鉆孔樁施工泥漿制備技術探討

摘要：本文主要針對鉆孔樁施工過程中泥漿的制備及性能參數控制進行探討，簡要介紹了正反循環鉆孔工藝對泥漿性能的要求，對泥漿制備方法進行了簡明闡述。

關鍵詞：鉆孔樁施工 ；泥漿制備方法；技術

1概述

鉆孔樁在橋梁基礎施工領域中占有重要地位，是橋梁樁基礎施工的重要方法，而泥漿的配制又是鉆孔樁施工的主要控制指標，直接影響到樁基成孔質量。本文通過某天橋鉆孔樁施工過程中泥漿配制試驗及探討，總結鉆孔樁泥漿配制經驗，為同類型鉆孔樁施工提供借鑒。

2 鉆孔方法的分類

常用的鉆孔樁主要分為正循環回轉鉆孔、反循環回轉鉆孔和沖擊鉆孔，本文主要針對回轉鉆孔工藝中泥漿的制備工藝進行探討分析。

各種鉆孔方法的適用范圍

鉆孔方法

適用范圍

泥漿作用

土層

孔徑（cm）

孔深（m）

正循環回轉鉆

粘性土、砂類土，含少量礫石、卵石（含量少于20%）的土和軟巖

80～250

30～100

懸浮鉆渣并護壁

反循環回轉鉆

粘性土、砂類土、含少量礫石、卵石（含量少于20%，粒徑小于鉆桿內徑2/3）的土和軟巖

80～300

用真空泵<35，用氣 舉式可達120。

護壁

3 鉆孔準備工作

3.1護筒

護筒一般都用6～14mm的鋼板卷成，內徑一般都大于樁徑15～40cm。

3.2泥漿

3.2.1 泥漿的性能要求

泥漿的主要性能有：相對密度、粘度、靜切力、含砂率、膠體率、失水率、酸堿度（PH值）。

⑴ 相對密度：泥漿的相對密度是泥漿與4℃時同體積水的質量之比。泥漿的相對密度增大時，在鉆孔中對孔壁的側壓力也相應增大，孔壁也越穩定，懸浮攜帶鉆碴的能力也越大。然而，相對密度過大的泥漿，其失水量也加大，孔壁上的泥皮也增厚，這就增加了泥漿原料的消耗，而且會給清孔和灌注砼造成困難。

⑵ 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摩擦力。粘度大的泥漿，產生的孔壁泥皮厚，對防止翻砂，阻隔滲漏有利，對懸浮攜帶鉆碴的能力強。但粘度過大，則易“糊鉆”，影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化的困難，進而影響鉆進速度。粘度過小，鉆碴不易懸浮，泥皮薄，對防止翻砂、滲漏不利。

⑶ 靜切力：靜切力是靜止的泥漿，受外力開始流動所需的最小的力。泥漿靜切力要適當，太大則流動阻力大，流往沉淀池的泥漿中的鉆碴不易沉淀，影響凈化速度，使泥漿相對密度過大，鉆進速度降低，太小則懸浮攜帶鉆碴效果不好，鉆進速度也會降低。

