復雜地質條件下化學泥漿護壁旋挖高效成孔技術研究

盧志強

（貴州地礦基礎工程有限公司，貴州 貴陽 550001）

本工程橫跨河流的大橋，其樁徑為1.2m，總共40 根，每樁的長度大約在20 ～40m。所有樁基均采取化學泥漿進行護壁，然后，使用入巖型的旋挖鉆機打孔。本工程所在區域為近代的河床與漫灘，并且受到人工砂石采料產生的影響而存在許多的料坑。后來進行回填，而回填使用的材料均是建筑垃圾。因此，樁基的施工地質環境十分的復雜，在地表下的人工雜填層最深可以達到28m，并且十分的松散，而在雜填土的下方為卵石層，填充部分中粗砂，在鉆孔施工時，十分容易造成漏漿和塌孔的情況。

1 施工的方法和工藝

1.1 成孔的方法

根據現場的實際情況，如果運用沖擊鉆進行鉆孔施工的效率較低，并且受工期的限制而無法按時完工，而使用正、反循環鉆機無法鉆到設計的深度，通過仔細研究決定運用化學泥漿進行護壁，采取大功率的入巖型旋挖鉆機進行施工。

1.2 施工工藝的流程

具體的施工流程如下1 所示。

圖1 工藝流程圖

1.3 施工方法

（1）場地清理平整。為確保施工的順利，首先，對現場進行相應的清理和平整的工作，并進行碾壓處理，確保施工場地的密實。

（2）施工放樣。根據設計圖紙進行定位放樣，樁位則安排專門的工作人員進行看護，避免在施工過程中遭到損壞。

（3）埋設護筒。由于本次施工的場地覆蓋大量的人工回填層，并且孔隙率過高，因此，容易坍塌，在埋設護筒時應提高埋設的實際深度，要求深度不得低于4m。埋設時，運用旋挖鉆和大鉆頭進行開挖，并利用吊機安裝護筒，在安裝后，使用黏土把護筒周邊予以夯填密實。護筒埋設如圖2 所示。

圖2 護筒埋設

（4）泥漿制備。在樁基鉆孔施工中，泥漿是十分重要的部分，其能有效地保護鉆孔的孔壁，避免出現坍塌的情況，由于本工程所處的地層比較特殊，所以對泥漿的性能要求更高，其質量的好壞對鉆孔的成敗具有非常重要的影響。泥漿質量較差容易導致無法形成護壁的泥膜，容易脫落而致使孔壁的自身穩定性較低，從而引起塌孔與縮徑的情況。通過實際的投資對比仔細分析，決定使用高分子聚合物的化學泥漿來作為鉆孔護壁的泥漿，其具有較高的防塌和防滲的性能。

①黏土造漿。在正式開始樁基的鉆孔樁時，考慮到成本的投入情況而運用黏土進行制漿。具體的制漿配比：水：黏土：純堿=100：40：0.2，使用純堿能夠提升泥漿的pH 值，促進黏土的顆粒更加的分散，提高黏粒的負荷和水化膜的厚度，在施工時，應對泥漿抽查檢驗，具體檢查以下三項指標，比重的標準為1.03 ～1.1，黏度的標準為18 ～20Pa.s，含砂率標準在2%～4%。使用此泥漿在樁基鉆孔過程中出現了漏漿和坍塌的情況，出現塌孔的地層主要是人工回填的地層。通過后續的表明，塌孔的原是由于泥漿的比重過低，以及黏度低，進而導致孔壁無法形成堅實的泥皮，無法對地層中的空隙進行相應的封堵，所以護壁的質量較低且效果差。

②膨潤土造漿。由于本次施工的地層為人工回填的雜土，并且厚度達到21 ～28m，地質松散且孔隙大，使用黏土泥漿無法達到相應的效果而造成塌孔的情況，所以準備改用膨潤土進行制漿。

泥漿所使用的原材料選用不易造成分散，并且固相低和粘度較高的膨潤土，然后，再添加一定的純堿。膨潤土則使用鈉質膨潤土，使用量為水的8%。純堿具有提升泥漿的穩定性以及膠體率的作用，進一步減小失水率，本次制漿的添加量為泥漿的0.2%。

泥漿的拌制運用機械進行攪拌，在攪拌過程中添加定量的水進行攪拌，之后再慢慢地添加和水量相應的膨潤土，然后，啟動機器進行拌合，最后再將純堿添加進去，形成漿后結束攪拌并開門出漿。

