PHP泥漿在洞庭湖區(qū)域旋挖鉆施工中的應(yīng)用

張小盟

摘要：結(jié)合洞庭湖區(qū)的施工實(shí)施，介紹了PHP泥漿的材料的選取、泥漿的配比、制備方法、泥漿指標(biāo)和應(yīng)用成效，主要論述了PHP泥漿在洞庭湖區(qū)樁基旋挖鉆施工過(guò)程把控重心，實(shí)踐證明PHP泥漿效率高，成效好，值得推廣應(yīng)用。

Abstract： Combined with the construction of Dongting Lake area， this paper introduces the selection of PHP mud material， mud proportion， preparation method， mud index and application effect， mainly discusses the PHP mud in the construction process of pile foundation rotary drilling in Dongting Lake area， and proves that PHP mud has high efficiency and good effect， which is worth popularizing and applying.

關(guān)鍵詞：旋挖鉆;樁基;PHP泥漿

Key words： rotary drilling;pile foundation;PHP mud

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.55+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）08-0167-03

0 ?引言

近年來(lái)高速公路發(fā)展快速，橋梁樁基技術(shù)日新月異，樁基施工的設(shè)備層出不窮，平原地區(qū)現(xiàn)在基本都在采用旋挖鉆設(shè)備進(jìn)行樁基施工，不過(guò)該鉆機(jī)成孔快，但是在遇到地質(zhì)情況較差時(shí)施工成果并不是很好。為把旋挖鉆應(yīng)用界限擴(kuò)展、普及該鉆機(jī)的施工效果，湖南省益陽(yáng)市南益七標(biāo)在洞庭湖比較有特色的地形環(huán)境下對(duì)旋挖鉆鉆進(jìn)樁基采用的泥漿深入研究，通過(guò)數(shù)次檢測(cè)、實(shí)際試驗(yàn)，探索得出在類(lèi)似地區(qū)適宜旋挖鉆生產(chǎn)所需的PHP泥漿。

1 ?工程簡(jiǎn)介

南益高速公路第7合同段地處湖南省沅江市南咀鎮(zhèn)，路線(xiàn)起訖樁號(hào)為K40+398.96～K50+514.397，全長(zhǎng)10.115km。南洞庭特大橋?yàn)槟弦娓咚俟返目刂菩怨こ蹋挥诙赐ズ^(qū)，在S204茅草街大橋下游3.1km處，該橋處于淞里洪道、齒類(lèi)洪道和沱江、藕遲河南支、南茅河道等河道匯集處，水面開(kāi)闊。大橋終點(diǎn)屬于平原低丘區(qū)，河漫灘寬約500m不等，地面高程30～35m。河漫灘洪水期間均會(huì)被淹沒(méi)。南益7標(biāo)負(fù)責(zé)施工：（87.95m+2×140m+85）連續(xù)箱梁+（9×45m）連續(xù)T梁+（23×25m）連續(xù)T梁，長(zhǎng)1439.12m，樁基共計(jì)185根，總長(zhǎng)8627m，最長(zhǎng)樁基為93m。橋梁樁基地層分部分別從高至低如下：1.2-4.5m淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、0.8-11.7m粉砂、15.8-27.5m細(xì)砂、0.9-2.3m卵石、2.0-25.7m全風(fēng)化泥質(zhì)板巖、2.3-32.m強(qiáng)風(fēng)化板巖、18.2-22.3中風(fēng)化泥質(zhì)板巖，底層情況非常豐富，并且水位較高。

2 ?旋挖鉆樁基施工工藝

場(chǎng)地整平→測(cè)量放樣→埋放護(hù)筒→旋挖鉆就位→鉆頭準(zhǔn)確定位后開(kāi)鉆→鉆頭盛滿(mǎn)鉆渣后緩慢、勻速提至孔外傾倒→旋挖鉆轉(zhuǎn)至原位下放繼續(xù)鉆進(jìn)→完成鉆孔→成孔檢查、清孔、實(shí)測(cè)→鉆機(jī)撤出→安設(shè)鋼筋籠→下導(dǎo)管→復(fù)測(cè)孔深→混凝土灌注→拔護(hù)筒后回填，成樁。現(xiàn)場(chǎng)平整的時(shí)候開(kāi)挖泥漿池、拌制泥漿。以下詳細(xì)介紹泥漿配制的過(guò)程。

