楊學(xué)杰

近幾年，隨著我國(guó)水利、民建、交通事業(yè)的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種相當(dāng)成熟的施工工藝，在基礎(chǔ)工程中得到廣泛的應(yīng)用，鉆孔施工中所采用的泥漿護(hù)壁技術(shù)也日趨完善。筆者結(jié)合自己的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，談一下泥漿在鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用。

一、泥漿在鉆孔灌注樁中的作用

1.泥漿是粘土和水?dāng)嚢瓒傻幕旌衔?。在鉆孔中，由于泥漿比重比水大，可產(chǎn)生較大的懸浮液壓力，在孔內(nèi)外形成較大壓差，使泥漿向孔壁土層滲透。在鉆孔過(guò)程中，隨著鉆頭的運(yùn)動(dòng)，使孔壁表面形成一層膠泥，不僅具有護(hù)壁作用，而且可以將孔內(nèi)外水流截?cái)?，能穩(wěn)定孔內(nèi)水位，防止坍孔。

2.泥漿比重大，具有使鉆渣懸浮起來(lái)的作用，可在漿液循環(huán)中將鉆渣挾出孔外。

3.泥漿具有潤(rùn)滑鉆頭、冷卻鉆頭的作用。減少了鉆頭鉆進(jìn)的阻力，提高了鉆孔速度。

二、泥漿的性能

1.比重。泥漿在鉆孔中對(duì)孔壁的側(cè)壓力隨著泥漿比重的增大而加大，使孔壁越趨穩(wěn)定，且浮渣能力也越大。然而，隨著泥漿比重的增加，孔壁上的泥皮增厚，這樣會(huì)給清孔和灌注混凝土造成困難，并會(huì)降低摩擦樁效果。

2.粘度。粘度越大，挾帶鉆渣能力越強(qiáng)，但易粘鉆頭，影響鉆進(jìn)速度；粘度過(guò)小，鉆渣不易懸浮，影響清孔速度。

3.含砂量。含砂量大，會(huì)降低粘度，增加沉淀，易摩損泥漿泵。

4.失水量。泥漿失水量是指泥漿在鉆孔內(nèi)受壓力差的作用滲入地層的水量，失水量小，有利于護(hù)壁清孔；失水量大，在松散和砂巖地層易形成厚泥餅使灌注樁縮頸，在膨脹地層易造成巖石遇水軟化，地層膨脹而塌孔。

5.靜切力。靜切力是靜止的泥漿受外力開(kāi)始流動(dòng)所需的最小力。靜切力太大，則流動(dòng)阻力大，砂渣不易沉淀，影響凈化，比重易增大；靜切力太小，則攜帶和懸浮鉆渣效果不好，因故停鉆時(shí)，鉆渣易下沉，造成積砂埋鉆。

6.膠體率。膠體率是指泥漿靜止后，其中呈懸浮狀態(tài)的較大顆粒與水分離的程度。膠體率高，粘土顆粒不易沉淀，懸浮鉆渣的能力則高。

三、泥漿的制備

1.制備泥漿使用的粘土，以水化快、造漿能力強(qiáng)、粘度大的膨潤(rùn)土或接近地表經(jīng)過(guò)凍融的粘土為好，但應(yīng)盡量就地取材。具備下列特征的粘土均可制造泥漿：（1）自然風(fēng)干后，用手不易掰開(kāi)捏碎；（2）干土破碎時(shí)斷面有堅(jiān)硬的尖銳棱角；（3）用刀切開(kāi)時(shí)，切面光滑，顏色較深；（4）水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后容易搓成直徑小于1mm的細(xì)長(zhǎng)泥條，用手指揉捻，感覺(jué)砂粒不多。

2.泥漿拌制?？捎蒙皾{拌合機(jī)拌和，先加適量的水，開(kāi)動(dòng)拌合機(jī)，再加適量的浸泡好的粘土進(jìn)行拌制。人工拌和時(shí)先將粘土加水放入泥漿池浸透，再人工攪拌。

施工中常直接在鉆孔內(nèi)投放粘土，利用鉆頭沖擊制造泥漿；當(dāng)表層面為粘土?xí)r，可直接在鉆孔內(nèi)加水拌合。

若當(dāng)?shù)責(zé)o較好粘土，不能調(diào)制出符合要求的泥漿，可在泥漿中摻入Na2CO3、NaOH或膨潤(rùn)粉末，以提高泥漿性能指標(biāo)，Na2CO3的摻量一般為孔中泥漿重的0.1%～0.2%。