在完成制漿后，對膨潤土的各項指標的進行檢測，具體檢查以下三項指標，比重的標準為1.03 ～1.1，黏度的標準為18 ～20Pa·s，含砂率標準在2%～4%。當檢測結束后再開始鉆孔施工，從實際的效果來看得到了一定的提升，但還是存在一定的滲漏的情況，由此表明，在較為復雜的地質環境下，依據常規的指標無法達到理想的效果。

③化學泥漿。由于運用上述的泥漿未能實現有效的施工，因此，根據地質的條件要求需要運用黏度高，并且堵漏性能強護壁效果高的泥漿，完全地避免施工時出現漏漿和塌孔的情況，進一步確保項目的施工質量和工期。通過最終的研究決定運用化學聚合物來進行泥漿的制作。

泥漿的配制：在樁基旋挖成孔過程中，靜態的泥漿是成孔最關鍵的穩定液，其起到對孔壁的保護作用。通過運用高分子的化學聚合物泥漿可能在鉆孔壁的周邊形成高強度的一層保護膜，進而對孔壁的空隙進行有效的封堵，避免出現泥漿滲漏的情況，與此同時，還對孔壁形成一定的壓力，確保施工至不穩定的地層時不會出現坍塌的現象，還可以提升旋挖鉆的工作效率，提升施工的速度。化學泥漿運用的原材料以及配比為水（100%）、羥甲基纖維素（0.20%）、膨潤土（6.00%）、803 大裂隙堵漏劑（1.50%）、純堿（0.20%）、重晶粉（根據需求定量）。泥漿在攪拌機進行攪拌時先添加事先定量的清水，之后再根據相應的比例添加膨潤土，最后再添加不同的化學添加劑。增黏劑對膨潤土會產生溶脹的情況，因此，需要在膨潤土添加后再放入攪拌機，啟動攪拌機制成漿后把泥漿送到泥漿池。

性能指標:化學泥漿的各項性能的指標具體如表1 所示。

表1 化學泥漿的各項指標

本次施工的地質十分的特殊，因此，根據實際情況增加了泥漿黏度以及比重。

（5）鉆孔。鉆孔施工運用履帶式入巖旋挖鉆機，鉆進系統主要使用液壓動力頭帶動鉆桿。鉆桿為伸縮的形式，不需要安裝和拆卸，并且鉆機自帶有儀表，可以對鉆孔的深度和傾斜度進行檢查。

①首先，找到定位的樁位并將布設“+”字線，在樁位進行對準后由專業人員檢驗確認后才能進行鉆孔的施工。

②在正式進行鉆孔時，應當輕壓慢進，可以適當地提高鉆進的時長，并把事先制好的泥漿傳送至鉆孔中，以此來平衡地層的壓力，在鉆孔中的孔壁上形成泥皮而起到保護的作用。而鉆頭旋挖的土則提出孔外后由清運到指定的安放區域。

③本工程的地質最上層主要是回填土，因此，地層較為松散，在鉆進時對速度進行有效的控制，并輕提慢放。另外，需要注意，根據地質的不同，應當選擇合適的鉆頭。

④對鉆孔中的液面高度進行有效的控制，通過把儲漿池運用泥漿溝來和鉆孔進行有效的連接，進而確保泥漿可以及時補充進鉆孔中，在施工過程中，應當時刻將液面控制在護筒底部的100cm 之上。

⑤接近終孔時，應當使用封底撈砂鉆頭進行施工，并降低回次的進尺量，逐步穩定地將孔底的稠泥漿予以清出。當達到終孔的深度后，停滯20 ～30min，由此利于泥漿內的雜質沉淀，然后，再利用鉆頭將其清出，檢查確保沉渣的厚度小于10cm。

⑥孔深達到方案的設計標準后，通過質檢人員對成孔的質量進行檢測，檢孔器使用鋼筋加工，另外，檢孔器的型號和尺寸必須符合標準。

（6）二次清孔。受化學泥漿自身的快速沉淀鉆屑的性能，以及旋挖鉆機的工作方式是將土體直接提出孔外，因此，在成孔時已經不存在鉆屑物質。因此，在吊放鋼筋籠后進行檢查，沉渣的厚度均小于5cm，依據此情況則無需要二次清孔。

2 結語

化學泥漿是新型的材料，其主要針對松散和孔隙大以及粉細砂和砂礫等容易坍塌的地層，該泥漿具備較高的護壁性能。本工程運用化學泥漿后再無滲漏和塌孔的情況出現，進而有效地保障了成孔的質量，并且使用化學泥漿不會產生液體泥漿，鉆碴也是固態，容易運輸和清理，進一步減少了對泥漿處理的投入。