1、天津地区钻孔桩施工沉渣厚度控制措施及成本分析摘要:沉渣厚度对桩体承载力影响重大，针对天津地区土质情况，通过实验并结合现场，总结出一套经济的控制沉渣厚度的措施，并对其成本进行分析，对后期工程起借鉴意义。 关键词：钻孔桩 泥浆 纯碱 氧化镁 中图分类号：U443.15+4 文献标识码： A 文章编号： 天津市区地处海河冲积平原，地形较平坦，地层自上而下主要有第四系全新统人工填土层、第陆相层、第海相层、第陆相层、第陆相层、第海相层、第陆相层等，岩性主要为粘性土、粉土、粉砂，淤泥质土。天津地区施工钻孔灌注桩，沉渣主要是细砂，矿物成分以石英、长石为主，如何提高泥浆的粘聚力，把细砂清出孔外是控制沉渣厚度的
2、关键。 一、泥浆调配 1、泥浆配合比 从造价上来讲纤维素要尽可能少的用，除初次调浆必须加纤维素外，此后对泥浆指标进行测试，如果泥浆粘度不满足要求，可加入氧化镁，实验得出在纯碱：氧化镁=3:1 比例下，静置 12 小时后，泥浆粘度会提高8s10s。 2、原料添加顺序 需要强调的是：除水外所有原料必须经过搅拌稀释后再进泥浆池，这样可以保证原料分子的充分扩散，提高泥浆质量。 首先加水，用量根据所钻孔体积决定，一般是钻孔体积的 23 倍。在加水前对其 PH 值进行测定，天津地区的水呈现弱酸性，实测 PH 值在6.57 之间。掌握水的 PH 值对纯碱的用量起到一定参考作用。 其次加膨润土。加入膨润土后泥
3、浆比重会有明显提高，但粘度不达标。泥浆比重在 1.1 左右，用手摸泥浆，泥浆不粘手，干燥后手上没有一层泥皮，没有滑腻感。 再次加入纤维素，加完后泥浆粘度在 17s 左右，手摸泥浆有滑腻感，在手上能形成一层泥皮。 然后加入纯碱，加完后测定泥浆 PH 值为 89，加入纯碱的作用是让膨润土颗粒更加分散，提高泥浆的悬浮能力。配比中提到的 30kg 不是绝对的，具体用量与水的 PH 值有关，可采用 PH 试纸测定来确定用量。 最后加入氧化镁，作为絮凝剂，氧化镁加入 12 小时后发现泥浆在不增加比重的情况下粘度会明显提高，肉眼看泥浆比重应该在 1.2 的情况下实际测定比重为 1.1。表现为泥浆稠度很大，手
4、摸很厚重，干燥后手上泥皮厚度较大。这说明泥浆的护壁效果比以前更好。 3、泥浆造价 较之市场常用的 PHP 泥浆，自配泥浆采用氧化镁作为絮凝剂，具有明显的经济型，如下表所示： 表一 自配泥浆成本表 二、二次清孔 泥浆调配好是控制好沉渣厚度的第一步，然后就是二次清孔。清孔的目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。因此，必须确保清孔彻底、充分。清孔的关键是在保证泥浆指标合格的情况下把沉渣厚度控制在规范范围内，把孔内的砂子通过清孔清出。 一次清孔 灌注桩成孔至设计标高或预定层面后，应充分利用钻杆或送浆管在原位进行第一次清孔，一次清孔的目的是将孔内的颗粒状物排出孔外，减少孔底
5、沉渣，节省二次清孔时间。本次清孔一般不需调整泥浆密度，因为如果将泥浆密度过早调低，在吊笼过程中泥浆里的颗粒会很快沉淀，影响到二次清孔的效果，一般泥浆密度保持在 1.2-1.4 之间，在测得孔底沉渣厚度小于 50mm 时，及时抓紧时间吊放钢筋笼。 二次清孔在实际现场施工时很多人存在很多误操作，造成二次清孔时间加长，甚至一直清不好导致塌孔现象。 1、不得直接在孔里加水。这样做会造成孔内泥浆粘度下降，泥浆失水率加大，悬浮力变小，沉渣厚度越来越大，停泵测量沉渣厚度会达到12m 甚至更大。 2、不得在泥浆池内的泥浆泵下一味单纯加水。这样会造成泥浆池内原浆性能指标发生变化，要实时检测泥浆池内的泥浆指标，只
