php37改性技巧_公路桥梁钻孔灌注桩护壁泥浆技能

关键词：公路桥梁;钻孔贯注桩;护壁;泥浆;

作者简介：郭大志（1977—），河北喷鼻香河人，男，工程师，研究方向为公路桥梁施工技能。
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1 工程概况

河北某公路工程项目采取一级公路技能标准，设计速率为80km/h，双向六车道，整体式路基宽32m，分离式路基宽度16m，桥梁与路基同宽；公路左幅汽车荷载等级为公路-I级，右幅知足单体质量1 000t级的大件公路设计荷载，路线最小净空高度为9m；设计大水频率特大桥1/300，大、中、小桥、涵洞、路基1/100；沥青混凝土路面，路面设计轴载为BZZ-100，地震动峰值加速度为0.10g。
对付部分路段，采取钻孔贯注桩进行路基加固和桥梁桩基处理。

该公路桥梁钻孔贯注桩施工难点紧张集中在：

(1）场区地质勘查报告显示，拟建场区的地层紧张组分为粉质黏土、砾砂，成孔深度内有7个砂层，最厚砂层厚度为7～8m，须要泥浆的护壁和控渣厚度都达到较高水平。

(2）钢筋笼吊装韶光在24～48h内，在钢筋笼吊装期间，孔内泥浆一贯处于静止状态，这哀求泥浆的稳定性非常好，有良好的护壁性能及沉渣厚度无明显增加。

(3）该工程试桩的最大孔深为40m，泥浆需从基底深处把钻渣携带到地面，对泥浆的携渣能力哀求很高。

根据孔壁稳定的力学条件和定量条件，稳定孔壁的关键是建立孔内静水压力，详细通过泥浆浸染来实现，即通过泥浆在桩孔内外形成压差，从而使得孔内泥浆柱对孔壁形成环向静压，进而匆匆使泥浆颗粒渗入孔壁，在一定条件下可保持渗透平衡，其后渗入的泥浆黏结成环状渗透圈，对孔壁可起到一定的保护浸染，避免渗漏。
此外，通过泥浆在静压下产生的泥皮，有效地阻碍内外部水透过孔壁。

根据该公路钻孔贯注桩的施工难点，决定采取泥浆护壁技能对孔壁进行掩护。
在工程运用上，运用比例较高的泥浆紧张有：普通泥浆、油基泥浆、铬木质磺酸盐泥浆、聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆等。

泥浆在钻孔贯注桩中的浸染有：①掩护孔壁；冲洗孔底，②携带或悬浮钻渣，减少孔底沉渣和重复破碎；③冷却钻头，润滑钻具，减少钻进阻力。

泥浆的好坏紧张由其性能指标来衡量，在桩孔施工中，不同地层、不同钻进方法、不同施工阶段，对泥浆性能指标的哀求不同，有时乃至差别很大。
起关键浸染的性能指标有胶体率、比重（密度）、失落水量、黏度、含砂率、酸碱度等。

该指标高则抑制黏土颗粒沉淀，沉渣少，可以形成具有更好护壁能力的泥皮。
一样平常新配制泥浆的胶体率应大于95%。

通过增大泥浆比重，可以增大静水压力和水头高度，有利于孔壁稳定。
但若泥浆的比重过大，泥浆的失落水量增加，泥浆循环所需功率增大，特殊是泵吸反循环钻进中泥浆的压力丢失过大，将严重影响反循环的启动。
反之，若比重过小，则对悬浮钻渣、稳定孔壁不利。
一样平常来讲，反循环钻进的泥浆比重应只管即便小，一样平常宜掌握在1.15×103kg/m3以内，正循环钻进时，泥浆比重可以大些，但不宜大于1.35×103kg/m3。

失落水量指泥浆受到静压浸染渗入孔周的速率。

结合实际履历，提高黏度，可使护壁和悬浮钻渣效果得以改进，不过也可能导致糊钻问题，阻碍泥浆沉淀。
黏度处于较低水平时，钻渣易沉淀，这种征象对清孔、减小孔底钻渣不利。
正循环钻进时，黏度取19～24s，反循环钻进时黏度取16～20s。

含砂率高则泥浆黏度降落，进而使得泥皮疏松，影响其护壁性，增大清孔和清理沉渣难度，不利于反循环，因此应将该指标掌握在较低水平，对新泥浆而言应小于4%。

泥浆应采取偏碱性，pH值在8～9之间有利于孔壁稳定，同时知足环保施工的哀求。

结合工程场区岩土工程地质报告，确定成孔工艺设备的条件及设计单位对试桩的干系技能哀求后，从技能角度提出对泥浆的哀求，即护壁效果好、泥皮薄、沉渣少。
考虑到将大规模利用工程桩，且泥浆比重（密度）、黏度、含砂率、酸碱度、失落水量和胶体率等性能指标都合格，兼顾泥浆的性能及经济性，经由剖析和比拟，终极选用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆，其紧张特点如下。

低比重条件下向个中加入絮凝剂可增加黏度，进而提高胶体率和渗透性，匆匆使泥浆胶体形成化学膜，封闭孔壁，起到保护浸染，避免钻进过程中涌现漏浆或塌孔问题，同时提高泥浆的携渣性能。

