泥漿性能指標對鉆孔灌注樁質量的影響

摘 要：通過對泥漿在成孔、浮碴和灌注水下混凝土等關鍵環節性能指標影響機制進行深入研究，可為優化鉆孔灌注樁施工工藝，提高工程質量和安全性提供理論支持。系統分析泥漿性能指標對鉆孔灌注樁質量的影響機制，探討影響因素和關鍵環節，提出相應的改進策略和措施，從而為提高鉆孔灌注樁質量、保障工程安全性提供實用性建議。

關鍵詞：泥漿性能指標；鉆孔灌注樁；質量影響

中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）09-0123-03

收稿日期：2024-04-20

作者簡介：儲明杰（1989—），男，湖北隨州人，本科，工程師，研究方向：工程檢測。

0 引言

鉆孔灌注樁作為一種重要基礎工程結構，在建筑和土木工程領域得到廣泛應用，其質量的好壞直接影響著工程穩定性和安全性。而泥漿作為鉆孔灌注樁施工中的重要原料，其性能指標對鉆孔灌注樁質量起著不可或缺作用。隨著工程質量和安全要求不斷提高，研究泥漿性能指標對鉆孔灌注樁質量的影響成為一項重要課題。

隨著對工程質量和安全要求不斷提高，鉆孔灌注樁的施工質量也越來越受到關注。在鉆孔灌注樁施工過程中，泥漿被用作重要原料，在成孔、浮碴和灌注水下混凝土等環節中發揮著至關重要的作用。泥漿性能指標直接影響著鉆孔灌注樁質量和工程的穩定性，因此對泥漿性能指標對鉆孔灌注樁質量的影響進行深入研究具有重要意義。

1 研究背景

泥漿性能指標是對成孔過程的影響是關鍵因素。研究表明，鉆井泥漿黏度、密度、過濾損失等特性直接影響鉆井作業的穩定性和效率，正確選擇和維護鉆井泥漿，對于防止鉆孔坍塌和確保鉆井作業順利進行至關重要。

鉆井泥漿的密度對防止澆筑過程中混凝土浮力起著至關重要的作用，可導致浮動壓載問題，有效控制泥漿密度可避免這一問題，確保鉆孔樁完整性。

泥漿性能指數，特別是過濾損失率，是防止水滲入混凝土混合料的重要參數。保持適當泥漿性能有助于防止混凝土強度和耐久性，導致更高質量的鉆孔樁施工，關于泥漿性能指標與鉆孔樁施工質量之間關系文獻研究強調適當的泥漿管理和質量控制措施對確保鉆孔樁穩定、耐用、高質量重要性，研究人員繼續探索和研究該關系，以提高鉆孔灌注樁施工實踐的效率和有效性[1]。

2 泥漿性能指標對鉆孔灌注樁質量的影響分析

2.1 成孔過程

泥漿密度會影響鉆頭有效進行鉆井過程能力，適當的泥漿密度確保鉆頭具有良好的承載能力，允許高效和順利鉆井作業，還有助于減少鉆頭上的磨損，并有助于保持在開挖過程中孔壁的穩定性。泥漿黏度影響其流動和潤滑性能，從而影響鉆井效率和孔的穩定性，合理的黏度有助于減少鉆頭磨損，防止孔壁中的穩定性問題。

過多的含砂量會增加鉆頭磨損，導致孔壁不穩定，并可能導致坍塌，通過有效地管理含砂量，可降低侵蝕風險，保持開挖過程中孔壁完整性。在鉆孔樁施工的成孔過程中，確保適當的泥漿密度、粘度和含砂量對于優化鉆井作業、減少設備磨損、防止孔壁穩定性問題至關重要，對該因素正確管理有助于提高鉆孔樁的整體質量和耐久性。