6、有泥浆池内的泥浆指标合格，用合格泥浆置换孔内泥浆，才能做好清孔工作。 3、设置导流槽，导流槽长度应控制在 10m 以上，长度越长越利于砂子的沉淀。在清孔的过程中在导流槽内撒入纯碱，具体用量通过测定沉渣厚度决定。 4、设置回收池，回收池可以是临时性的，深度在 11.5m 深即可。回收池放 22KW 泥浆泵一台，浆泵高度以恰好能收集泥浆即可。泥浆收集后放入沉淀池静置。沉淀池静置后测定泥浆指标，对泥浆进行调配，合格后放入造浆池。 5、导管底至孔底距离应控制在 30cm50cm 之间，这样泥浆对孔底沉渣会产生更大冲击力，促进沉渣上浮。 三选择合适的清孔方式 施工过程应根据不同的钻孔方法、施工设备、设计
7、要求及地层条件，来合理选用清孔方法。 1 抽浆法清孔抽浆法清孔较彻底，且清孔速度快，可适用于各类土层、各种钻孔方法的摩擦桩或支承桩，尤适宜于采用反循环钻孔及孔底沉渣颗粒较大桩孔的清孔。但在孔壁易坍塌的桩孔中应谨慎使用 ，以防坍孔。2 换浆法清孔对采用正循环钻进、以粘性土及细颗粒砂性土层为主的桩孔可采用换浆法清孔。采用该法清孔不易引起坍孔，但清孔速度慢，须控制好泥浆指标及清孔时间，否则清孔效果难以保证。 3 掏渣法清孔对于冲击、冲抓、旋挖钻进的桩孔，应先采用掏渣法进行初步清孔，待较大颗粒沉渣清理完毕后，可换用换浆法进一步清孔，同时降低孔内泥浆密度。 4 喷射法清孔当导管和混凝土灌注设备已安装，实
8、测孔底沉渣厚度超出规定或设计要求，但超出范围不大，进行二次清孔费时费力，且影响孔壁稳定的情况下，可采 用喷射清孔法进行处理，并立即灌注水下混凝土。该法仅宜作为其他方法清孔的辅助手段。 四 准确测定沉渣厚度 沉渣厚度测量必须使用正确的测量方法，测量方法不当，造成沉渣厚度误判，就不能对沉渣厚度进行有效控制，要准确测量孔底沉渣厚度，首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度或钢测绳的方法测定，钻杆长度或钢测绳长度应采用标准的卷尺进行复核。沉渣厚度=终孔深度-清孔后深度，清孔直至沉渣厚度满足规范要求。目前沉渣厚度的检测方法有：测绳(重锤 )检测、取样盒检测和沉渣仪检测 五 确保混凝土首
9、灌量 水下混凝土初始灌注时，为了避免和减少从导管下口涌出的混凝土与孔内泥浆杂混和，确保桩身混凝土质量，首灌时除了要求贮料斗内的混凝土与导管内泥浆面与面之间设置隔水栓外， 建筑桩基技术规程还规定“应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下 0.8 m 以上” 。首灌量应根据孔径、孔深、泥浆浓度、导管直径、导管底端离孔底的距离等要素，应用连通管的原理通过计算确定。 施工时尽量增大混凝土首盘初灌量，首盘混凝土至少保证埋管深度 0.8m 以上，且第二盘连续灌注，以增大混凝土对孔底残余沉渣的冲击力，使孔底沉渣在不间断的冲击下顺利排出孔外。 在确保清孔效果的同时，应加强工序连接，提高工作效率，尽量缩短清孔至砼灌注之间的时间。 三、结束语 1、氧化镁的加入可以显著提高泥浆粘度，提高孔内护壁效果。显著提高泥浆的悬浮性，作为絮凝剂，较之 PHP 具有显著的经济性。 2、二清过程中在导流槽内加入纯碱，可以显著的将沉渣及孔内泥浆包裹的沙粒沉淀在导流槽内，这一点对加快二清、保证造浆池内泥浆质量至关重要。 参考文献： 1何世鸣，周健，候德峰，膨润土用于钻井泥浆改性与增效机理探讨J.中国非金属矿工业导刊，2002(4)：15-17 2窦文强，采用 PHP 泥浆提高大直径钻孔桩施工速度研究J.科学之友，2008(5)：62-63
