浅析泥浆护壁灌注桩化学泥浆
2018-11-18 9:41:14 点击：
钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同，可分为多种方法施工，不论采取何种方法，泥浆工程是桩体质量保证的关键因素之一。泥浆插在桩孔内吸咐在孔壁上，将孔壁上的空隙填塞密实，防止漏水，保持孔内的水压，可以稳固土壁，保护孔壁免于坍塌，泥浆具有一定的粘度，通过泥浆的循环可以将切削下的泥渣悬浮后排出，如此循环形成钻孔灌注桩泥浆护壁施工工艺。
关键词：钻孔灌注桩；泥浆护壁；施工工艺
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）20-0151-02
泥浆护壁灌注桩按成孔工艺和成孔机械的特点，适用各种地质条件，例如：黄土层、人工杂填土层、粉质黏土层、孤石、坚硬土层、地下水位较高的软硬土层等。加之其施工成本低、技术可靠、施工方便等优点，被广泛应用。
1 施工工艺
1.1 泥浆护壁成孔灌注桩的工艺流程
泥浆护壁成孔灌注桩施工流程测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋骨架→二次清孔→浇筑混凝土。
1.2 施工工艺
①测定桩位，按设计图纸首先对场地高程进行测量，进行桩位编号，按测量方格网进行高程标注，便于场高地高差的有效桩长控制。
②埋设护筒，护筒是由6～8 mm的钢板制成，内径应比桩径大100 mm上部留有1～2个溢浆口高度约1.5～2m，其作用是固定桩孔位置，保护孔口，增加桩孔内水压以防塌孔，和成孔时引导钻头方向，护筒中心线与桩位线偏差不得大于50 mm，埋设深度一般不小于1.0～1.5 m，护筒顶向标高应高于自然地面0.4～0.6 m，当灌注桩的混凝土强度达到设计强度的25%以后，方可拆除护筒。
③桩机就位必须平直、稳固，确保在施工过程中不发生倾斜和移动，为准确控制成孔深度，在桩架或钻具上应设置控制深度的标尺，以便在施工中控制好桩的长度，正确的记录下施工过程。
④成孔按机械方式成孔的不同有如下几种：
其一，冲击钻机成孔，冲击钻是把带钻刃的重钻头，（又称冲锤）提升至一定的高度靠自由下落的冲击力来削切土层或岩层，排出碎渣成孔。
其二，冲抓锤成孔，是将冲抓锤头提升到一定高度，锤斗内有压重铁块和活动抓片，下落时抓片张开，锤头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉开锤头，此时抓片闭合抓土，将冲抓片锤整体提升至地面卸土，依次循环成孔。
其三，回转钻成孔是由动力装置带动钻机的回转装置转动，由钻头削切土层，这种钻机性能可靠，噪声的振动小，高声高，质量好。
其四，潜水钻机成孔是由封闭式防水电机，诚建机钻头组成，工作部分，潜水中工作，这种钻机体积小，重量轻，桩架轻便，移动灵活，钻孔直径600～1 500 mm，深度可达50 m。
⑤清孔是指当钻孔达到设计要求深度后，应进行成孔质量检查和清孔，清除孔底沉渣，淤泥以减少桩基的深降量，保证成桩的承载力。
⑥安放钢筋骨架是将按设计图纸要求加工制作好的钢筋笼放入导管中，安放时要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后立即固定，加筋箍应设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，误差为主筋间距±10 mm、箍筋间距±20 mm、骨架外径±10 mm、骨架高度±50 mm、骨架倾斜度±50 mm。
⑦二次清孔根据孔径、孔深、采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行，二次清孔后的沉渣厚度和泥浆的性能指标应满足设计要求。
⑧混凝土浇筑是中的拔起桩管是保证质量的重要环节，开始灌注混凝土并同时进行拔管，拔管时必须边振捣边拔管，以确保混凝土振捣密实，拔管时，桩管内的混凝土不少于2 m，拔管进度必须严格控制，避免拔管过快时，泥浆进入桩身造成断桩的质量事故。
2 泥浆的作用、性能、配制计算
泥浆在桩内的作用：泥浆在桩孔内吸咐在孔壁上，将孔壁上的空隙填塞密实，防止漏水，保持孔内的水压，可以稳固土壁，保护孔壁免于坍塌，泥浆具有一定的粘度，通过泥浆的循环可以将切削下的泥渣悬浮后排出，在其施工过程中泥浆的作用是桩体质量保证的关键因素之一。
2.1 泥浆原料和外加剂的性能要求
泥浆原料性指数＞25粒径，＜0.07%的黏粒含量，＞50%的黏性土制浆，若泥浆原料性指不符合要求时，可掺于外加剂，含氧化钠或膨润土粉未，以提高泥浆性能指标。
膨润土分为两种，一种是钠质膨润土，另一种是钙质膨润土，前者钻孔泥浆中用量较大，质量较好，具有稳定性强、相对密度和黏度低、失水量少，固壁能力高，钻进率高等优点，用量为水的8%，在黏性土层，用量可降低到3%～5%。
