奈普顿化学泥浆图片展示

1 砂层特点及对工程的影响

砂土的内聚力为零,只有内摩阻力,靠内摩阻力来保持稳定。在地下水位以下,砂土含水量和湿化程度增高,内摩阻力和抗剪强度降低。由于钻孔的形成,应力向孔内释放,最初表现为孔径总体变小,砂层中的粉质粘土夹层部位明显缩径,最终表现为砂层孔壁的坍塌。

由于砂层的以上特点,决定了其对施工钻孔灌注桩有以下影响: 

(1) 诱发钢筋笼下不去;

(2) 孔壁不完整,充盈系数难以控制; 

(3) 砂粒沉淀快,易引起孔内沉渣厚及埋钻事故;

(4) 施工速度慢。

2 主要施工技术
1）调整化学泥浆的配制方法
针对地层特点化学泥浆的配方
一般情况下比例按0.01%~0.1%配制，在搅拌条件下均匀撒入，不得结块或者成团。根据现场实地情况试验确定配合比例。参考指标:如下

地层状况	Neptune泥浆(公斤∕立方水）	粘度（秒）
粘土与页岩	0.2-0.6	18-30
淤泥，细到中砂	0.3-0.7	20-32
粗砂，较小的砾石	0.4-0.9	26-35
卵砾石	0.5-1.1	35-45

根据旋挖钻机钻进速度快, 原孔制浆能力差以及施工现场实际的地质条件限制等原因,桩基施工采用人工配制泥浆的工艺进行钻孔桩施工。泥浆采用膨润土、聚丙烯和纯碱为主要原料配制而成。试验室首先选定多种配合比, 确定最终配制泥浆的配合比为, 膨润土:水:聚丙烯:纯碱=1: 12: 0.5: 0.5。泥浆配制法为: 首先放入膨润土, 然后按比例加入水, 之后将纯碱加入, 最后聚丙烯按1: 6加水稀释后加入,再用pH试纸检测泥浆pH值, 这时泥浆pH可达到8; 利用泥浆泵将泥浆调匀, 泥浆重度达到1.05～1.08, 粘度达到20 s后,泥浆制作才算完成。由于旋挖钻机在施工中, 不能自造泥浆, 必须保证有足够量的泥浆不断注入孔中, 旋挖钻机在旋转作业过程中, 通过泥浆可以形成良好护壁。

2）正确选择成孔工艺、提高成孔质量
（1）泥浆护壁
钻孔灌注桩主要是依靠泥浆的静压力来平衡土体孔壁的压力及地下水渗透压力。因此配制化学泥浆的性能及质量直接决定着成孔的质量。由利用膨润土等形成泥浆, 较好地解决了护壁问题。泥浆性能指标如下：

泥浆性能指标表

钻孔方法	地层请况	相对密度	粘度Pa.s	含砂率％	胶体率％	酸碱度
旋挖钻	黏土，中细砂，粉砂	1.05～1.08	18～28	≤4	＞95	8～10

（2）钻孔

施工现场的地质条件表层为黏土层, 其下为沉积中、细粉砂层。钻机就位开钻后, 首先保证配制泥浆数量充足, 确保孔内泥浆水头高度高于地下水位高度。在钻机钻进过程中, 控制钻机进尺速度, 防止因进尺过快, 造成泥浆进入孔内的方量小于挖出孔口的出渣方量,造成孔内泥浆水头高度不足而导致坍孔。尤其应注意的是在钻机提钻出孔的过程中, 会造成孔内泥浆面高度的剧烈变化, 若提钻出渣时的速度过快, 造成孔内泥浆剧烈涌动,会造成护筒底部受到冲刷而导致护筒下沉最终坍孔。在施工过程中出现过护筒下沉导致大面积坍孔的事故。因此在钻孔施工过程中, 需控制钻机钻进速度, 并严格控制钻机提钻清渣出孔时的速度。由于旋挖钻机进尺速度快, 必然导致其弃渣方量较大, 而钻机的旋转半径有限, 故必须在钻机进尺过程中配备相应数量的运输设备外运弃渣。保证钻机施工进度的前提下, 及时外运弃渣以减轻其对孔位周边土体造成的压力, 才能确保不出现坍孔等事故。在钻孔过程中, 根据钻机出渣的实际情况, 及时判定钻孔过程中的地质情况, 及时调整钻机的进尺速度, 防止长钻杆因钻速高而形成圆锥摆, 造成扩孔。及时根据出渣判定的地质情况控制调整泥浆的性能指标, 控制泥浆护壁的厚度, 有利于保证钻孔摩擦桩的成孔质量。