表现为比重较低（原浆约为1.02～1.04，含沙量小于5%），低固相对钻进可起到促进浸染，避免涌现糊钻及砂侵问题。

选择这种泥浆的情形下，孔壁泥皮厚度一样平常不超过1mm，因而和普通泥浆比较上风明显。

对应的组分紧张是膨润土，造浆率高。

对应的废物弱碱性，不会产生毒害，因而可以很好地知足环保哀求。

大量统计研究结果表明，泥皮厚度与失落水率存在正干系关系，这种泥浆的失落水率很低，形成的泥皮薄。

形成的泥浆黏度在合理范围内，静止时变形为凝胶状。
在流动过程中对应的黏度也涌现明显变革。
黏度规复后悬浮浸染大，对钻屑的向下流动起到阻碍浸染。
在钻头旋转浸染下泥浆的絮凝集构发生一定改变，进而降落黏度，钻头阻力也有一定幅度减小。
聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆在钻进过程中阻力小，静止状态下表现出良好的稳定性，因而可以很好地知足运用哀求。

紧张组分为膨润土，这种土体的造浆率明显增大，在实际运用中回收率可达60%，能显著降落材料本钱，知足环保哀求。
因此，在大型工程中侧重于经济性时一样平常优先选择这种泥浆。

详细表现为对钻屑不水化分解。
在同样的条件下失落水量少，孔壁的稳定性强，钻孔过程中携渣泥浆净化效果好。

聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆由优质膨润土、纯碱和聚丙烯酰胺等质料制成。

该项目选择了以蒙脱石为紧张组分的钠基膨润土。
工程履历表明，这种土体的分散悬浮性能强、造浆率高，在同样条件下更稳定。

纯碱紧张是为了提高泥浆的pH值，提高泥浆表面负电荷，起一定分散浸染，使得泥浆悬浮钻屑的能力提高。
在这种体系中纯碱的浸染紧张有：①分散浸染：加入纯碱，可适当提高泥浆Na+占比，提高土体的亲水性，因颗粒较细可加速膨润土中黏土颗粒的分解，对改进泥浆的造浆量有主要意义；②改进泥浆性能：地下水中的钙、镁离子混入泥浆，可显著提高其凝胶化趋势，进而降落泥浆质量；③通过纯碱可沉淀Ca2+,Mg2+，泥浆也可以循环多次利用；④调节pH值：紧张基于实测值设置掺入量，在此根本上掌握酸碱度，达到施工哀求。

聚丙烯酰胺可起到很强的絮凝效果，加入后可引发泥浆触变性，在钻进过程中保持稳定性和高黏度特色，同时降落泥浆失落水量。

根据施工履历，1m3泥浆中膨润土占比约为6%～8%，纯碱为膨润土的3%～4%，在制备过程中将适量水加入制浆池中，接着向个中稠浊一定量的膨润土，利用3PNL泥浆泵充分搅拌30min，匆匆使膨润土分散，然后向个中加入一定纯碱，适当调节泥浆比重、黏度，对产生的原浆静置1d以确保其膨化。

在利用前3d对聚丙烯酰胺水解处理，在水解过程中按比例加入PAM∶NaOH∶H2O=10∶1.15∶700，充分搅拌处理一贯到形成的PAM全部分散，其后静置2～3d。
在原浆中稠浊适当的聚丙烯酰胺不分散低固相胶体，并基于黏度及失落水率调节加入比。
参考比例为每立方米原浆中聚丙烯酰胺不分散低固相胶体为0.4～0.6kg。

在处理过程中，聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆循环系统通过反循环管将钻进产生的带钻屑泥浆输入净化机，个中的泥浆泵可以运送新鲜泥浆到钻孔内，从而知足成孔哀求。
通过粗滤、静力沉淀和除砂3个环节对泥浆进行净化。
各环节的浸染为：粗滤紧张利用振动筛网，留下直径大于1mm的颗粒，含沙量一样平常掌握为低于15%。
静力沉淀指泥浆颗粒在沉淀池中放置一段韶光，大于0.075mm的颗粒被沉淀，这种方法处理后含沙量可低于8%。
除砂紧张沉淀小于0.075mm的颗粒，处理后含沙量不超过2.5%。
对沉淀后的泥浆失落水率，比重、含砂量、黏度等指标进行检测，并根据检测结果判断是否知足钻进哀求。
不合理时还须要调节泥浆参数，补充新浆，掌握其性能知足钻进哀求。
在调节过程中，紧张对粗颗粒含量较高的泥浆进行净化、循环处理，使个中较大的颗粒沉淀，接着向个中加入高PHP新浆，通过改性浸染提高泥浆黏度，同时将失落水率降落到合理范围内，为钻进供应支持。

严格筛选、考验泥浆材料。
进场时，做好验收事情，若不知足哀求则禁止入场。
通过科学严谨的配比试验，设置两种配比方案，进行比拟和优化选择，并严格基于所选配比进行配制。
配制各环节须要测试泥浆性能，检讨是否知足哀求，一样平常情形下每100m3泥浆检测一次。
基于钻进过程的差异，灵巧调节泥浆配比。

对成孔质量进行检测，创造孔壁稳定性好，未涌现明显塌孔征象，全体施工过程中也未涌现糊钻征象。
该工程试桩设计为摩擦桩，泥皮厚度直接影响到桩基承载力的发挥，在施工过程中不同阶段可通过掌握泥浆最近减小泥皮厚度。
现场检测的泥皮厚度为1.0～2.0mm，从静载试验结果来看，试桩的沉降量在许可范围内，可见泥皮厚度掌握较好。

相较于传统的膨润土泥浆，采取聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆可有效节约材料本钱、缩短泥浆配置韶光、提高清空效率，如表1所示。

表1 本钱比拟表 下载原图

7 结语

聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆护壁技能可有效办理塌孔及桩缩颈等质量通病，担保成柱质量及效率，可减少对环境的影响，成孔深度大，在担保连续作业的情形下，可有效降落砂侵、糊钻的概率。
此外，该工艺有完善的循环系统，回收率较高，能有效掌握钻孔总本钱。
因此，聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆的运用有助于办理桩基施工中随意马虎涌现的质量通病，不过利用中需结合详细的地质情形及施工工况。

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