3 ?泥漿拌制

3.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在適宜的地點(diǎn)按照每4-6樁位挖設(shè)一個(gè)泥漿池以及一個(gè)沉淀池，兩池之間保持不小于3m的距離，池的容積應(yīng)該超出負(fù)責(zé)的最大樁基體積的1.5倍，兩池四邊安裝1.2m的安全護(hù)欄，并設(shè)警示標(biāo)志牌，安裝紅色警示燈在夜間應(yīng)用;選擇專(zhuān)用泵、軟管將PHP泥漿送到施工樁基的護(hù)筒中，后把鉆渣由樁基中運(yùn)至沉淀池內(nèi)，鉆渣沉淀在底部后泥漿再流到泥漿池中完成了再循環(huán)采用，實(shí)施的時(shí)候廢除的鉆渣用適合的車(chē)輛配合相關(guān)機(jī)械運(yùn)載到相應(yīng)地點(diǎn)實(shí)行沉淀過(guò)濾處置;用砂漿或者塑料布等在泥漿池的底層以及周邊進(jìn)行隔斷處理，確保泥漿不滲漏，確保污水不影響到地下水。

3.2 泥漿指標(biāo)

旋挖鉆成孔時(shí)不用泥漿循環(huán)和懸浮的渣滓，泥漿僅可在孔壁上變?yōu)槟酀{薄膜對(duì)孔壁進(jìn)行隔離防護(hù)，預(yù)防孔壁出現(xiàn)塌陷，而膨潤(rùn)土泥漿卻有容重輕、黏性高、含砂比例少、失水少、穩(wěn)固能力強(qiáng)等優(yōu)處，因此在制備的時(shí)候盡量選取鈣質(zhì)膨潤(rùn)土制備低容重的泥漿。對(duì)泥漿的配合比、以及性能指標(biāo)如表1。

3.3 原材料

①土：膨潤(rùn)土;②純堿：碳酸鈉（Na2CO3）（是帶鈉膨潤(rùn)土，則不需碳酸鈉）;③燒堿：氫氧化鈉（NaOH）;④PAM：聚丙希酰安，份子量高于300萬(wàn)（并不一定要大，沅江位置基本在800萬(wàn)上）;⑤水：盡量按照飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 泥漿配制比例

①1升PHP漿液的物資數(shù)量見(jiàn)表2。1立方米膨潤(rùn)土泥漿摻入控制在5-10L的PHP漿液。

②驗(yàn)證各項(xiàng)泥漿的密度所要水量G及要土量W（如表3）。

3.5 泥漿制備操作

3.5.1 膨潤(rùn)土（預(yù)水化粘土）

一般膨潤(rùn)土基本為鈣基土，應(yīng)用時(shí)必須將它改變成鈉基土（注：所購(gòu)買(mǎi)的膨潤(rùn)土需調(diào)查清楚成分中是否含有純堿（為碳酸鈉），如果有純堿，那么在采用過(guò)程中就不能再繼續(xù)添加純堿，其對(duì)于泥漿的pH值有明顯的作用，需預(yù)防含堿超量;如果不含純堿，在制備泥漿的時(shí)候則依照實(shí)際情況告知試驗(yàn)室，要求試驗(yàn)室依照實(shí)際狀況鹽酸摻入純堿的具體數(shù)量）。開(kāi)始造漿時(shí)，首先依照配合比儲(chǔ)備物資，制備完成之后，需要保證浸透24小時(shí)以上，形成基準(zhǔn)泥漿。