2.2 泥浆的各种性能指标
泥浆的各种性能指标如表1所示。
2.3 主要性能指标解释
①相对密度。相对密度是泥浆和相同体积水的质量比，泥浆相对密度增大，对孔壁的侧压力也相应增大，孔壁也就越稳定。虽然如此，但是相对密度增大的泥浆，它的失水量也会亦增大，导致孔壁增厚，会大大增加原料的消耗量，而且会给后期的施工造成一定困难，另外，相对密度的增大，泥浆中固体颗粒含量也会增大，固体颗粒含量的增大会造成施工器械的磨损，对施工进度造成很大的影响。密度检测为用一口杯，先称其质量设为m1,再装清水称其质量为m2,再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量为m3，则Px=（m3-m1）/（m2-m1）。
②粘度（S）。粘度是液体运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。当泥浆的粘度较大时，孔壁上的泥皮也增厚，有利阻隔渗漏及防止翻砂，有利于正循环回转的钻进。但是，泥浆的粘度过大，会影响施工速度及加大净化工作的难度。如果泥浆的粘度过小，又会引起孔壁上的泥皮过薄，钻渣不容易悬浮，不利于阻隔渗漏及防止翻砂等。粘度用标准漏斗黏度计测定，用两端开口量杯分别量度取20 ml和500 ml泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将700 ml泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，流满500ml量杯所需时间（s）为所测泥浆的黏度其控制值为18～25 s。
③含砂率1%。含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比，泥浆含砂率大时，会降低粘度，增加沉定，容易磨损泥浆泵和水管摇头，钻锤等机具，含砂率≤8%。
2.4 配制计算
配制泥浆用量的计算是在钻孔前先调制不多的泥浆，然后在钻孔过程中，再利用黏性土造浆、补浆，在砂类土层、卯石土层等钻孔时，钻前要准备足量造浆原料；护壁泥浆所用原料按一定的比例配制，搅拌均匀，根据场地工程的地质情况，孔位，钻机性能，循环方法等来确定，其数量按如下公式计算:
m=Vp1=(p1-p2)×p×V/(p1-p2)
式中： m为造浆所需要的原料总质量，t；
V为造浆所需要的原料总体积，m3；
V1为泥浆土总体积，m3；
p1为原料的密度，t/m3；
p2为要求的泥浆密度，t/m3；
p3为水的密度，t/m3。
关键词：钻孔灌注桩；泥浆护壁；施工工艺
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）20-0151-02
泥浆护壁灌注桩按成孔工艺和成孔机械的特点，适用各种地质条件，例如：黄土层、人工杂填土层、粉质黏土层、孤石、坚硬土层、地下水位较高的软硬土层等。加之其施工成本低、技术可靠、施工方便等优点，被广泛应用。
1 施工工艺
1.1 泥浆护壁成孔灌注桩的工艺流程
泥浆护壁成孔灌注桩施工流程测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋骨架→二次清孔→浇筑混凝土。
1.2 施工工艺
①测定桩位，按设计图纸首先对场地高程进行测量，进行桩位编号，按测量方格网进行高程标注，便于场高地高差的有效桩长控制。
②埋设护筒，护筒是由6～8 mm的钢板制成，内径应比桩径大100 mm上部留有1～2个溢浆口高度约1.5～2m，其作用是固定桩孔位置，保护孔口，增加桩孔内水压以防塌孔，和成孔时引导钻头方向，护筒中心线与桩位线偏差不得大于50 mm，埋设深度一般不小于1.0～1.5 m，护筒顶向标高应高于自然地面0.4～0.6 m，当灌注桩的混凝土强度达到设计强度的25%以后，方可拆除护筒。
③桩机就位必须平直、稳固，确保在施工过程中不发生倾斜和移动，为准确控制成孔深度，在桩架或钻具上应设置控制深度的标尺，以便在施工中控制好桩的长度，正确的记录下施工过程。
④成孔按机械方式成孔的不同有如下几种：
其一，冲击钻机成孔，冲击钻是把带钻刃的重钻头，（又称冲锤）提升至一定的高度靠自由下落的冲击力来削切土层或岩层，排出碎渣成孔。
其二，冲抓锤成孔，是将冲抓锤头提升到一定高度，锤斗内有压重铁块和活动抓片，下落时抓片张开，锤头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉开锤头，此时抓片闭合抓土，将冲抓片锤整体提升至地面卸土，依次循环成孔。
其三，回转钻成孔是由动力装置带动钻机的回转装置转动，由钻头削切土层，这种钻机性能可靠，噪声的振动小，高声高，质量好。
其四，潜水钻机成孔是由封闭式防水电机，诚建机钻头组成，工作部分，潜水中工作，这种钻机体积小，重量轻，桩架轻便，移动灵活，钻孔直径600～1 500 mm，深度可达50 m。
