旋挖钻机专用聚合物泥浆

旋挖施工泥浆方案解决专家

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      摘要:通过研究京沪线工程的建设，对奈普顿聚合物泥浆在钻孔桩施工中的应用进行了研究，里面包括:桩基的成孔钻进工艺、奈普顿聚合物泥浆的制备工艺、桩基成孔的清孔工艺、桩基的钢筋笼吊放工艺和桩基浇筑工艺等。通过实践证明了奈普顿聚合物泥浆可以加强钻孔在作业过程中泥浆对孔壁的保卫能力，更高效的阻止地下水向缝隙中渗透，显著地减少了钻进时对钻杆与钻头的磨损，显著地加快了钻渣的凝聚与沉淀速度，显著地避免了钻孔施工中出现孔壁坍塌等引起的埋杆、埋钻等事故，是高效经济环保的新型的产品，可达到理想的施工效果并确保较高的施工质量。 

      1.奈普顿聚合物泥浆概述 
　　1.1奈普顿聚合物泥浆组成 
　　新型奈普顿聚合物泥浆主要组成成分是聚合物的水溶液，它是由高分子聚合物、水以及纯碱等物质按一定比例配置而成的水溶液。其中聚合物材为分子量可达2000万以上的高分子聚合物，采用喷射水流冲入，从而增加其水化分解速度，它通过一系列的化学反应，可以在较低的浓度条件下创造非常好的粘度环境，使泥浆可以最大限度的黏住被切削的钻屑并沉淀钻屑，使得钻头能够从孔底移出钻屑，从而加快钻进的速度。 
　　1.2奈普顿聚合物泥浆特点 
　　奈普顿聚合物泥浆可加快钻孔施工速度，保护环境，节约能源，是传统粘土及膨润土造浆钻孔施工等无法比拟的，它不在孔壁上形成较厚泥皮而且还具有粘稠度高加快沉渣快速沉淀，进而提高了灌注桩基的摩擦力，最终确保钻孔的质量。 
　　(1)使用简单:采用“奈普顿聚合物泥浆+清水+碱”或“进口比重添加物+清水+奈普顿聚合物泥浆+碱”方便于现场配置操作。 
　　(2)钻孔精确:通过奈普顿聚合物泥浆的使用，减少清孔时间及浇注用混凝土方量，减少了塌孔及沉渣厚度，使得施工中桩基孔径更加精确，还可以节约成本。 
　　(3)成孔速度快:通过喷射水流冲入，加快制浆的溶解速度，钻进设备的钻头与钻杆不附着泥浆和砂子增大了机械的使用寿命。 
　　(4)提高桩基承载与摩擦能力:桩底沉渣厚度减小从而提高了桩基基底的承载力，而孔壁五厚泥浆层又增加了桩基的摩擦力。 
　　(5)节能环保:奈普顿聚合物泥浆因为非常容易降解，所以重复使用率高，对钢筋混凝土无侵蚀印象又能减少能源损耗并且有利于文明地施工。 
　　2.奈普顿聚合物泥浆制备 
　　(1)泥浆配制过程。在配置泥浆之前，应先准备一台空压机，用高压气流物理鼓动，加