⑷ 含砂率：含砂率是泥漿內所含的砂和粘土顆粒的體積比。泥漿含砂率大時，會降低粘度，增加沉淀，容易磨損泥漿泵。

⑸ 膠體率：膠體率是泥漿靜止后，其中呈懸浮狀態的粘土顆粒與水分離的程度，以百分比表示，膠體率高的泥漿，粘土顆粒不易沉淀，懸浮鉆碴的能力高，否則反之。

⑹ 失水率：失水率又叫失水量或滲透量，是泥漿在鉆孔內受內外水頭壓力差的作用下在一定時間內滲入地層的水量以ml/30min為單位。

⑺ 酸、堿度：以PH值表示，PH值等于7為中性泥漿，小于7為酸性，大于7為堿性。

3.2.2 根據鉆孔方法和土層情況，調制的鉆孔泥漿及經過循環凈化的泥漿性能指標可參照下表：

泥漿性能指標選擇

鉆孔

方法

地層情況

泥漿性能指標

相對密度

粘度（s）

含砂率（%）

膠體率（%）

靜切力（Pa）

PH值

失水率（ml/30min）

正循環

一般地層

1.05～1.20

16～22

≤4

≥96

1.0～2.5

8～10

≤25

易坍地層

1.20～1.45

19～28

≤4

≥96

3～5

8～10

≤15

反循環

一般地層

1.02～1.06

16～20

≤4

≥95

1～2.5

8～10

≤20

易坍地層

1.06～1.10

18～28

≤4

≥95

1～2.5

8～10

≤20

卵石層

1.10～1.15

20～35

≤4

≥95

1～2.5

8～10

≤20

注：⑴ 地下水位高或其流速大時，指標取高限，反之取低限。

⑵ 地質較好，孔徑或孔深較小時，指標取低限，反之取高限。

3.2.3 泥漿的制備

⑴ 粘土的選擇及普通泥漿

粘土以水化快、造漿能力強、粘度大的膨潤土或接近地表經過凍融的粘土為好，但應盡量就地取材。經過野外鑒定，具有下列特征的土，可符合上述要求作為調制泥漿的原料。

自然風干后，用手不易掰開捏碎；用刀切開時，切面光滑，顏色較深；水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的細長泥條，用手指搓捻，感覺砂粒不多。浸水后能大量膨脹。一般可選塑性指數大于25，粒徑小于0.005mm顆粒含量多于總量50%的粘土制漿。當缺少適宜的粘土時，可用略差的粘土，并摻入30%的塑性指數大于25的粘土；若采用粘質土時，其塑性指數不宜小于15，大于0.1mm的顆粒不宜超過6%。所選粘土中不應含有石膏、石灰或鈣鹽類化合物。

⑵ 優質泥漿的調制

優質泥漿（穩定液）的固壁和懸浮鉆碴效能高，在用正、反循環回轉鉆進直徑1.2m以上，孔深30m以上的井孔且地層松散易坍孔時，一般采用優質泥漿，其各項指標如下：

優質泥漿性能表

項目

相對密度

粘度（s）

靜切力（Pa）

含砂率（%）

PH值

膠體率（%）

失水率（ml/30min）

穩定性

數值

1.03～1.10

18～22

2～5

<2%

8～10

>98

14～20

<0.03

3.2.4 泥漿的循環和凈化處理

泥漿循環系統主要由泥漿池、高壓泥漿泵、出漿管和進漿管四大部分組成。

含碴泥漿從孔口經由出漿管進入泥漿池，經過沉淀池，再由泥漿泵將泥漿經由進漿管送回孔底。通過泥漿循環，孔底的鉆碴即可在泥漿池中沉淀下來，再人工將鉆碴清除，達到清碴的目的。

4 成孔過程中泥漿控制

⑴ 開始鉆進時，進尺要適當控制，在護筒刃腳處，應低檔慢速鉆進，使刃腳處有堅固的泥皮護壁。鉆至刃腳下1m后，可按土質以正常速度鉆進。如護筒外側土質松軟發現漏漿時，可提起鉆頭，向孔中倒入粘土，再放下鉆頭倒轉，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿空隙，穩住泥漿繼續鉆進。

⑵ 在粘質土中鉆進，由于泥漿粘性大，鉆頭所受阻力也大，易糊鉆。宜選用中等轉速、大泵量、稀泥漿鉆進。

⑶ 在砂類土或軟土層鉆進時，易坍孔，宜選用低轉速、大泵量、稠泥漿鉆進。

⑷ 在卵石、礫石類土層中鉆進時，因土層較硬，會引起鉆頭跳動，鉆桿擺動加大和鉆頭偏斜等現象，易使鉆機因超負荷而損壞。宜采用低檔慢速、優質泥漿、大泵量、兩級鉆進的方法鉆進。

⑸ 減壓鉆進。為保證鉆孔的垂直度和減小擴孔率，須采用重錘導向減壓鉆進。鉆頭、配重、鉆桿總重的一半左右作為鉆壓，其余由鉆架承擔，使鉆桿始終處于受控狀態，配重應根據不同的地質情況恰當選取。

⑹ 泥漿補充與凈化

開鉆前應調制足夠數量的泥漿，鉆進過程中如泥漿有損耗、漏失應予補充。每鉆進2m或地層變化處，應在泥漿槽中撈取鉆渣樣品，查明土類并記錄，以便與設計資料核對。

5 結束語

由于鉆孔樁施工過程工序復雜，地下情況多變且不容易做到預先掌控，這就要求施工技術人員在鉆孔過程中嚴密監控泥漿配制質量及返漿性能參數，及時調整技術參數，才能保證樁基順利成孔。

參考文獻

1.陳任良，泥漿護壁鉆孔樁成孔施工若干規定執行的存在問題及建議[J]；廣東土木與建筑；2011年04期

2.邢朝陽，淺談水下混凝土灌注樁施工技術控制[J]；治淮；2011年08期

3.彭忠偉，鉆孔灌注樁樁底注漿技術研究[J]；黑龍江工程學院學報（自然科學版）；2011年02期

作者簡介：

趙志峰（1982-07）男 蘭州交通大學 本科 給水排水工程專業 主要從事市政工程建設管理工作 510405