钻孔桩泥浆比重的作用、重要性

钻孔灌注桩适用于多种土质、无振动、低噪音、工艺简单可靠,在工程中得到了广泛的应用。但人们对钻孔泥浆在其性能和作用上还未能达到统一认识。于是在钻孔过程中,因对泥浆各项性能指标控制不严,致使出现孔壁坍塌、清孔不彻底、导管堵塞、钻进缓慢、钻具磨损严重等现象。针对这种情况,有必要对泥浆的性能作一些探讨。

1、泥浆比重对成孔过程的影响

在成孔过程中,为了稳定孔壁,所用泥浆比重都较多(多在1.25以上),虽然能维持钻孔和地层间力的平衡,维护孔壁的稳定,加大悬浮钻渣的能力,但泥浆比重加大,意味着泥浆中无用固相含量较高,这样会造成附在孔壁的泥皮比较厚,而且泥皮松疏、韧性较低,不但会使钻孔缩径,而且会引起孔壁水化崩塌、泥皮脱落,致使孔内得不到净化,造成清孔困难。另外,泥浆中无用固相含量高,势必对管材、钻头、水泵缸套、叶轮等磨损大,降低了其使用寿命。而且,无用固相含量高,拖曳了钻头的进尺,使得粘土、岩屑颗粒重复破碎,泥碎的分散度高,导致机械钻速的下降。

2、泥浆的作用和性能

钻孔泥浆是由水、粘土(或膨润土)和添加剂组成。由于泥浆比重大于水的比重,在成孔过程中主要是维护孔壁的稳定,维持钻孔——地层间的力的平衡、携带和悬浮钻渣,另外还有润滑和冷却钻头的作用。

泥浆的主要性能有:泥浆比重、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率和酸碱度(pH值)等。每一个性能的变化都直接影响着机械钻速、孔壁稳定、孔内净化、钻头寿命和预防孔内事故问题等一系列的成孔工艺问题。

在泥浆性能指标中,最主要的是比重指标。泥浆的比重是泥浆与4℃时同体积水的重量之比。泥浆比重的大小决定于泥浆中固相含量和固相的比重,其次与泥浆液中可溶性盐的数量有关。泥浆的固相含量是指泥浆中固体颗粒占的重量或体积百分数。泥浆比重的大小直接影响着孔壁稳定、机械钻带和水下混凝土的灌注。比重较大时,虽然能维持钻孔和地层间力的平衡,但是所带来的对施工不良影响却不少。例如：会造成桩身夹泥。特别是粘土比较多的地层，因钻进过快、一次清孔不彻底造成孔内比较多的大小泥块，当泥浆比重过大时，这些泥块会挂在钢筋笼上或者悬浮在泥浆中，开始浇灌混凝土后，有一部分泥块夹到桩身中（严重的会发现做小应变检测的时候会发现桩身完整性缺陷），一部分夹着钢筋笼，造成钢筋笼上浮，引起监理或业主的质量关注，最严重的情况是将整个钢筋笼顶变形，抱箍住导管，造成这个根桩浇灌失败，只能重新钻孔或者废桩！所以桩打得好不好等承台基础开挖后一目了然，差的桩桩身周围夹泥、混凝土离析、钢筋边上含有干泥浆包裹等等

4、泥浆比重对清孔的影响

在理论上,理想的泥浆是一种胶体,不会产生沉淀现象。而实际上,粘土的颗粒比理想的胶体颗粒要大得多,因此,泥浆的浓度会随着时间的变化而变化。土粒越大,沉降的速度越快。钻孔灌注桩在施工过程中,由于各工序的间隔时间较长,泥浆中固体颗粒很容易沉淀,这些沉渣如不及时循环冲洗,将对桩身的强度和水下混凝土的灌注带来影响。

5 泥浆比重对于导管灌注的影响

在混凝土灌注时,主要是靠导管内混凝土柱的压力来升顶管外混凝土和泥浆,同时冲击挤出孔壁泥皮。混凝土的流动性随着环境介质的变化而变化,也随介质比重的变化而变化。桩孔内泥浆的比重大,混凝土流出导管后,扩散所受阻滞作用

也随之加大,进而引起从导管底口流出的混凝土在桩孔内不能升顶上部混凝土,造成堵管事故。

6 结束语

(1)粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好,但应尽量就地取材。

(2)开钻前,泥浆池里应备有足够的合格配制泥浆或灌浆后的上返泥浆,以作开钻用,严禁用清水开钻,防止地层压力失去平衡而使孔壁坍塌,孔口垮塌。泥浆比重控制在r=1.15～1.25。

(3)钻进过程中,从孔口返出的泥浆,要及时地流入第一泥浆池,并把固相含量高的泥浆沉淀并及时排除。而自然循环流入沉淀池的泥浆,从沉淀池到循环池应该用细孔铁丝网隔开,起到分离粗颗粒泥浆的目的。

(4)一次、二次清孔时,不要频繁加清水替浆,当泥浆比重在1.15～1.20左右时,让其自然循环一段时间,就能达到清孔的目的。