注樁[J].企業技術開發，2012.