新型泥漿在復(fù)雜地質(zhì)中旋挖鉆成孔應(yīng)用探討

劉文俊

摘要：在嚴(yán)重飽和并且過(guò)厚的砂土層利用旋挖鉆進(jìn)行成孔作業(yè)通常都會(huì)面臨著暗流以及流沙等一些復(fù)雜地質(zhì)的影響，而在這種情況下，鉆孔樁孔內(nèi)的護(hù)壁效果就顯得十分的重要了。并且這也是直接決定著在嚴(yán)重飽和并且過(guò)厚的砂土層旋挖鉆成孔能否使用。本文主要針對(duì)新型泥漿在復(fù)雜地質(zhì)中旋挖鉆成孔的應(yīng)用措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：新型泥漿；復(fù)雜地質(zhì)；旋挖鉆成孔；應(yīng)用探討

鉆孔樁基礎(chǔ)屬于我國(guó)當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方式，不論在什么情況應(yīng)用都是得加強(qiáng)注意同一個(gè)施工問(wèn)題，那就是在成孔灌注的過(guò)程中保持孔內(nèi)護(hù)壁的穩(wěn)定性，使其不會(huì)出現(xiàn)塌孔以及縮徑的情況。筆者結(jié)合某一特大橋鉆孔樁技術(shù)施工的實(shí)驗(yàn)成果來(lái)進(jìn)行新型泥漿在復(fù)雜地質(zhì)中旋挖鉆成孔的應(yīng)用的簡(jiǎn)單介紹。

1 工程地質(zhì)和實(shí)際的設(shè)計(jì)情況分析

這一特大橋在每年的六月份至十月份屬于豐水其，其深度最高能夠達(dá)到十五米，所以也是很難進(jìn)行樁基施工。[1]并且該段河面寬闊，水流比較平緩，進(jìn)而泥沙容易沉積。該橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是樁柱式結(jié)構(gòu)，受力的方式屬于摩擦樁。因?yàn)榈刭|(zhì)條件比較差，所以設(shè)計(jì)單位也是推薦使用二十米的長(zhǎng)護(hù)筒來(lái)進(jìn)行鉆孔樁成孔工藝，不過(guò)該項(xiàng)工藝施工周期比較長(zhǎng)，并且護(hù)筒拆除起來(lái)也是比較困難，此外成本高一級(jí)工藝復(fù)雜。然后就是在二十米以下成孔比較困難，存在著塌孔的風(fēng)險(xiǎn)。

2 新型泥漿的配制和試樁檢驗(yàn)分析

因?yàn)闃痘荒茉诳菟谶M(jìn)行施工以及合同工期的要求，該橋樁基礎(chǔ)施工的時(shí)間不足七十天，只有通過(guò)旋挖鉆機(jī)成孔才能夠在工期內(nèi)完成施工。這類(lèi)機(jī)械雖然成孔的速度比較快，不過(guò)自身的護(hù)壁效果卻比較差，所以只能通過(guò)常規(guī)泥漿來(lái)進(jìn)行成孔試驗(yàn)。

2.1 常規(guī)膨潤(rùn)土配制泥漿工作中存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)樁使用泥漿分析，發(fā)現(xiàn)膨潤(rùn)土配制泥漿工作中主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）泥漿對(duì)于砂性地層穩(wěn)定性的保持效果比較差，這主要體現(xiàn)在砂性地層中泥漿侵入砂粒之間的間隙不夠，很難起到固結(jié)表面砂層的作用；（2）泥漿對(duì)于砂粒裹攜的作用比較差，在比重稍微下降的時(shí)候稠度指標(biāo)的損失比較大，并且泥漿中的砂粒也會(huì)快速的沉降。還有就是在下籠之后進(jìn)行灌注之前的孔底沉渣比較厚以及灌輸過(guò)程中還可能存在翻漿難等問(wèn)題，而這些問(wèn)題的存在很有可能使得灌注失敗。

