聚合物泥漿與普通泥漿在橋梁樁基礎應用比較淺析

王均福+張永昌+孫浩正

【摘要】目前，我國對公路工程建設方興未艾，新技術應用勢在必行。筆者根據多年來工程橋梁樁基礎施工經驗，今簡單整理如下，與讀者共饗。

【關鍵詞】橋梁工程；樁基礎；聚合物泥漿

【Abstract】At present， the construction of highway engineering in our country， the application of new technology is imperative.The author according to the experience of the bridge pile foundation construction for many years， this simple arrangement as follows， to share with readers.

【Key words】Bridge pile；Foundation；Engineering；Polymer mud

1. 導言。

聚合物泥漿比普通泥漿在橋梁樁基礎應用中有許多優勢。

2. 聚合物泥漿在橋梁樁基礎應用分析。

2.1對于大直徑樁、超長樁在樁基成孔過程中，為提高排渣效率、保證孔壁質量、控制沉淀層厚度，建議采用高性能泥漿。工程中常用的優質高性能聚合物泥漿是PHP泥漿，PHP泥漿又稱聚丙烯酰胺不分散低固相泥漿。它是通過在采用膨潤土作為原料的基漿中加入PHP膠體制成的，PHP泥漿的制作材料主要為膨潤土、聚丙稀銑胺、純堿和火堿。

2.2聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數有機溶劑，具有良好的絮凝性，能很好地絮凝鉆渣和劣質土，可以降低液體之間的摩擦阻力。聚丙烯酰胺的突出功能是使泥漿具有觸變性，保持不分散、低固相、高粘度的性能，其摻用量為泥漿體積的0.003%。

2.3膨潤土具有很強的吸濕性，能吸附相當于自身體積的8～20倍的水而膨脹至30倍。在水介質中能分散呈膠體懸浮液，并具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，它和泥沙等的摻和物具有可塑性和黏結性，有較強的陽離子交換能力和吸附能力。膨潤土是泥漿膠體質的主要來源，分為鈉質和鈣質兩類，膨潤土泥皮薄、穩定性好、造漿率高。

2.4PHP泥漿具有如下特點。

2.4.1觸變性好。配置成功的PHP泥漿黏度大，在靜止狀態時呈凝絮狀。當樁基礎施工鉆頭旋轉泥漿流動時，泥漿黏度減小，流動性增加，減少了鉆頭阻力。PHP泥漿的這種觸變性能使它能同時滿足鉆進時阻力小、靜止時穩定性好兩項要求。

2.4.2比重小、低固相。該泥漿以膨潤土為原料，含砂率較低（0%～0.3%），造漿率高。原漿（未經鉆進的PHP泥漿）比重小（約為1.02～1.04），能攜帶較多鉆渣，固相泥漿含砂率可達4%。此外，由于比重小，對鉆頭旋轉的阻力較小，因此能提高鉆進速率，減小鉆機磨損。

2.4.3黏度高。泥漿制作過程中使用PHP特效增粘劑，泥漿黏度很高，因此相應的膠體率高。這樣，泥漿膠體在粉細砂、粗砂、礫石土體中形成一層化學膜，封閉孔壁，保持孔壁穩定。

2.4.4成孔后泥皮薄。這是PHP泥漿的一個重要特點，采用這種泥漿后泥皮厚度小于1mm，這也是普通泥漿難以辦到的。

2.4.5失水量小。一般而言泥皮厚度與泥漿過濾失水率成正比，該泥漿的底失水率使其具有泥皮薄的特點。

2.4.6不分散。該性能使鉆孔后泥漿發生凝絮作用，當一個高分子同時吸附在幾個顆粒上，而一個顆粒又可同時吸附幾個高分子時，就會形成網絡結構，從而使泥漿中的淤泥類細顆粒鉆屑進一步變成較大顆粒。

2.4.7經濟、循環利用、無毒、無害。聚合物泥漿在橋梁樁基、地下連續墻基礎中應用較多。如蘇通大橋主橋墩的群樁基礎由131根直徑為2.5～2.8m、長117.6m的鉆孔灌注樁組成，屬于大直徑、超長樁基礎，施工中采用了PHP泥漿，樁基沉淀層厚度為0，在保證樁基礎質量控制方面效果良好。

