全風化粉砂巖沉積地質鉆孔灌注樁泥漿配合比探究

范艷明

（中鐵二十二局集團市政工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

在實際項目施工中，護壁泥漿的好壞直接關系到鉆孔灌注樁孔壁的穩(wěn)定性、鉆進速度，以及孔內鉆渣的清除。優(yōu)良的護壁泥漿通過保持孔壁穩(wěn)定，可降低施工中發(fā)生塌孔、樁身斷層、樁徑縮小等問題的概率，是影響鉆孔灌注樁成樁質量的關鍵因素之一[1]。

廣州市某海口灣樁基施工點為全風化粉砂巖沉積地段，且該處常年水位高于2.7m，在施工過程中，由于機械擾動，全風化粉砂巖孔壁極易塌孔，給鉆孔灌注樁的施工帶來了很大的困難。為了保證施工質量，本文從不同的護壁泥漿材料著手，研究護壁泥漿材料的最優(yōu)配合比及施工工藝，以期為后續(xù)研究提供參考。

1 泥漿原材料

1.1 泥漿主材

本文選取了我國市場上最具代表性的膨潤土材料做為試驗對象，以這些膨潤土材料試驗后的結果更具指導性。膨潤土材料技術指標如表1所示。

表1 膨潤土材料技術指標

1.2 外加劑

本文試驗選用羧甲基纖維素（CMC）和純堿做為泥漿外加劑。

2 泥漿配合比

對于新配制的泥漿技術指標要求，主要從泥漿比重、黏度、失水量、泥皮厚度等指標上進行控制。較高的泥漿比重利于清除孔內渣土，但是過高又會阻礙混凝土的置換，施工現場土質為砂土、礫石等松散土層或松軟潮濕時，泥漿比重值應適當調高[3-5]。根據本項目實際情況對泥漿各技術指標參考值要求如表2所示。

表2 泥漿技術指標要求

2.1 不同膨潤土泥漿技術指標

初步擬定試驗配合比為9%膨潤土+0.02%CMC+0.3%純堿，試驗結果如表3所示。

表3 不同膨潤土泥漿技術指標

從表3中數據可知，在同等試驗條件下，A類土的失水量過大且泥漿絮凝嚴重，說明該種材料造漿性能劣于其他材料。D類土在試驗中也出現了絮凝現象，且泥皮質量一般，因此也不是最佳選擇。相比于其他膨潤土材料，E類土比重大、黏度高、泥皮薄且密實、失水量更小，因此是作為泥漿主材最好的選擇。

2.2 泥漿最優(yōu)配合比的確定

以1m3水為勾兌基準，以E類土做為泥漿主材，研究膨潤土的摻量范圍，以得到經濟成本最省、工程效益最好的泥漿配合比方案，泥漿配合比方案如表4所示。

表4 泥漿配合比方案

根據表4中泥漿配合比方案進行試驗，試驗結果如表5所示。

表5 泥漿配合比試驗結果

從表5中數據可知，當膨潤土摻量在7%～8%之間時，隨著膨潤土摻量的提高，泥漿比重、黏度和泥皮厚度不斷增加，失水量不變減小，此階段泥漿體系穩(wěn)定，膠體率高；當膨潤土摻量達到9%時，泥漿體系最穩(wěn)定，其中當CMC摻量為0.02%，純堿摻量為0.3%時，泥漿膠體率最高、失水量最小、泥皮質量高且密實；當膨潤土摻量＞9%時，泥漿中有越來越多的絮凝產生，此時泥漿體系穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，泥漿黏度不斷增大導致泥漿粘滯不暢，泥皮厚度減小且粗糙。通過對比各泥漿配合比方案試驗結果可知，膨潤土最佳摻量范圍在7%～9%，CMC最佳摻量范圍在0.03%～0.05%，純堿最佳摻量范圍在0.3%～0.5%，最終選定方案9作為生產配合比方案。

3 項目現場實際應用研究

該項目位于廣州市某海口灣，采用鉆孔灌注樁的方式對橋梁基礎進行加固，施工點為全風化粉砂巖沉積地段，且該處常年水位高于2.7m，是極易坍塌的地層。鉆孔灌注樁采用正循環(huán)施工方法鉆孔作業(yè)，樁深50m，樁徑80cm。

3.1 泥漿的配制

首先按要求修建好泥漿儲備池和回漿沉淀池，兩池尺寸為長6m，寬3m，深3m，可用不透水塑料膜全覆蓋，既可以防止泥漿滲漏，又可以防備外部水源進入泥漿池以保持泥漿技術指標的穩(wěn)定。泥漿生產配合比如表6所示。

表6 泥漿生產配合比

新鮮泥漿在配制過程中要充分拌勻，靜置24h后才可以做為循環(huán)泥漿使用。新鮮泥漿在配制過程中要符合泥漿配合比要求，并應在使用前對各項技術指標進行測定以滿足技術要求，新鮮泥漿技術指標如表7所示。

表7 新鮮泥漿技術指標

3.2 泥漿質量控制

為了保持泥漿性能的穩(wěn)定，需要在不同的使用階段對泥漿進行維護。在護筒圍護鉆孔作業(yè)過程中，泥漿液面與護筒頂的高度差宜在1m以內，以維持泥漿對孔壁的壓力，既可以防止塌孔，又可以防止泥漿溢出；同時，鉆孔過程中的泥漿液面應高出地下水位0.5m以上，遇到漲水季節(jié)，應高出最高水位1.5m以上，如果發(fā)現孔內泥漿液面下降突然嚴重并且向外冒氣泡，應立即停止施工，檢查孔壁情況，防止塌孔發(fā)生。應在孔頂、孔中、孔底位置對泥漿進行取樣測定，成孔各階段泥漿技術指標如表8所示。

表8 成孔各階段泥漿技術指標

從表8中數據可知，成孔各階段泥漿技術指標有一定的波動性，但符合技術要求。鉆孔完成后對各成孔質量進行檢查，沒有發(fā)現塌孔現象，說明泥漿對全風化粉砂巖土質護壁效果好，該泥漿配合比方案可靠。

3.3 樁基質量檢測

混凝土樁施工完后，按規(guī)范要求對成樁質量進行了檢測，檢測結果如表9所示。

表9 樁基檢測結果

從表9中數據可知，該項目成樁質量較好，說明鉆孔灌注樁施工工藝可靠，施工技術穩(wěn)定。

4 結束語

通過對比A類土、B類土、C類土、D類土，發(fā)現E類土做為主材生產的泥漿質量更好。

E類土最佳摻量范圍在7%～9%，CMC最佳摻量范圍在0.03%～0.05%，純堿最佳摻量范圍在0.3%～0.5%。

分別在泥漿的配制過程中、靜置24h后、成孔前、孔上、孔中、孔下等不同階段對泥漿技術指標進行測定，發(fā)現試驗得出的泥漿配合比方案可靠，泥漿對全風化粉砂巖土質護壁效果好。