2.2 積極的找尋新材料來(lái)進(jìn)行新型泥漿的配制

相關(guān)科學(xué)研究資料中有一篇關(guān)于鉆井工程文獻(xiàn)研究中介紹了聚丙烯酰胺以及植物膠這兩種新型的材料，這兩種材料是國(guó)外研究出來(lái)的一種高分子聚合物，合理的將其應(yīng)用在泥漿的配制中能夠極大的提升泥漿的工作性能，不過(guò)在實(shí)際的配置經(jīng)驗(yàn)還是一片空白，所以也是需要通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行摸索分析。首先就可以在傳統(tǒng)的配制泥漿中加入適量的植物膠以及聚丙烯酰胺，然后充分的進(jìn)行攪拌之后進(jìn)行泥漿基本指標(biāo)的測(cè)試，如果各項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有出現(xiàn)太大的變化，那就能夠直接進(jìn)行鉆孔使用。[2]此外，還可以將新配制的泥漿進(jìn)行鉆孔護(hù)壁實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)孔壁的表面會(huì)形成比較穩(wěn)定的一層壁膜，并且護(hù)壁的效果也是有著明顯的提升。不過(guò)這種泥漿形成的壁膜比較厚，極大的消耗泥漿的材料，所以成本投入比較大，并且在比重略有下降的時(shí)候稠度損失也是比較大。然后就是對(duì)泥漿配制中膨潤(rùn)土的材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，引進(jìn)特技鈉土來(lái)代替膨潤(rùn)土，這種配制的泥漿比重雖然比較小，不過(guò)粘度卻是十分的高，使得砂粒更好的保持懸浮的狀態(tài)，并且泥漿護(hù)壁也是比較穩(wěn)定。最后就是通過(guò)聚丙烯酰胺、植物膠、粘土、水以及鈉土這五種材料來(lái)進(jìn)行新型泥漿的配置，并且為了更好的節(jié)約成本，可以盡可能的減少聚丙烯酰胺、植物膠這兩種價(jià)格比較昂貴的用量。然后在反復(fù)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整之后，也是將性能比較穩(wěn)定的新型泥漿配制了出來(lái)。這種新型泥漿的主要指標(biāo)比重為1.12、膠體率大于百分之九十八，然后粘度在42pa.s，經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的測(cè)試，其能夠在十個(gè)小時(shí)以上懸浮少量的砂粒而不會(huì)出現(xiàn)下沉的情況，這五種材料按照質(zhì)量比為聚丙烯酰胺、植物膠、粘土、水以及鈉土為00002、0.0004、0.08、1、0.08。

3 新型泥漿實(shí)際施工的效果

新型泥漿在實(shí)驗(yàn)成功之后可以進(jìn)行大范圍的施工，具體投入三臺(tái)旋挖鉆機(jī)，日成孔在三至四個(gè)，并且在汛期之前將橋梁樁基礎(chǔ)施工順利的完成了，保證了在合同工期規(guī)定的時(shí)候?qū)⒐こ探桓读恕Ｋ械幕鶚抖歼M(jìn)行了超聲波的無(wú)損檢測(cè)，合格率在百分之百，其中有一類(lèi)的樁達(dá)到了百分之九十六。樁基靜載實(shí)驗(yàn)也是完全符合承載力設(shè)計(jì)的需求。通過(guò)實(shí)際的施工效果來(lái)看，新型泥漿也是很好的解決了快速施工和良好護(hù)壁這兩者之間看似矛盾的指標(biāo)，并且能夠又好又快的在過(guò)厚飽和的砂土層中完美的完成樁基基礎(chǔ)性施工。

4 新型泥漿的性能特點(diǎn)以及工作機(jī)理

4.1 新型泥漿性能特點(diǎn)

相比較于傳統(tǒng)的膨潤(rùn)土配制的泥漿，新型泥漿的性能有著極大的提升，其主要表現(xiàn)在粘度大、對(duì)孔隙填充性比較好、比重小并且凝膠的作用也是十分的明顯，應(yīng)用前景十分的廣闊。

4.2 新型泥漿的工作機(jī)理

通過(guò)研究分析我們能夠發(fā)現(xiàn)，在新型的泥漿中加入一定的植物膠能夠在很大程度上提升泥漿的膠體率，進(jìn)而有效的將泥漿的凝膠作用給提升起來(lái)。泥漿的凝膠作用主要就是指在泥漿的侵入孔壁的周?chē)紫吨行纬梢欢ǖ哪z，這樣能夠很好的將砂粒的相對(duì)位置進(jìn)行固定，加強(qiáng)孔壁周?chē)皩拥姆€(wěn)定性。[3]除此之外，凝膠之后的泥漿還具備一定的抵抗作用，能夠進(jìn)一步的提升孔壁的穩(wěn)定性。而在新型的泥漿中加入一定的聚丙烯酰胺對(duì)于鉆屑有著較強(qiáng)的絮凝能力，能夠有效的保留優(yōu)質(zhì)的造漿黏土，并且將劣質(zhì)的鉆渣去除，能夠有效的保證泥漿的粘度。而由特級(jí)鈉土制成的新型泥漿相比較于膨潤(rùn)土制成泥漿，其相對(duì)密度變得更加的小，而粘度則是更加的好，進(jìn)而能夠攜帶更多的砂粒，并且對(duì)于各種砂層地質(zhì)的條件都是能夠很好的適應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新型泥漿配制成功能夠在很大程度上解決在嚴(yán)重飽和與過(guò)厚的砂土層中應(yīng)用旋挖鉆成孔的問(wèn)題，并且還能夠?yàn)闃痘┕ぬ峁┌踩€(wěn)定的泥漿護(hù)壁，極大的提升了成孔孔壁的穩(wěn)定性，同時(shí)還將旋挖鉆機(jī)施工速度快這一優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮了出來(lái)，這樣也是在很大程度上增加了在復(fù)雜地質(zhì)情況下成樁的優(yōu)良率。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳杰.新型泥漿在復(fù)雜地質(zhì)中旋挖鉆成孔應(yīng)用[J].工程技術(shù)：引文版，2016（63）：0012500126.

[2]王海軍，孫社強(qiáng)，曹玉亮.新型聚合物泥漿在旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁施工中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2008，20（8）：7374.

[3]孫啟新.化學(xué)泥漿在鉆孔灌注樁旋挖鉆機(jī)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：全文版：0026100262.