3.5.2 PAM的水解

聚丙希酰安中的水解，在聚丙希酰安水解的時(shí)候，采用熱水將其攪拌化解、溶解（則：把涼水加熱到高于95℃，隨后在設(shè)置量的燒水內(nèi)添加燒堿〈NaOH〉，在燒堿勻速攪拌融化后，最后再添加定量的聚丙希酰安，需注意一邊添加一邊攪拌，直到全部溶解），溶解完成之后繼續(xù)保持大約60℃的恒溫，再次加熱24小時(shí)以上，此溶液為PHP漿液。

3.5.3 PHP漿液在基準(zhǔn)泥漿中的摻量

1立方米膨潤(rùn)土泥漿中加入的PHP漿液控制在5-10L，首先緩慢均勻加入5L，嚴(yán)禁一下子加入，攪拌均勻，然后對(duì)所需指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，指標(biāo)滿(mǎn)足要求后可以使用，如果指標(biāo)不滿(mǎn)足要求則需再加入PHP緩慢均勻攪拌，完成后繼續(xù)檢驗(yàn)?zāi)酀{指標(biāo)，直至各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足要求方可。

3.6 制漿裝置要求

①膨潤(rùn)土泥漿制漿設(shè)備;

②PHP漿液的制漿設(shè)備，必須自帶滿(mǎn)足加熱需求的裝置;

③計(jì)量設(shè)備;

④試驗(yàn)設(shè)備：一臺(tái)旋挖鉆均需協(xié)配一套泥漿設(shè)備（容重計(jì)、含砂量測(cè)定儀、粘度器）;

⑤除砂裝置（樁基內(nèi)流出的泥漿必須嚴(yán)格凈化，方可循環(huán)使用）。

4 ?旋挖鉆采用PHP泥漿成孔

現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備就緒后開(kāi)始旋挖作業(yè)，鉆頭需對(duì)準(zhǔn)測(cè)量隊(duì)測(cè)定的位置，為了保證準(zhǔn)確測(cè)定鉆孔時(shí)的實(shí)際深度，必須將旋挖鉆里面顯示的已挖孔深歸零，隨后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工人的協(xié)助指揮勻速啟動(dòng)鉆孔。鉆進(jìn)的時(shí)候不僅需要人工采用測(cè)繩等輔助工具嚴(yán)格把控鉆孔實(shí)時(shí)深度以及進(jìn)度，而且旋挖鉆操作人員需隨時(shí)對(duì)已鉆樁孔的垂直度采用自帶的垂直度自動(dòng)檢測(cè)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)，如果出現(xiàn)有差別，根據(jù)情況進(jìn)行糾正，必須保證樁孔的合格。

旋挖鉆鉆孔初期應(yīng)在控制鉆速的情況下勻速鉆孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，旋挖鉆主鋼絲繩的牽引力必須達(dá)到所牽引的器具總重的1.3倍或以上，在確保生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上盡可能保證穩(wěn)定作業(yè)、減小偏差。當(dāng)出現(xiàn)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層的時(shí)候，作用力調(diào)整為適中，鉆速調(diào)整為快速，一次的鉆進(jìn)深度不宜超過(guò)半米。因砂土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖等穩(wěn)定性差，在鉆孔時(shí)如果操作不當(dāng)容易出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，所以當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)砂、細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化尼質(zhì)巖層、強(qiáng)風(fēng)化板巖層的時(shí)候，作用力變強(qiáng)，鉆速調(diào)整為慢速，一次的鉆進(jìn)深度不宜超過(guò)0.4m，在確保生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上增加孔內(nèi)泥漿含量，增厚孔壁，最大限度的減小塌孔可能性。

鉆具上提的時(shí)候，與孔壁當(dāng)中的泥漿會(huì)較以往加速，會(huì)沖刷孔壁，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓的問(wèn)題，如果是砂礫層的話(huà)很容易因提速過(guò)快破壞護(hù)壁而出現(xiàn)塌孔，所以不管是提升還是下方鉆頭，都要求掌控在不超出30cm/s的速度緩慢并且勻速進(jìn)，行以避免發(fā)生危險(xiǎn)。

