钻孔灌注桩施工中泥浆的控制

钻孔灌注桩施工中泥浆的控制摘要钻孔灌注桩作为桩基础的一种类型被广泛的应用于建筑工程之中。施工过程中，泥浆性能的好坏对其成桩质量有着至关重要的影响。本文通过分析对泥浆工程中各项指标对泥浆性能的影响，得出灌注桩施工中泥浆控制的要点及方法。关键词钻孔灌注桩；泥浆；影响因素；控制钻孔灌注桩作为一种深基础形式，在我国60年代初得到了推广，其具有承载力高、施工噪音低、振动小、适应性广、建筑费用低、桩长和直径可以按设计要求变化等优点，保证灌注桩的桩尖能可靠的进入持力层，在工程中受到日益广泛的应用。灌注桩根据钻孔机械在土壤含水层中的施工可以分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种施工方法，在工程施工中常用的是泥浆护壁成孔施工方法，其施工的关键是泥浆的制备，因为泥浆在钻孔和成孔中起到了十分关键的作用，正确的认识泥浆护壁的性状，可靠的评估钻孔灌注桩承载力，对工程认识泥浆护壁具有举足轻重的作用。在钻孔中由于泥浆的静水压力比水大，在净水压力的作用下，泥浆在井孔壁形成一层泥壁，阻隔孔内外渗流，保护钻孔的稳定，使钻孔正常进行。对钻孔灌注桩泥浆护壁的物理性质进行研究，可以分析泥浆护壁对桩侧摩擦力和钻孔灌注桩承载力的影响。1泥浆的比重泥浆是由水、粘土或膨胀土、添加剂调配而成，在钻孔灌注桩施工中起到护壁、悬浮携渣及润滑钻头等作用，钻头钻孔时，钻头与孔壁接触，泥浆可以保护孔壁的稳定。制备泥浆要选择良好品质的粘土，保证具有良好的水化作用、分散作用、离子交换作用和胶体性质，其中所制备的泥浆的比重对成孔质量具有很大的影响，如果泥浆比重过低，在钻头钻孔时，钻具上下的泥浆紊乱而使孔壁表面受到冲刷，泥浆过稀，就会出现孔壁坍塌等现象，泥浆比重过低，控制指标不能达到设计要求，也会使得排渣能力减弱，钻出的碎屑不能及时排除，沉淀在孔底，造成成孔困难，桩长也不能达到设计要求；如果制备的泥浆比重过大，其粘性、凝塑性会增加，增大了钻头和孔壁之间的阻力，降低了钻机的速率，同时钻具多所受的浮力也会增大，降低了施工速度，增加了施工成本。因此，为了保证钻孔的质量，一定要合理调配泥浆，保证泥浆的比重符合设计要求，根据施工经验，钻孔泥浆比重应控制在1.lg/cm3~1.2g/cm3之间，当遇到砂夹层或容易坍塌的底层时，可适当增加泥浆的比重，但要控制在1.3g/cm3~1.5g/cm3之间。2泥浆的粘度在制备泥浆中，所选粘土的含量、粘土颗粒的分散度、粘土颗粒的聚结稳定状况或絮凝强度和处理剂的性质、分子量和浓度是影响泥浆粘度的主要因素，为了提高泥浆的质量，需要对这些性质进行控制。如果泥浆的粘度大，钻孔的孔壁泥皮比较厚，可以防止翻砂，并阻隔渗漏，泥浆可以携带钻渣及时排除，提高钻孔的速率，尤其对正循环回转钻进有利，但是粘度过大，将影响到钻具的正常工作，因为粘性大的泥浆容易黏在钻头，增加了钻孔的阻力和泥浆的净化难度，降低了钻孔的速度；如果粘性过小，钻孔留下的碎渣不容易被泥浆带出孔，增加了钻孔的难度，并且粘性小的泥浆泥皮薄，容易出现渗漏现象。在泥浆制备中，要控制好粘土的含量，合适的粘土含量才能保证良好的粘度，如果粘土的含量增加，会增加泥浆的粘性，同时会增加粘土的比重，因此设计人员要根据泥浆的配合比合理控制粘土的含量；控制泥浆的分散度可以提高泥浆的质量，可以选用优质膨润土、以蒙脱石为主的粘土、混合型普通粘土；处理剂可以提高泥浆制备的质量，保证粘土中的水分以不同形态存在，由分散度的大小分别对应着分散、絮凝、聚结三种形态。综上，控制泥浆中粘土的含量、粘土的分散度、颗粒聚结稳定状况和处理剂的性质，可以提高泥浆制备的质量。