钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响分析

胡碧海

钻孔灌注桩作为一种桩基形式，具有承载力高、振动小、桩长与直径能根据设计要求变化、适应性广等特点，在桥梁与高层建筑中得到了广泛使用。近些年来，随着桥梁工程的跨度以及高层建筑荷载的日益增加，对桩基承载性能要求越来越高。而泥浆护壁是钻孔灌注桩中的一道关键工序，对桩基承载性能有着严重影响。基于此，本文主要对钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响进行了分析，并提出了施工过程中泥浆控制的方法，以保证桩基工程的质量。

当前，钻孔灌注桩护壁泥浆的施工过程中常常会出现断桩、塌孔等问题，再加上其属于隐蔽工程，一旦发现问题难以弥补，就会影响工期，给企业带来经济损失。泥浆在钻孔灌注桩的钻孔与成孔中起着非常关键的作用，由于泥浆具有比水还大的静水压力，在净水压力作用之下，泥浆会在井孔壁形成泥壁，起到防止孔内外渗流的作用，从而维护孔的稳定，保证钻孔正常进行。相关理论以及工程实践表明，钻孔灌注桩的桩基承载性能在很大程度上受护壁泥浆质量的影响。所以，研究钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响，具有非常重要的意义。

一、钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响

通过上述分析可知，钻孔灌注桩护壁泥浆不管是在成孔阶段，还是灌注阶段，均对工程的成桩质量具有非常重要的影响，从而对桩基承载性能具有较大影响。要想充分发挥出护壁泥浆的作用，研究钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响是非常有必要的。下面就从以下几个方面着手分析。

1.护壁泥浆对桩端承载力的影响

护壁泥浆在钻孔灌注桩施工中的一个重要作用就是桩底清孔。桩底清孔的目的就是防止砂粒沉淀在孔中，其厚度超过实际设计规定的厚度。如果护壁泥浆没有将孔中的沉渣清理干净，那么孔底势必就会积累很多沉淀，从而形成软垫层，导致沉降增加，造成桩端的承载力降低，特别是降低初期桩的刚度。

2.泥浆护壁对桩身强度的影响

在灌注阶段，如果泥浆性能不好，泥浆的液柱静切力就会在一定程度上影响混凝土面的上升，很容易形成混浆，也就是说，很容易导致混凝土中夹杂着一定的泥浆，继而对桩身强度产生一定影响。

3.护壁泥浆对桩侧承载力的影响

在循环过程中，护壁泥浆中的自由水会不断地渗透入孔壁当中，并且泥浆中的土颗粒也会粘附在孔壁表面，从而形成较为柔韧的粘土膜。粘土膜则可以有效防止冲刷介质对孔壁的冲刷，并保持孔壁的稳定，达到预防坍塌的目的。随着工程钻孔的加深与循环时间的延长，护壁泥浆的泥皮厚度也在不断增加，再加上泥皮本身就具有渗透能力差、抗剪强度低以及止水性好等特征，所以，其对混凝土和桩侧土直接结合产生一定影响，降低桩侧的摩擦阻力，并且随着泥皮厚度的增加，桩侧摩擦阻力的降低程度会不断增大。

二、孔灌注桩中对护壁泥浆工艺质量的控制对策

泥浆质量的好坏直接关系到成桩的质量以及桩基承载性能，因此，必须加强泥浆的施工管理以及工艺水平，以降低泥浆对桩基承载性能的影响，提升成桩质量。

1.泥浆的制作与管理

在制备泥浆时，应选用优质的粘土，并在钻孔部位附近挖泥坑，按照设计给出的泥浆皮质比来制备泥浆。同时，对泥浆进行抽样检测，保证所制备的泥浆在粘度、泥浆比重等各项指标均符合相应的施工要求。另外，泥浆要循环使用，为进一步提升建设效益，在施工完成之后可将废弃泥浆运输至指定的地点，避免污染环境。

