旋挖钻机钻孔施工泥浆护壁质量控制

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jinxing li

[年]

线路自呼和浩特枢纽引出，经过呼和浩特市土默特左旗、托克托县，在海生不浪高速公路下游3公里处跨越黄河后，进入鄂尔多斯准格尔旗。

本合同段为新建呼准铁路的

控制性工程，线路总长度

11.644km，起止里程为

DK60+200-DK72+041.91(短链

197.783m)，位于呼市的托克托县

和准格尔旗境内（以黄河为界）。

主要工程项目有路基土石方工程、

防排水工程、中小桥涵、桥面系、

黄河特大桥重点工程，项目总投

资为799449299元。

大路黄河特大桥为我合同段的重点工程，中心里程为DK69+585.92，桥梁全长4910.36米，起止里程为DK67+131.54-DK72+041.90，全桥孔跨布置为64-32m 箱支T梁+33-48m简支箱梁+（32+48+32）m连续箱梁+（98+5×168+98）m刚构

1550根，全部采用旋挖钻机施工。桩基所处地质包括：粉土、黏土、粉砂、泥岩、砂岩等，特殊地段还会出现不同程度的风积沙、地下流沙和承压水，由于地质情况复杂多变；施

工区域延伸至沙漠边缘，因此对钻孔过程中泥浆护壁效果提出了较高的要求。

※本项目桩基施工时间跨度大，特别在冬季施工中，对于严寒低温的恶劣条件下泥浆护壁的稳定性提出了较高的要求。

※由于本项目施工有效工期短，施工强度大，因此要求施工辅助措施严密、稳定。在旋挖钻机钻孔过程中要求泥浆的稳定性好，流动性强，粘度适中，胶凝强度高，泥浆密度（比重）合适，含砂量低，润滑性能好。所以通过研究寻求出一套符合本项目地质条件的泥浆质量控制方法，对于保障桩基施工顺利作业是很

QC小组，以“保证桩基施工中泥浆护壁质量”为题开展活动，进行工艺研究，找出桩基施工中出现问题的原因，并采取相关控制措施。我小组成立于2013年7月，小组成员具体情况如下表1-1所示。

表1-1 QC小组成员表

中铁十一局新建呼准铁路黄河特大桥段

本课题所选方向，桥梁桩基施工过程中由于桩基长度较短，成孔时间较短，施工程序简单连续，所以在大

多数的施工过程中容易被大家忽略。本项目桩基施工全部采用旋挖钻机施工，钻进机理为利用钻斗钻进并携渣上提，因而泥浆没有携渣作用，因此对泥浆的流动性和润滑性要求不是很高。所以现在对于桥梁桩基施工泥浆性能的研究

文献缺乏，也没有受到大家的重视，以至于现在桥梁桩基施工泥浆配比简单、低效、无规律。一般都是在施工进行中对于出现不同的地质情况或工程状况临时调整，而这种调整规律性不强，大多数是依据经验进行尝试性调节（采用不同的配浆方法尝试，直到找到能解决问题的泥浆配方）。显而易见，这样的施工无疑是低效的、无序的。

对于钻孔泥浆的研究目前主要集中在石油钻孔和HDD 上。在石油钻孔和HDD 施工中，钻孔深度大，对孔壁结构要求高，所以对护壁泥浆也提出了更高的要求。但是我们不难发现在石油钻孔和HDD 上应用的泥浆或钻井液虽然性能好，但极高的造价阻碍了这种泥浆在桥梁桩基施工上的应用。但我们可以以其为参考，选择有效成分，与廉价原料组合，从而来提高桥梁桩基施工的泥浆性能。

※查阅资料，搜集针对不同地质条件常用的护壁泥浆配方；

※针对我项目出现的不同地质条件确定泥浆配方，并确定冬季严寒情况下保证泥浆质量的备选方案；

四、课题现状 五、课题目标

DK68+600-DK69+400

为黄河河床、浅滩及其漫滩，地形平坦开阔。黄河左岸主要为冲积平原，北依大青山，地势平坦开阔，略向西南倾斜，大部分辟为耕地，土地有盐渍及砂化现象；黄河右岸为鄂尔多斯高原的低山丘陵区，地形起伏较大，相对高差100-200 m,沟谷发育且下切强烈，呈树枝状，土地砂化严重。桩基钻进过程中出现缩径频繁，集中出现在准方台～15号墩台处。

2、桥址区地层为第四系全新统人工堆积层（Q4ml ）填筑土，第四系全新统风积层（Q4eol ）粉砂、细砂、冲洪积层（Q4al+pl ），粉土，粉质黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、第四系-中更新统湖积层(Q1-2l)粉质黏土，第四系-中更新统冲积层(Q1-2al)粉质黏土、粉砂，白垩系下统（K1）砂岩、泥岩。

不良地质和特殊地质： ①黄河两岸均有风积砂分布，多为半固定沙丘，南岸松散砂层较厚，0.8-15.7米。

②黄河特大桥桥址区内有承压水，埋深不匀，深度约在10-37米。

桩基施工区域内地质情况复杂，且不同地质分布不均，所以对泥浆的综合性能要求较高。特别是在49～50号墩台出，地下出现承压水和流沙层，在这一区域护壁泥浆必须做出针对性调整。

3、本段线路经过区域属中温带大陆性气候，年内寒暑巨变。春季干旱多风，夏季短促炎热，冬季漫长严寒而少雪，日照率高，无霜期短，年温差及日温差较大，降雨量小，蒸发量大。按对铁路工程影响的气候划分，本段线路为寒冷地区。

根据托克托县气象站1961年-1990年气象资料，本地区年平均气温7.2℃，最高气温38.4℃，最低气温-36.3℃。本项目部分桩基施工将在冬季进行，低温条件下泥浆的流动性和稳定性出现了很大的问题。

4、本项目桩基工程施工时间跨度大，线路延伸长，施工人员多，施工人员技术水平参差不齐。因此对泥浆质量控制也同样是个挑战。

※本项目桩基施工中主要出现塌孔、缩孔和沉渣厚等问题，在地质条件一定的情况下，我们可以通过调整泥浆性能的方法解决：

※本项目桩基施工出现塌孔等工程问题，究其原因是地质原因和气候原因。地质条件复杂造成施工难度大；施工人员多，技术熟练水平参差不齐。所以我们在分析地质条件和气候条件的基础上，选用合理的泥浆配方，然后投入到施工中验证，进而对配方进行再调整，泥浆性能稳定后要严格进行质量控制：

从泥浆性能入手可以有效地解决这些问题。针对不同地质、不同气候选用合理的泥浆配方及质量控制措施：

1、针对不同地质特点制定不同的泥浆配方：

1.1基本配方：

本项目大多数地质条件下施工应用该基本配方即可满足施工需求。这时我们就要对该泥浆进行质量控制：

1.1.1制浆材料