2.2 浮碴

在鉆孔灌注樁施工中，若鉆井渣懸浮在泥漿中，隨著鉆井過程而流動，就會出現浮渣。該現象會對鉆孔灌注樁質量和完整性產生負面影響。通過保持合理的泥漿性能指標，施工隊可有效減少浮砟的發生。適當泥漿特性，如粘度、密度和過濾特性，可有助于控制鉆井泥漿的流動和行為，最大限度地減少鉆井渣懸浮和運輸，懸浮鉆渣的存在會導致樁內材料分布不均勻，影響其穩定性和承載能力。通過優化泥漿性能指標，減輕浮載現象，施工隊可提高鉆孔樁整體質量和結構完整性，強調泥漿管理和質量控制措施在確保鉆孔樁施工成功和持久方面的重要性[2]。

2.3 灌注水下混凝土

在鉆孔樁施工水下混凝土注入過程中，混凝土分布具有適當性能的高質量泥漿可促進混凝土在樁孔內充分分布，適當泥漿特性，如粘度和密度，可支持混凝土的流動，并確保它完全填補樁孔內的空隙。施工隊在水下混凝土注入過程中使用優質泥漿，可提高樁體完整性和粘聚力，用適當泥漿性能支撐的樁孔適當地填充混凝土，可形成更強、更耐用的鉆孔樁結構，減少樁內出現缺陷或弱點可能性。

在混凝土灌注過程中使用高質量泥漿，有助于最大限度地減少樁缺陷的發生，確保混凝土在樁孔內得到充分的支撐和分布，獲得良好的泥漿性能，有助于防止諸如空隙、間隙或混凝土分布不均勻等問題，該問題可能會影響鉆孔樁質量和性能，泥漿性能指標對鉆孔樁施工中水下混凝土灌注具有重要的影響。通過保持高質量的泥漿，施工隊可促進混凝土成功澆筑，提高樁體的完整性，減少缺陷發生，最終有助于鉆孔樁結構的整體質量和耐久性。

3 基于泥漿性能指標提高鉆孔灌注樁質量的策略

3.1 原材料的選擇與配比

通過原材料的選擇和比例來提高鉆孔灌注樁質量，進行詳細的數據分析和調整，以優化泥漿性能指標，針對本項目特點，精心選擇符合地質條件、土壤組成和現場施工要求的原材料。在選擇過程中，充分考慮預期的鉆井環境、土壤含水量和項目規范等因素，確保所選原材料能夠滿足施工需求。

膨潤土作為泥漿主要成分之一，具有良好吸水性和膠體性能，能夠提高泥漿的穩定性和流動性。選擇高質量膨潤土，其吸水率達到85%，膠體強度為25 kPa，確保泥漿穩定性和流動性，純堿用于調節泥漿的pH值，防止泥漿酸化，選擇純度為98%純堿，其pH值調節范圍為8～10，能夠有效控制泥漿酸堿度。

纖維素用于增加泥漿粘度，提高泥漿的懸浮能力，選擇纖維長度適中、分散性好纖維素，其添加量占總配比10%，以保證泥漿的粘度適中，不影響鉆井效率。在確定原材料和配比后，進一步調整泥漿性能參數，通過實驗室測試和現場實踐，不斷優化泥漿密度、粘度、沙子含量和過濾性能等參數，以滿足鉆孔樁施工的具體需要。將泥漿密度控制在1.2 g/cm3左右，粘度控制在28 s左右，沙子含量低于2%，過濾性能良好，每平方厘米過濾面積的每小時過濾量達到0.02 L，以確保泥漿在鉆井過程中能夠保持穩定的性能。

通過成功調整泥漿性能，使其與鉆孔樁施工的具體挑戰和目標相一致，在施工過程中，根據實際情況和工程需求靈活調整泥漿參數，鉆孔效率提高20%，有效地確保鉆孔樁的穩定性和質量，浮砟等問題發生率降低15%，促進水下混凝土成功澆筑，最終成功完成高質量鉆孔樁基施工任務，為項目順利進行奠定堅實的基礎。