⑤清孔是指当钻孔达到设计要求深度后，应进行成孔质量检查和清孔，清除孔底沉渣，淤泥以减少桩基的深降量，保证成桩的承载力。
⑥安放钢筋骨架是将按设计图纸要求加工制作好的钢筋笼放入导管中，安放时要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后立即固定，加筋箍应设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，误差为主筋间距±10 mm、箍筋间距±20 mm、骨架外径±10 mm、骨架高度±50 mm、骨架倾斜度±50 mm。
⑦二次清孔根据孔径、孔深、采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行，二次清孔后的沉渣厚度和泥浆的性能指标应满足设计要求。
⑧混凝土浇筑是中的拔起桩管是保证质量的重要环节，开始灌注混凝土并同时进行拔管，拔管时必须边振捣边拔管，以确保混凝土振捣密实，拔管时，桩管内的混凝土不少于2 m，拔管进度必须严格控制，避免拔管过快时，泥浆进入桩身造成断桩的质量事故。
2 泥浆的作用、性能、配制计算
泥浆在桩内的作用：泥浆在桩孔内吸咐在孔壁上，将孔壁上的空隙填塞密实，防止漏水，保持孔内的水压，可以稳固土壁，保护孔壁免于坍塌，泥浆具有一定的粘度，通过泥浆的循环可以将切削下的泥渣悬浮后排出，在其施工过程中泥浆的作用是桩体质量保证的关键因素之一。
2.1 泥浆原料和外加剂的性能要求
泥浆原料性指数＞25粒径，＜0.07%的黏粒含量，＞50%的黏性土制浆，若泥浆原料性指不符合要求时，可掺于外加剂，含氧化钠或膨润土粉未，以提高泥浆性能指标。
膨润土分为两种，一种是钠质膨润土，另一种是钙质膨润土，前者钻孔泥浆中用量较大，质量较好，具有稳定性强、相对密度和黏度低、失水量少，固壁能力高，钻进率高等优点，用量为水的8%，在黏性土层，用量可降低到3%～5%。
2.2 泥浆的各种性能指标
泥浆的各种性能指标如表1所示。
2.3 主要性能指标解释
①相对密度。相对密度是泥浆和相同体积水的质量比，泥浆相对密度增大，对孔壁的侧压力也相应增大，孔壁也就越稳定。虽然如此，但是相对密度增大的泥浆，它的失水量也会亦增大，导致孔壁增厚，会大大增加原料的消耗量，而且会给后期的施工造成一定困难，另外，相对密度的增大，泥浆中固体颗粒含量也会增大，固体颗粒含量的增大会造成施工器械的磨损，对施工进度造成很大的影响。密度检测为用一口杯，先称其质量设为m1,再装清水称其质量为m2,再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量为m3，则Px=（m3-m1）/（m2-m1）。
②粘度（S）。粘度是液体运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。当泥浆的粘度较大时，孔壁上的泥皮也增厚，有利阻隔渗漏及防止翻砂，有利于正循环回转的钻进。但是，泥浆的粘度过大，会影响施工速度及加大净化工作的难度。如果泥浆的粘度过小，又会引起孔壁上的泥皮过薄，钻渣不容易悬浮，不利于阻隔渗漏及防止翻砂等。粘度用标准漏斗黏度计测定，用两端开口量杯分别量度取20 ml和500 ml泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将700 ml泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，流满500ml量杯所需时间（s）为所测泥浆的黏度其控制值为18～25 s。
③含砂率1%。含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比，泥浆含砂率大时，会降低粘度，增加沉定，容易磨损泥浆泵和水管摇头，钻锤等机具，含砂率≤8%。
2.4 配制计算
配制泥浆用量的计算是在钻孔前先调制不多的泥浆，然后在钻孔过程中，再利用黏性土造浆、补浆，在砂类土层、卯石土层等钻孔时，钻前要准备足量造浆原料；护壁泥浆所用原料按一定的比例配制，搅拌均匀，根据场地工程的地质情况，孔位，钻机性能，循环方法等来确定，其数量按如下公式计算:
m=Vp1=(p1-p2)×p×V/(p1-p2)
式中： m为造浆所需要的原料总质量，t；
V为造浆所需要的原料总体积，m3；
V1为泥浆土总体积，m3；
p1为原料的密度，t/m3；
p2为要求的泥浆密度，t/m3；
p3为水的密度，t/m3。
若造成的泥浆的黏度为20～22时，各种原料造浆能力为，黄土胶泥1～3 m3/t，白土、陶土、高领土为3.5～8 m3/t，次膨润土为9 m3/t，膨润土为15 m3/t。
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