（3）清孔

清孔质量的好坏直接制约着水下混凝土的灌注质量,做好清孔工作能够较好地防止断桩等事故的发生。为了保证清孔质量, 在钻机进尺到距设计孔底标高10 cm～30 cm时, 暂停钻机进尺, 静置1～2小时后再次钻进, 利用钻机完成剩余进尺的同时捞起沉渣, 以达到减少对桩端持力土层产生扰动的目的。静置产生沉渣量在0.3～1.0 m不等, 这对清渣十分有利。如果沉渣速度过快，沉渣较厚，应采用泥浆置换法清孔，此时应加长泥浆循环沉淀槽,设置科学的循环系统，厚砂层中的钻渣极易沉淀。如孔位距泥浆池近,泥浆池在较短时间内会被钻渣填满,泥浆在循环过程中得不到优化,含砂率高、胶体率低,泥浆指标满足不了钻进要求。必须利用场地条件,有意识地加长循环沉淀槽长度,其长度可达50m ,其中的钻渣用人工清除。加长了循环沉淀槽长度,砂粒在泥浆循环沉淀槽中逐渐沉淀,泥浆在循环过程中得到优化,形成了良性循环系统。经过优化的泥浆进入泥浆池继续使用,既能保持泥浆的性能,又降低了制浆的成本。循环沉淀槽中隔一定距离设置一定数量的小沉渣池。小沉渣池应比循环槽深,应跳开桩位因地制宜设置。总泥浆池宜设置沉渣池、废浆池、泥浆池,中间设有一定高度的格挡,其作用为简易过滤和隔离(图1) 。进入泥浆沉渣池中的砂用泥浆泵挖塘机组排送到甲方指定的低洼处,以填高洼地,也可用机械捞渣运出,废浆用泥浆罐外运,性能好的泥浆可重复利用。
 
清孔完毕, 检验孔深、孔型、孔径、泥浆各项指标合格后进行下道工序的施工。

在灌注前进行测量沉渣厚度, 如果沉渣厚度超过20cm, 利用导管通过空压机或新鲜泥浆采用反循环清孔将沉渣排出孔外, 然后进行水下混凝土施工。在灌注水下混凝土前的施工过程中必须保持孔内泥浆的水头高度, 维持孔内压力平衡, 避免孔壁坍塌和缩径。

3）配足人力和机械,提高灌注效率

采用导管法水下砼灌注成桩工艺。成孔后至灌注完成间的间隔越短, 则孔壁完整的概率越大, 有利于保证桩的质量。所以, 缩短成孔后至灌注前的时间, 加快灌注速度, 是厚砂层钻孔灌注桩施工中重要的措施。缩短时间间隔的主要途径有:

①成孔符合要求后, 一次清孔彻底, 以减少二次清孔的时间;

②在成孔结束前, 做好灌注的各项准备工作, 减少灌注的辅助工作时间; 

③利用吊车安置较长的钢筋笼, 以减少孔口对接钢筋笼的时间。

提高灌注速度的主要途径有: 

①机具完好, 准备工作充分; 

②配备足够的劳动力; 

③配备具灌注经验的人员; 

④采用吊机灌注。

钻孔灌注桩施工不仅工艺繁杂, 而且环环相扣, 每一个环节出现过失, 都可能影响桩基的质量和诱发质量事故。所以要求加强现场管理，做好灌注前各项准备工作，减少灌注前下钢筋笼和导管时间，确保灌注过程导管埋深和过程连续，严格按照施工作业指导书施工。

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