沿海潮汐地区厚覆盖层大孔径钻孔桩施工技术

刘金宝

中煤江南建设发展有限公司广州分公司 广东广州 510800

1 工程概况

明珠湾大桥工程线路起始于万顷沙岛的万环西路，止于南沙经济开发区虎门联络道，全长约9.1公里。引桥桩基础采用旋挖钻孔灌注桩，用气举式反循环清孔。施工中需要大量的泥浆护壁，如果用淡水造泥浆对于淡水消耗非常大，而且拉水线路长，将会增加项目资源和成本，而利用丰富的现场水资源，配制同样标准的含有海水成分的泥浆用于钻孔护壁，将节约大量的资源和成本[1]。地质情况按分层原则主要按照地质年代、地质成因、工程地质性质相同和相近的岩土进行分层，同一层亚层没有上下顺序关系。各岩土层的分布及工程地质特征分述如下：

编号 名称 色泽 状态 层厚(m) 备注7 素土 褐灰色 饱和，-中密 平均厚度1m 2 淤泥质粉质粘土 深灰色 可塑夹粉细砂 平均厚度18m 3粗砂 灰色、灰白色 稍密含少量黏土 平均厚度10m⑤2 砂质黏土 黄褐色、灰白色 硬塑、遇水易崩解 平均厚度5m⑥1 全风化混合岩 褐黄色 原岩结构破坏 平均厚度6m⑥2b 强风化混合岩 褐黄色、青灰色 风化不均 平均厚度6m⑥2c 强中风化混合岩 褐黄色、灰白色 较难击碎 平均厚度5m⑥3 中风混合岩 青灰色 质地坚硬 平均厚度5m⑥4 微风化混合岩 青灰色 质地坚硬，击声清脆 平均厚度3m

2 泥浆调制

在前期的试桩中的，开始使用现场的水调制泥浆，泥浆性能指标：比重1.15g/cm ³，粘度26s，含沙1%。泥浆指标达到设计规范要求。在钻进过程中注意泥浆液面的补给，泥浆面始终保持只比护筒低1米以内。同时检查泥浆的指标是否达到要求。按要求在淤泥层和砂层采用慢进尺钻进，在施工至52.5米的位置时出现了塌孔现象。

2.1 塌孔事故原因分析

（1）由于施工位置离海比较近，现场取的水含有大量海水成分，由于海水成分中含有大量的无机盐类，海水中Cl-、Mg2+、Ca2+含量高，泥浆悬浮功能差，泥浆在放置静止1小时表面会出现一层清水的现象。含盐分高的水对泥浆胶体率和粘结度破坏度大，胶体率低、稳定性差[2]。（2）普通泥浆对盐的敏感性较高，所以泥浆性能在过程发生变化，导致泥浆护壁失水，泥浆护壁未能起到原来护壁的效果。如果仅采用普通膨润土等造浆材料，是不能使泥浆达到使用要求。这样我们现场要求配置的泥浆性能指标必须相对稳定，对盐的敏感性较低，可以抵抗较高盐类的污染，性能变化小。针对这个问题，根据本工程的实际情况，在现场反复调制泥浆，调整配合比，最终调出与使用淡水调制的效果一样稳定。

2.2 泥浆配制

2.2.1 原材料的选择

配置泥浆性能的好坏关键在于原材料的选取。本次施工中的造浆材料分别选用：（1）聚阴离子纤维素，主要成分为PAC，无毒无害，主要作用是提高泥浆黏度，降低失水率，防止泥浆漏失；（2）纯碱Na2CO3，主要作用是做泥浆的分散剂、除钙剂，调整泥浆的PH值；（3）钠基膨润土，主要成分为蒙脱石，主要作用是作为主要配浆材料，提高泥浆黏度，降低失水率；（4）STF增粘剂，主要作用有效改善钠基膨润土泥浆的悬浮率，改善泥浆护壁性能；（5）水取自现场，未作任何处理。

2.2.2 现场反复试验，调制泥浆

根据试验中实测泥浆各项性能指标，泥浆比重1.16g/cm³，粘度28s，含沙＜1%。根据实测泥浆各项性能指标分析，当按照现场水：膨润土：增粘剂：PAC：纯碱=1：0.6：0.35：0.0035：0.0042的质量比配制的泥浆，其各项性能指标均满足规范要求。因此按照现场水：膨润土：增粘剂：PAC：纯碱=1：0.6：0.35：0.0035：0.0042的质量比人工配制泥浆，进行现场施工。

3 潮汐地区的施工流程

4 沿海潮汐地区的泥浆稳定性

4.1 潮汐影响内外压力平衡措施

减压钻进法：始终保持钢护筒内泥浆面处于低潮水位标高线附近，并适当保持一个较大的泥浆比重进行钻进作业，使内部水压始终处于等于或约小于外部水压的一个状态，采用此种方法能较好的避免漏浆现象的发生，当发现钢护筒内部轻微涌水时，加大泥浆比重或适当提高水头高度以维持内外水压平衡。

4.2 成孔质量保证（垂直度、孔径）措施

影响钻孔桩成孔质量（冲击钻）的因素有钢护筒埋设质量、地质夹层、偏锤、梅花钻等。所以首先要严格控制钢护筒埋设质量，要求钢护筒埋设轴线偏差不大于5cm，竖直度不大于5cm且不大于钢护筒长度的2%。钻进过程中，要定期复核钢丝绳十字中线和竖直度，复测频率不小于2天/次，遇特殊地质时应提高复测频率。定期检查和补焊锤牙和环向加筋肋，防止出现偏锤和梅花钻。泥浆的性能指标要经常检查，发现泥浆变差，及时调配泥浆，防止孔桩事故的发生[3]。

5 结语

海上施工中淡水泥浆的成本主要取决于淡水的价格与运费，经过比较其成本远高于海水造浆，采用海水造浆不但可以就地取材，减少施工难度，还大大降低了施工成本，具有很高的推广价值；原材料的选取与搅拌工艺是决定海水泥浆基本性能的重要因素，因此在施工中要正确操作，确保钻孔泥浆的质量。增加泥浆的稳定性在试桩期间进行配置好泥浆，不仅可以产生经济效益，还可以在以后类似地质条件下的桩基础施工中提供十分有用的技术参数，产生极高经济效益。