3泥浆的失水率泥浆失水率即钻孔失水量，钻孔过程中孔内外受水头压力差的作用，泥浆中的水分在一定时间内渗入地层的水量。为了保证钻孔的质量，在制备泥浆中，要控制较小的失水率，保证泥浆的胶体率，保证钻孔中泥浆巩固孔壁和保护基岩；如果泥浆的失水率控制不好，在钻孔过程中，泥浆中的水分大量流失，钻孔的直径将缩小，在泥岩地层遇水软化，地层受水膨胀，最终导致钻孔坍塌，影响到成孔质量。在施工现场，为了控制泥浆的失水率，可以采取简便的方法大致估算失水率，根据施工经验，可以采用滤纸法，首先选用一张12cm×12cm的滤纸，平铺在水平玻璃板上，在滤纸上画出一个直径为3cm的圆，再将制备的泥浆滴入圆心中，待30min后测量湿圆圈的半径，再减去泥浆摊平后的平均半径，即为失水率。在滤纸上量出泥浆皮的厚度，即为泥皮厚度，如果泥皮比较平坦，则制备的泥浆质量比较高，为了施工方便，一般控制在2mm~3mm之间。4泥浆的含砂率含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。在钻孔灌注桩施工中，泥浆护壁当中，含砂率大时，会降低粘度，增加沉淀，容易磨损泥浆泵和钻机，一旦停止施工，就会造成埋钻、卡钻事故。为了控制泥浆的含砂率，在施工中可以利用含砂率计测定含砂率。在测量中，首先将调好的50mL泥浆倒入含砂率计重，然后倒入清水，制成总体积为500mL的悬浊液，封堵入口，均匀摇1min，然后将仪器垂直静放3min，计算时，将下端沉淀物的体积乘以2，即可得含砂率。5泥浆的胶体率胶体率是泥浆中的土粒保持悬浮状态的性能。为了体现泥浆在试管中的分离程度，可以选用150mL的量筒，在倒入100mL的泥浆，稳定24h，最后独处泥浆沉降的刻度，即为胶体率，其表现是呈悬浮状态后粘土颗粒与水分子分离程度，如果胶体率越大，粘土颗粒容易悬浮，不宜沉淀，有利于钻孔，因为悬浮状态的泥浆容易将钻渣随着钻头的转动带出桩孔，加快钻进速度。6泥浆的酸碱度泥浆酸碱度是评价泥浆的指标之一，一般以pH值表示。根据pH值的一般知识：pH值即为溶液中氢离子浓度的负对数，当pH值等于7时为中性，当大于7时为碱性，当小于7时为酸性，在土壤中，pH值一般为8~10，这是因为粘土颗粒在水中分散时，水分子可以进入粘土内部引起膨胀，颗粒表面形成了一层吸附性的水化膜，使泥浆的失水率减小，提高了粘土的固相成分，容易在钻孔的孔壁形成一层薄而坚硬的泥皮，这种泥浆固壁性较好。7泥浆的稳定性在地球重力和外部环境作用下，泥浆体系中的粘土颗粒会经常出现絮凝和聚结，这种作用是经常的、绝度的，而泥浆处于悬浮状态，其分散和稳定是暂时的、相对的。处于悬浮状态的泥浆在稳定状态下能长久保持这种分散状态，粘土颗粒分布均匀。在悬浮状态下的粘土可以在重力作用下未出现下沉，从力学的角度是粘土颗粒的重力和液体的阻力相等，并在泥浆中粘土颗粒之间存在着相互的吸引力和排斥力，最终保证了粘土的聚结稳定。由于泥浆中的粘土颗粒表面都带有负电荷，粘土颗粒表面具有双电层和水化膜，当相同电荷的颗粒相互接近时或碰撞时，静电斥力会使两个颗粒不能继续靠近而保持分离状态，同时粘土颗粒四周的水化膜也使得颗粒不能接近，最终的表现就是泥浆的粘土颗粒悬浮，具有一定的稳定性。稳定性好的粘土泥浆在钻孔过程中会增加钻具的阻力，使得钻进变慢，但是稳定性好的泥浆具有维护泥壁、携带钻渣的作用，使得钻孔更加规则，值得注意的是稳定性好的泥浆不能再岩性甚至致密的地区使用。8结论在实际施工过程中，泥浆性能的好坏将直接影响到桩基础成桩质量。虽然影响泥浆性能指标的因素较多，但只要通过严格的施工