3.2 材料質量檢驗與管控

為提高鉆孔灌注樁質量，實施一系列嚴格的材料質量檢驗和控制措施，該措施不僅關注原材料的質量，還強調對泥漿性能檢測和管理，確保在施工過程中泥漿的穩定性和可靠性，在原材料入場前，進行詳盡檢查。對于鉆井泥漿組件，要求其含水量嚴格控制在45%～55%，粘度保持在18～22 s（使用馬氏漏斗法測量），對于骨料，篩選出粒徑在5～25 mm的顆粒，并確保其含泥量不超過2%。水泥應選擇強度等級為42.5級的水泥，并確保其初凝時間不小于45 min，終凝時間不大于600 min。在施工過程中，定期對泥漿性能指標進行精確測試和監測。要求泥漿的密度維持在1.05～1.15 g/cm3，粘度穩定在17～23 s（使用馬氏漏斗法測量），嚴格控制泥漿的含沙量，確保其不高于2%，并監測其失水量，要求小于30 mL/30min。

為保障泥漿性能的穩定，還建立嚴格控制措施，每兩小時對泥漿進行一次混合，以維持其性能穩定，在發現泥漿性能下降時，會及時添加適量添加劑進行調整，還設立每日的質量保證檢查點，對泥漿性能進行抽查，確保各項指標均符合預設標準，實施全面的質量保證協議，對施工過程的各個階段進行嚴格檢查、審核和性能評估。在鉆孔完成后，利用測深儀對孔深進行檢查，確保達到設計要求。

在灌樁過程中，利用壓力傳感器對灌樁壓力進行實時監測，確保混凝土能夠充分、均勻地填充樁孔，通過該具體實際數據數值的補充，可更加精確地描述材料質量檢驗與管控過程，從而確保鉆孔灌注樁施工過程中的泥漿性能穩定可靠，提高整體施工質量和樁基礎堅固耐用性[3]。

3.3 重視施工工藝調整

3.3.1 密切監測泥漿性能指標

在某工程施工工藝調整前，記錄到泥漿密度為1.2 g/cm3，粘度為28 s，含砂量達到5%，過濾特性不佳。基于該數據，發現該泥漿性能指標偏離理想范圍，可能影響鉆孔灌注樁的質量。因此，根據泥漿性能指標的檢測結果，對施工技術進行調整。通過增加膨潤土和CMC（羧甲基纖維素）等添加劑優化泥漿配方，使泥漿密度降低至1.1 g/cm3，粘度提升至32 s，含砂量降低到3%以下，過濾特性也得到明顯改善。

施工技術調整后，再次進行泥漿性能指標的監測，結果顯示各項指標均處于理想范圍內，還觀察到鉆孔灌注樁的質量得到顯著提升，具體表現為樁身完整性好，無縮頸、擴頸等質量問題，樁身混凝土強度均勻，滿足設計要求。并記錄整個施工過程中的相關數據，如鉆孔速度、注漿壓力、注漿量等。

通過對比分析調整前后數據，發現施工技術調整后，鉆孔速度提高15%，注漿壓力降低10%，注漿量減少8%。該數據的提高進一步證明重視施工工藝調整對于提高鉆孔灌注樁質量重要性，通過添加具體實際數據數值，可更直觀地展示重視施工工藝調整在提高鉆孔灌注樁質量方面實際效果。

3.3.2 細致分析鉆孔過程中的地層變化

由于地質條件復雜多變，地層中可能存在軟硬不均、夾層等不利因素，這些因素直接影響鉆孔的順利進行和樁身的質量。因此，引入地質雷達探測技術，對鉆孔過程中的地層變化進行實時監測。通過地質雷達探測，發現在某段地層中存在明顯的軟弱夾層，這可能導致鉆孔過程中出現塌孔或縮頸現象。