在鉆孔過(guò)程中PHP泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)將對(duì)成孔后的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，所以控制好鉆進(jìn)過(guò)程中的PHP泥漿性能尤為重要。準(zhǔn)確把控好鉆孔的速率、時(shí)刻留意孔內(nèi)狀態(tài)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員的一項(xiàng)重要職責(zé)，發(fā)現(xiàn)缺漿時(shí)盡快組織補(bǔ)漿，以保證泥漿高度，除此之外，還需檢查入孔PHP泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)是否合格，以確保孔內(nèi)的PHP泥漿質(zhì)量滿(mǎn)足要求，現(xiàn)場(chǎng)以如下幾個(gè)指標(biāo)檢測(cè)為主：密度、粘度、含砂率及pH值，每次檢測(cè)完成后及時(shí)在記錄本準(zhǔn)確填寫(xiě)數(shù)值，并按期上報(bào)保存，在試驗(yàn)室的配合下經(jīng)常對(duì)PHP泥漿膠體率進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

PHP泥漿與普通泥漿入孔方式相同，一般采取泵送的方法，為避免過(guò)程中塌孔、確保成孔質(zhì)量，PHP泥漿的高度在高過(guò)地下水標(biāo)高的前提下，低于護(hù)筒頂標(biāo)高30cm左右即可。PHP泥漿的主要指標(biāo)根據(jù)地層狀態(tài)應(yīng)以動(dòng)態(tài)變化。不定期將從孔內(nèi)取出的鉆渣樣品與兩階段施工圖中提供得地質(zhì)材料進(jìn)行比對(duì)，如果發(fā)現(xiàn)有與兩階段施工圖存在偏差的現(xiàn)象，立即停鉆，及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位并檢查其結(jié)構(gòu)，依照檢查結(jié)果對(duì)PHP泥漿的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同事增加對(duì)PHP泥漿的觀測(cè)頻率。

鉆孔過(guò)程中，如果出現(xiàn)意外必須停止鉆進(jìn)時(shí)，在確保垂直的情況下將鉆頭勻速、緩慢提起，同時(shí)適時(shí)檢測(cè)PHP泥漿的含量，并經(jīng)常對(duì)該孔的四周地表進(jìn)行檢查，預(yù)防出現(xiàn)孔壁塌孔的可能。

5 ?旋挖鉆完成樁基后的成效

南益高速公路第7合同段負(fù)責(zé)施工的南洞庭特大橋，陸上樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆機(jī)、PHP高性能泥漿護(hù)壁成孔，位于池塘、河道水域中的樁基礎(chǔ)采用筑島法轉(zhuǎn)化為陸上施工方法，采用旋挖鉆機(jī)、PHP高性能泥漿護(hù)壁成孔。自2015年9月初啟動(dòng)至2016年1月份，依照流水施工的原則組織作業(yè)，項(xiàng)目成功生產(chǎn)共計(jì)185根樁基。1臺(tái)旋挖鉆機(jī)1天能完成直徑1.6m孔深50m樁基2根，直徑2.2m孔深60m樁基1根。選擇PHP高指標(biāo)泥漿生產(chǎn)速率快，完成成效好，就算有分支黏土、泥沙質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉砂、細(xì)砂、全風(fēng)化泥質(zhì)板巖、強(qiáng)風(fēng)化板巖層也沒(méi)有出現(xiàn)塌孔、縮頸現(xiàn)象。在其他檢測(cè)單位檢測(cè)后，185根樁基是Ⅰ類(lèi)樁。

6 ?結(jié)語(yǔ)

在橋梁樁基施工中旋挖鉆已比比皆是，PHP高指標(biāo)泥漿的加入，讓旋挖鉆施工樁基的應(yīng)用規(guī)模更普及，通過(guò)南益高速公路第7合同段負(fù)責(zé)施工的南洞庭特大橋樁基施工實(shí)例介紹，為洞庭湖區(qū)域類(lèi)似地層情況采用旋挖鉆作業(yè)的公路樁基提出可借鑒資料。

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