3. 普通泥漿鉆孔樁基礎應用分析

3.1施工測量（略）

3.2施工準備（略）

3.3場地平整。清除、整平施工場地內的障礙物及坑洼，做好排水設施；做好泥漿池、沉淀池、泥漿溝；備齊各種檢測設備。

3.4埋設護筒（略）。

3.5泥漿拌制。鉆孔前拌制足夠護壁泥漿，控制泥漿粘度為18～22s，相對密度為1.2～1.45，含砂率控制在4%。酸堿度PH值8～11，制漿能力不低于2.5L/kg。

3.6鉆機安裝和就位（略）。

3.7鉆孔作業。橋梁鉆孔均采用泥漿護壁施工。

3.7.1鉆孔時先開動泥漿泵，待泥漿循環正常后，再起動鉆機慢速回轉下放鉆頭至護筒底，輕壓慢轉待鉆頭正常工作后，逐漸加大轉速和鉆壓，進入正常鉆進。

3.7.2鉆進時適當控制進尺，鉆孔作業連續進行，并做好紀錄。鉆孔一次成型；在鉆孔排渣、提鉆或因故障停鉆時，將嚴格保證鉆孔內的水位及泥漿的相對密度和粘度，保證鉆孔安全。

3.7.3鉆進過程中隨時對泥漿進行試驗，控制泥漿性能；撈取渣樣，做好記錄，隨時觀測土層變化情況；

3.7.4鉆進中如果遇到軟土或砂土等易塌孔的土層中，利用低速鉆進、加大泥漿比重、控制孔內水位等方法施工，防止塌孔。

3.7.5隨時檢查鉆機設備，尤其是鉆錐是否擺動過大，鉆架是否平穩牢固，防止鉆進擴孔；

3.7.6鉆孔過程中如出現流砂現象時，及時加大泥漿比重，提高孔內壓力或投下粘土塊，將粘土塊擠入流砂層，加強護壁，堵住流砂；

3.7.7孔身偏斜彎曲時，及時分析原因，進行處理。不嚴重時，采用在傾斜處吊起鉆錐，反復掃孔的方法糾正；偏斜嚴重、彎孔、梅花孔、探頭石出現時，采取回填修孔。

3.7.8發生掉鉆時，迅速用打撈叉、釣繩套等工具打撈，任何情況下，嚴禁施工人員進入沒有防護設施的鉆孔中處理故障。鉆孔全過程在施工日志中進行詳細紀錄。

3.8清孔及探孔。

3.8.1清孔。鉆孔達到設計深度后采用換漿法進行清孔。將相對密度較低的泥漿壓入，把孔內的懸浮物以相對密度較大泥漿換出。要確保灌注水下砼前，沉碴不超過容許值0.20m，不得用加深孔底的辦法代替清孔。清孔達到質量標準要求時，清孔結束。

3.8.2探孔。當鉆孔達到設計深度時，及時對孔徑、孔深、偏斜度、泥漿相對密度、孔底沉淀物厚度等進行測定，達到設計與規范后，用鋼筋籠測孔器進行檢測，能全孔通過，才能下放鋼筋籠。

4. 結語。

PHP泥漿在井底沉淀厚度接近于0，普通泥漿護壁，井底沉淀厚度很難低于30cm，甚至為保證沉淀厚度低于30cm要采取二次清孔，耗時耗力浪費資金。因此，聚合物泥漿具有廣泛的應用前景。

[文章編號]1619-2737（2017）06-15-526

[作者簡介] 王均福，男，職稱：高級工程師，1999年7月畢業于西安公路交通大學，山東大學工程碩士，長期從事橋梁工程施工。

張永昌，男，職稱：高級工程師，1999年6月畢業于武漢城市建設學院，工程碩士，長期從事橋梁工程施工。

孫浩正，男，職稱：高級工程師，2007年1月畢業于南昌航空工業學院，工程碩士，長期從事橋梁工程施工。