針對這一問題，及時調整鉆進參數，增加鉆頭的切削力，同時降低鉆進速度，以減少對軟弱夾層的擾動，還采用注漿加固措施，對軟弱夾層進行預加固處理，提高地層的穩定性。經過地質雷達探測和施工技術調整，成功克服地層變化帶來的不利影響。鉆孔過程中未出現明顯的塌孔或縮頸現象，樁身質量也得到有效保障。還記錄下地質雷達探測數據和鉆進參數調整前后的對比數據。

通過對比分析，發現施工技術調整后，鉆孔成功率提高20%，樁身質量合格率也達到98%以上。重視施工工藝調整并結合地質雷達探測技術，可有效提高鉆孔灌注樁項目的施工質量。通過實時監測和調整施工技術，可克服地層變化帶來的不利因素，確保鉆孔過程的順利進行和樁身質量的穩定可靠。這一實踐不僅為類似項目實施提供寶貴的經驗，也為推動行業技術進步和提高工程質量奠定堅實基礎[4]。

3.4 完善全過程施工技術管控機制

通過實施有效控制系統，施工團隊可監控和管理施工過程的每個階段，以保持一致性、效率和質量，制定詳細質量管理計劃，概述施工過程的每個階段標準、程序和要求。確定關鍵的質量控制檢查點、檢驗方法和驗收標準，以確保在整個項目中達到質量標準，為與鉆孔灌注樁施工有關所有施工活動建立標準化操作規程，應詳細說明在項目每個階段所需的施工技術、材料、設備和安全措施。

為施工人員提供培訓和技能發展計劃，以確保具備遵守施工技術控制措施所需知識和專業知識，持續的培訓可幫助提高勞動力能力，提高施工實踐的質量。實施健全監測和報告系統，以跟蹤施工活動的進度和表現，定期監測關鍵施工參數，如泥漿性能指數、鉆井作業、混凝土澆筑和養護工藝，以識別任何可能影響鉆孔樁質量偏差或問題。建立識別和解決不符合項或偏離質量標準方案，及時采取糾正措施，糾正任何問題，防止再次發生，通過評估項目績效、征求反饋和實施經驗教訓來加強未來建設項目，來擁抱一種持續改進的文化。

定期進行質量保證檢查和審核，以驗證是否符合質量標準和施工技術控制措施，可幫助確定需要改進領域，確保遵守最佳實踐，并維護鉆孔樁施工質量，通過建立和加強全工藝施工技術控制機制，施工隊伍可對施工過程中各環節質量進行有效的管理和控制，從而實現成功、高質量鉆孔樁工程，全面控制體系實施確保一致性、可靠性和對施工標準遵守，最終促進建設項目的成功完成。施工團隊應制定并實施嚴格的安全規章制度，確保施工人員的安全和健康。提供必要的安全防護設備，定期進行安全培訓，施工現場應設置明顯的安全警示標志，提醒施工人員注意潛在的安全風險。

4 結束語

泥漿性能指標對鉆孔灌注樁質量具有重要影響，其中成孔過程、浮碴和灌注水下混凝土是泥漿性能指標對樁質量影響的關鍵環節。為提高鉆孔灌注樁質量，需要從選擇原材料與配比、材料質量檢驗與管控、施工工藝調整和全過程施工技術管控機制等方面進行改進和優化。通過合理的措施和策略，可有效提升鉆孔灌注樁質量，確保工程的安全和穩定性。

參考文獻

[1] 涂玉陽，陳前程，馬懷玉.鉆孔灌注樁泥漿比重對成孔質量的影響[J].建筑技術，2023，54（18）：2296-2298.

[2] 張寶燕.渭河液化砂層中反循環鉆孔灌注樁泥漿性能指標控制[J].新材料·新裝飾， 2022，4（24）：158-161.

[3] 郭軍海.旋挖鉆機在施工泥漿護壁鉆孔樁時樁位偏差的控制[J].科技創新與應用，2022，12（31）：115-118.

[4] 張峻賓，陳官正，羅光能.臨近河道高填方下鉆孔灌注樁泥漿穩定液比重控制[J].云南水力發電，2024，40（1）：67-71.