聚合物泥浆在旋挖钻孔灌注桩施工中的应用

杨健

摘要：本文介绍了在马来西亚泛婆罗洲大道9标、10标桥梁工程施工中，为满足工期、质量安全及技术要求并节约成本，对灌注桩泥浆制备工艺进行优化，降低成本的同时提高成孔质量。

Abstract： In order to meet the requirements of construction period， quality and safety， and technical requirements and save costs in the construction of 9th and 10th bridges on the Pan Borneo Avenue in Malaysia， this paper introduces the optimization of the pouring pile slurry preparation process to reduce the cost and increase the hole formation quality.

关键词：旋挖钻孔;设计优化;施工工序

Key words： rotary drilling;design optimization;construction procedures

中图分类号：U445.55+1                                 文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）08-0113-03

1  工程概况

马来西亚泛婆罗洲大道9标、10标桥梁工程施工位于马来西亚民都鲁，共包含钻孔灌注桩450根。受现场临时用电制约，所有钻孔桩采用旋挖钻施工。传统泥浆护壁成孔工艺不仅施工技术难度大，操作麻烦，而且泥浆需求数量巨大，施工成本高。另外现场泥浆存放压力大，须不停地安排渣土运输车辆将泥浆进行外运处理，从而进一步增加了施工成本。同时，由于现场大量泥浆需要倒运，文明施工管理难度极大。

为了改善以上问题，项目部经过调查研究和多种方案泥浆试验比对，选取新型聚合物泥浆。

2  聚合物泥浆作用原理

聚合物泥浆是一种高分子量的合成聚合物环保材料，钻孔过程中通过物理作用机理，增加泥浆比重，稳定孔壁，悬浮钻孔过程中产生的钻渣、土、砂等，提高成孔质量。

2.1 护壁原理

聚合物泥浆分子量大，水解分子扩散并与泥浆内其他成分重新聚合，形成较为粘稠的泥浆，从而达到悬浮钻渣的目的，保持底层土压平衡。聚合物泥浆注入孔内后，在钻机的不断搅动下，泥浆与水充分混合，在钻头搅动的过程中形成粘稠泥浆，抵抗孔周围土层压力，保证成孔质量。

2.2 处理沉渣原理

旋挖钻机在工作过程中，对孔壁形成扰动，由于地下水和孔壁挤压的作用，极易形成塌孔。因此需要调整孔内泥浆的比重用来平衡土压力。

聚合物泥浆与泥浆中其他分子结合后，加大泥浆比重，分离钻渣、泥浆，使沉渣沉到孔底，方便旋挖钻机在钻孔过程中及时清理钻渣，使沉渣厚度满足设计、规范要求。

3  聚合物泥浆施工工艺

聚合物泥浆使用方法主要包括泥浆池造浆法和护筒内造浆法两种，具体操作步骤如下：

3.1 泥浆池造浆法

①开挖泥浆池，根据桩基混凝土方量及泥浆池布置确定大小，并安装好泥浆泵和空气压缩机，做好临边防护并悬挂醒目标志。

②将施工用水注入池中，调节水的酸碱度在8-10的碱性区间之内，用搅拌机搅拌拌匀（搅拌时间为15-30分钟）。

③将循环泵开启，正常工作后，通过管口加入聚合物，加入过程需要均匀加入，开始加入时选用最大剂量，掺入量为万分之五（既100立方水中加入奈普顿50kg，后用搅拌机搅拌15分钟，用粘度测定漏斗测定泥浆的黏度到20秒左右即可满足正常地质。

④在钻进过程中，如遇砂层或地下水较多，需不断补充泥浆，保证土层压力平衡。

3.2 孔内直接造浆法

①在钻孔前提前准备好足够的符合条件的施工用水和聚合物材料，根据地层情况计算聚合物掺假量，并根据实验确定。

②向钻机施工的孔里加入施工用水，然后将奈普顿聚合物泥浆材料添加入护筒内，缓慢加入，同时孔内保持搅动状态，使聚合物能完全的分散到泥浆中，发挥出较好的效果。

③在护筒内钻进深度3m以内，需要加大泥浆用量为正常的1.8倍左右，超过3m地层稳定后可按正常用量。

④在正常施工中，操作需要专人，避免因操作原因而引起的错误和误差。

⑤在距离孔底距离3m左右时，即可保持泥浆浓度，不再添加。

⑥如遇地下水丰富，易塌地层，可适当调整用量。

造浆按万分之一到千分之一配置，根据现场实际情况做多组泥浆比对试验，并充分静置，通过比对试验确定掺量，参考指标如表1。

钻进完成停15-40分钟后（根据孔深确定时间），用钻机打捞孔底沉渣，静置泥浆。对接钢筋笼、按顺序编号接好导管，接好漏斗，确保首罐方量。在灌注混凝土前如果沉渣较厚或者地层较差，需再钢筋笼安放之前用钻斗多次清孔，确保孔底沉渣满足设计、规范要求。

浇筑完成后，泥浆池里收集到的孔内泥浆需要重新沉淀，测定泥浆比重和黏度，如果黏度过低，可以重新补充聚合物，搅拌均匀，直至满足条件。