速水分子运动，提升泥浆溶解速度，空压机需保持2h 左右的工作方可将泥浆材料在池内充分溶解开来从而达到施工要求。配制泥浆的工作顺序:注半池清水→加入适量纯碱→加入奈普顿泥浆材料。因为加碱可以改善水质，所以调整泥浆用水的pH 值到8 ～10，让泥浆的粘度达到最好。 
　　(2)泥浆的配置。奈普顿聚合物泥浆的配置比例可根据实际钻孔环境的不同地层情况进行确定。 
　　3.奈普顿聚合物泥浆在钻孔桩施工中的应用实例 
　　在经建的京沪线工程，桩基主要直径0.8米以及1.0米，深度为20 ～ 40米。地层1 ～ 6米为粘质黄土，个别地方为泥砂，6～25米 为密度较小的粉砂、泥砂或者细砂，25 ～40米为颗粒不均的中砂，含有少量砾石，地水位4～16米，而且地下有充沛水量，所以施工难度比较大。 
　　(1)钻进成孔。挖钻机成孔是采用跳挖方式，等桩基定位复核成功后，履带式钻机就位，移动钻机位置与桩位在同一水平线上，开钻前首先做好机身左右饿旋转，便于渣土的倾倒堆放并利用自身的定位系统，对桩中心点位置并调整好后锁定仪表盘的坐标位置，桩位周围用土进行拍实、围堰，高度在0.2～0.3米，注浆然后破土钻孔，再利用自带的钢丝绳，用吊装护筒去埋设，并用钻机钻斗对其进行压实，令护筒高度高于自然地面，接着让工人用铁锹将护筒四周用土填实。护筒埋设完成后，及时补充孔内泥浆，使孔内始终保持高于地下水位水头高度。先由钻机正转进入孔内挖土，根据钻机自身仪表盘的进尺情况，钻斗内装满土后钻杆反转慢提斗，到护筒顶面时停顿 1～2毫米，待斗内泥浆水溢流完成后再旋转到边上弃土点及时进行堆土，清除弃土后，再用仪表确定坐标位置后，正转下斗注浆。结合土质情况判定，由施工单位设计、地勘、监理现场勘查还要准备好测绳、并做好孔深、孔径等检测，工作人员验收合格后才把钻机移走再进行下道施工工序。 
　　(2)吊放钢筋笼。待钻机移走后，根据公式:钢筋笼长度桩顶标高=孔底标高 + 钢筋锚固长度，来计算钢筋笼长度，由装载机负责水平运输钢筋笼，汽车吊负责垂直运输钢筋笼。吊放钢筋笼要对准孔位、缓慢、扶稳，避免碰撞孔位并到位后立即固定。而当灌注桩空桩深度较大时，此举尤为重要。依据公式计算:钢筋笼标高定位筋=自然地坪标高－桩顶标高+钢筋锚固长度。用两根长度大于钢筋笼标高的定位筋的Φ50 的钢管或者Φ16－25的钢筋，顶部要设置圆形穿孔眼，搭接长度 10d，下端焊接在对称钢筋主筋上，将钢筋笼缓慢下放到位，顶部用Φ50 的钢管穿在护筒上来限制钢筋，将钢筋笼固定防止灌注混凝土时钢筋笼的上浮。 
　　(3)清孔。奈普顿聚合物泥浆含砂率低，能加速钻屑砂子絮凝沉淀，可以自行清洁，与混凝土自行分离成孔后一般不需要二次成孔，节省人工并能保证沉渣厚度并减少了清孔时间。 
　　(4)混凝土浇筑。在导管下放前应用试水压力为 0.6 ～ 1.0MPa的环境检查其连接的密封性，进行试压、试装。然后采用220毫米 丝扣式导管，每节导管连接紧密顺直，内壁光滑，同心垂直线的偏差≤1%。导管下的入孔中应居中，坐稳井口，导管下端应离孔底 0.3～

0.50米。混凝土塌落度为0.08～0.22米，水泥用量不应该少于360kg/m3。灌注前加隔水栓， 第一次的混凝土的灌注量必须为满足底端能埋入混凝土中要求的0.8～1.2米， 第二次的混凝土的灌注量必须为满足导管底端能埋入要求的2～6米，而且严禁将导管拔出混凝土面并应控制提拔导管速度。灌注过程中技术人员及时测量混凝土面上升高度，计算导管埋深， 随时拆卸与提升导管。当灌注接近桩顶时，估算好最后一次灌注量，只能超灌高度0．80～1.0米，而用测杆检查混凝土灌注桩顶标高时候，混凝土灌注顶标高=自然地坪标高－桩顶标高 －超灌高度，充盈系数＞1.2。 
　　(5)施工的注意事项: ①必须由专人负责埋设护筒、 奈普顿聚合物泥浆的制备，再到孔底清孔以及成孔后的检查，避免成孔缩径、偏斜和沉渣过厚等钻孔质量问题发生；②对进场原材料进行严格试验检测，依据相关规范和标准，对不合格材料清除出场严禁使用；③钻孔中途停止作业时，应及时进行泥浆的补充；④在钻孔施工时要注意控制好钻头的提升，减少对孔壁的扰动；⑤桩基灌注时，注意防止浮笼发生及控制导管埋深等作业；⑥应连续进行工序，防止塌孔和沉渣厚度增加,影响桩基质量； 
　　(6)施工的成效高。本次工程桩基钻孔采用新型奈普顿聚合物泥浆护壁施工艺，效果非常明显，旋挖钻机在成孔时泥浆护壁稳定，速度提高，未出现塌孔现象并有效的减少了孔底沉渣厚度。经检测孔底沉渣厚度、成孔的孔径、桩基承载力与桩身质量明显提高，90%以上都达到了I类桩标准。在现有的工程地质条件中，奈普顿聚合物泥浆在黄土层与细砂层中施工效果比较明显。 
　　4 .结语 
　　由于我国政策的规划，高速得以快速发展，在高速建设过程中，桥梁施工是占很大比重的，在桥梁施工中桩基的数量所占比例也是非常之大，桩基是在地下隐蔽所以在施工过程中出现的一些问题很难控制，桩基施工质量、速度能否满足高铁质量高、工期短标准的要求非常重要。奈普顿聚合物泥浆旋挖钻钻孔过程中的优越性刚好就能满足高铁施工的质量、工期要求，从里面充分看出了奈普顿聚合物泥浆在施工中的优越性，替旋挖钻钻孔施工工艺的开发、研究和应用推广打下了坚实的技术基础，技术应用前路十分宽广。