2.定位及埋设护筒

先由相关技术人员通过全站仪与坐标法来确定各桩位，然后进行筒坑开挖施工。之后埋设护筒，利用厚度为8mm的钢板卷制定护筒，并进行桩位检查，确保护筒直径要大于桩径0.1m，在埋设过程中轴线要和桩位中心相对应，并回填、夯实周边粘土，保证护筒底与护筒周围紧密接触，位置偏差要＜5cm，倾斜度≦1%。

3.作业

清除孔底的泥浆渣滓与泥土，尽可能避免桩基下沉是钻孔灌注桩施工中灌注作业的准备环节，做好这一环节的工作，可以促使孔壁厚度以及泥浆浓度等和施工设计要求相一致，保证灌注作业顺利进行。工程施工中需进行两次清孔，其中一次是在吊装钢筋笼前，主要是将孔内沉淀的残渣与虚土等清除。二次清孔则是在安放钢筋笼后，在浇灌混凝土前。如果检查发现孔底沉渣厚度超过允许值就需要进行二次清孔。在此过程中要注意不能使用加深钻孔的方法来代替二次清孔；在灌注混凝土之前，要保证孔底500m内的泥浆相对密度＜1.25，粘度≦28s，含砂率≦8%；始终保证孔内泥浆标高，避免由于孔壁压力发生变化而导致出现坍孔；待泥浆静置稳定之后，对沉渣厚度进行重新检测。

4.钻孔灌注桩质量的预防控制措施

首先，泥浆指标控制。对不同土层制备相应的泥浆相对密度，从而更好发挥泥浆护壁的作用，从而最大限度地降低其对桩基承载性能的影响。因此，相关管理人员需结合实际施工方案对循环泥浆性能指标与废弃指标进行实时监控，监控指标如下表所示。

泥浆监控指标表

其次，如果首灌砼不成功，那么应立即使用泵吸反循环清孔，将孔内砼吸出孔外再重新灌注。在首灌砼浇筑时，应放慢灌注速度，尽量减少管口砼对钢筋笼的冲击力，并在灌注至4m以上时，将导管一次性提升至钢筋笼段，埋管深度需在1～2m范围内，速度还是需要放缓。

再者，如果发生堵管情况，先要将导管拔出，后进行疏通，然后再下导管与灌注。与此同时，对堵管的原因进行深入分析，发现当埋管过浅时，会使井孔内的泥浆反流至导管里，从而形成混浆，降低导管内砼的流动性，且石子呈现团状，造成管口堵塞，从而发生堵管；当埋管过深时，会导致砼无法依据自身重力作用冲出导管，从而发生堵管现象；石料粒径过大或者砼搅拌不良时，也会降低砼的流动性，从而发生堵管。面对这一情况，导管在埋设时，深度就应结合工程实际情况等进行合理设计，通常是以2～6m为宜；在砼灌注一定数量后，应立即拆管，避免埋管过深，并在拆管之前对砼面高度进行测定，和其理论值进行对比，按照相对较为保守的值来确定埋深；对砼的搅拌质量进行严格控制。

最后，为提升钻孔灌注桩桩基承载力，在浇灌混凝土之前，应在孔内预先留有带活动阀的细钢管至孔底，待混凝土浇注至标高后混凝土初凝时通过加压泵由原预留的钢管中注入泥浆，高压泥浆从阀门由桩底向上及周围扩散，使得桩底承受面积与桩侧摩阻力进一步扩大，也提升了单桩承载力。

三、结语

综上所述，成孔灌注桩泥浆护壁施工是一项应用较广且工序繁杂的系统工程。在实际施工过程中，钻孔灌注桩护壁泥浆对桩基承载性能的影响较大，应及时采取多种措施，保证并提升施工质量，使桩基承载力得到提升，更好发挥灌注桩在工程建设中的优势，为桩基础施工提供可靠保障。