3.調(diào)制鉆孔泥漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地質(zhì)情況采用不同的性能指標(biāo)，性能指標(biāo)如表1。

表中泥漿性能指標(biāo)僅供參考，實(shí)施中應(yīng)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況調(diào)整。當(dāng)采用正循環(huán)、沖擊鉆時(shí)用表中數(shù)值的上限，人工推鉆、沖抓鉆及循環(huán)鉆孔用下限。砂性大的用上限，粘性大的用下限。

四、鉆孔對(duì)泥漿的要求

1.鉆孔時(shí)應(yīng)根據(jù)通過(guò)的土層情況控制鉆進(jìn)速度，同時(shí)調(diào)整泥漿的稠度。當(dāng)通過(guò)砂礫或含砂量大的卵石層時(shí)，應(yīng)加大泥漿稠度，反復(fù)沖擊使側(cè)壁堅(jiān)實(shí)，防止坍孔；當(dāng)基巖樁施工時(shí)，泥漿比重可達(dá)到1.4～1.6，甚至可達(dá)到1.8；當(dāng)通過(guò)粘性土層時(shí)，因土層本身可造漿，應(yīng)降低輸入的泥漿稠度。

2.在透水性強(qiáng)的地層鉆孔時(shí)，泥漿會(huì)向孔外漏失，水位不穩(wěn)定，應(yīng)增加泥漿比重。

3.因故停鉆時(shí)，嚴(yán)禁鉆頭留在孔內(nèi)，以防埋鉆。

五、對(duì)清孔的要求

1.終孔檢查后，應(yīng)立即清孔，盡量減少孔底沉淀。

2.清孔的目的是抽、換孔內(nèi)泥漿，清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過(guò)厚沉淀土而降低樁的承載力。

3.終孔檢查后，應(yīng)立即清孔，不宜隔時(shí)過(guò)久，以免泥漿、鉆渣沉淀增多，造成清孔工作困難，甚至坍孔，清孔后應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)灌注混凝土。

表1 鉆孔泥漿性能指標(biāo)表

表2 換漿清孔實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

六、清孔后對(duì)泥漿的要求

施工規(guī)范中對(duì)泥漿性能要求為含砂率低于4%～8%，比重小于1.25，粘度小于28s。但在基巖樁使用正循環(huán)換漿清孔施工時(shí)，比重常常會(huì)超出規(guī)范而放寬到1.3～1.35，這是因?yàn)槟酀{比重過(guò)小時(shí)，泥漿膠結(jié)力、粘度都較小，不能使泥漿中的0.5cm左右的大顆粒碎渣保持懸浮狀態(tài)，碎渣會(huì)在換漿工作停止時(shí)快速沉淀，使沉渣厚度超出規(guī)范要求。筆者曾在水庫(kù)庫(kù)區(qū)碼頭做過(guò)實(shí)驗(yàn)，該樁為基巖樁，采用沖擊鉆孔，正循環(huán)換漿清孔，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

一般情況下，灌注樁清孔工作停止后，澆注混凝土之前要進(jìn)行下鋼筋籠、導(dǎo)管、接漏斗、設(shè)隔水栓、漏斗內(nèi)倒混凝土等工序，到首批混凝土灌注時(shí)，至少需要30min。如果泥漿比重過(guò)小，往往滿足不了對(duì)沉渣厚度的要求；而泥漿比重過(guò)大，在灌注混凝土?xí)r對(duì)首批混凝土量的要求就越大，而且因混凝土與泥漿比重差較小，澆筑的混凝土不密實(shí)，樁頭鑿除也較深。因此選擇合適的泥漿比重對(duì)水下灌注混凝土的質(zhì)量至關(guān)重要。

七、水下混凝土灌注

灌注前對(duì)孔底沉淀層厚度應(yīng)再進(jìn)行一次測(cè)定，如厚度超過(guò)規(guī)定，應(yīng)再次進(jìn)行清孔。如果因泥漿比重過(guò)小而造成沉淀層厚度始終達(dá)不到規(guī)范要求，可采用在換漿時(shí)往泥漿中加水泥或燒堿，加入時(shí)要均勻攪拌，并隨時(shí)測(cè)量泥漿比重，水泥的摻入量不應(yīng)超過(guò)0.15%。

灌注即將結(jié)束時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含泥渣稠度增大，比重增大，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，降低泥漿比重。

八、結(jié)語(yǔ)

選擇適宜的泥漿是保證鉆孔質(zhì)量和進(jìn)度的主要因素，只要施工人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程、工藝流程進(jìn)行操作，重視泥漿的作用，水下灌注樁的質(zhì)量完全可以得到保證■