深水大直径桩基泥浆施工技术.docVIP

PAGE  PAGE 6 PHP泥浆在深水大直径桩基施工中的应用 田国栋 魏冬梅 广州分公司 摘要: 结合北江特大桥主桥深水大直径桩基工程实践，阐述了大直径钻孔桩PHP泥浆的调配技术和控制方法。 关键词: 深水 大直径 钻孔桩 PHP泥浆 应用 1 工程简介 1.1桥型概况 国道主干线广州绕城公路西环南段北江特大桥主桥为（75+136+75）m悬臂现浇预应力砼连续刚构桥，梁部采用单箱双室断面，主墩采用单箱双室形薄壁墩，每座主墩基础采用12根φ250cm钻孔灌注桩，最深桩长88m。 1.2水文地质 北江为国家Ⅲ级航道，桥位处水深约26m。每日潮水两涨两落。本区域6～9月为汛期，北江水位受西江水位和粤北地区强降雨影响，最高洪水位可达8m以上。河床下地层结构自上而下为：细砂层厚度约5m，圆砾层厚度约5.5m，卵石层厚度约3.5m，强风化凝灰质角砾岩厚约2m，向下60m全部为弱风化凝灰质角砾岩和微风化凝灰质角砾岩软硬交错夹层，而且岩面严重倾斜。微风化岩单轴抗压强度在10MPa～20MPa之间，弱风化岩单轴抗压强度在5MPa―9MPa之间。 2 钻孔施工方案 钻孔施工平台采用贝雷梁、型钢和钢管桩搭设组合式固定平台。钢护筒直径采用Φ280cm，壁厚12mm。钢护筒采用250KW振动锤打设，由于圆砾层和卵石层中砾石直径较大，直径为2～8cm，钢护筒在入土约8m左右（沉入圆砾层约3m）时即很难进尺，继续强制振动下沉会导致护筒底脚变形或偏位，然而如果不再下沉，护筒底存在漏浆和坍孔的危险。为此施工中采用“钻孔后二次跟进”的方法。二次跟进深度约2～6m。但钢护筒底部仍在卵石层内，仍然无法彻底消除隐患。为了解决这一问题，钻孔施工采用“先冲击、再旋钻”的方法。先向护筒内抛填粘土和碎石，用冲击钻小冲程冲进，将护壁挤密，待冲至岩层后改用回旋钻。回旋钻型号有郑州QJ250-1、台湾中升ZSD250和韩国釜马RC-300。泥浆循环采用气举反循环方式。 3 泥浆技术性能 3.1 泥浆的分类及发展 泥浆根据构成泥浆的材料不同，可分为普通泥浆、膨润土泥浆、聚合物泥浆、盐水泥浆等。近年来,桥梁钻孔桩基础有了很大的发展,特别是深水、深覆盖层、厚砂层、大直径等方面桩基础取得了突破性进展，因此高性能钻孔泥浆也得到了飞速发展。而钻孔桩高级泥浆大多是借鉴了油田泥浆的施工配比和经验。 3.2 PHP泥浆的性能 高级泥浆中掺入的聚丙烯酰胺（PHP）虽然量小，但所起的作用却很大，因此又称为PHP泥浆。PHP泥浆具有不分散、低密度、低固相、高粘度的性能。在反循环钻孔过程中,其性能指标见表3.1。 表3.1 反循环钻孔泥浆性能指标表 地层情况反循环钻孔泥浆性能指标相对密度粘度(Pa·S)含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)泥皮厚(mm/30min)静切力(Pa)酸碱度(pH)易坍地层（如卵石层）1.06～1.1018～28≤4≥95≤20≤31～2.58～10一般地层（如岩层）1.02～1.0616～20≤4≥95≤20≤31～2.58～103.3 PHP泥浆的作用 PHP泥浆在钻孔过程中的主要作用有： ⑴提高钻进速度 PHP泥浆的密度可降到1.03～1.10，密度小对钻头所产生的阻力小，结果使钻速上升，机械效率可提高40﹪，成孔速度提高20﹪。 ⑵ 延长机械寿命 PHP泥浆循环沉淀净化后，钻头切削的阻力减少，减轻设备的部件磨损。 ⑶ 保证孔径顺直 使用PHP泥浆钻孔由于它固相含量低，泥浆渗漏小，有利孔壁的稳定，使孔壁顺直，扩孔率小。 ⑷ 有效地防漏和堵漏 由于PHP泥浆低失水、高矿化、泥浆触性较强，所以在钻孔过程中遇有渗漏性地层亦能充分发挥防漏、堵漏的作用。 ⑸降低钻孔成本 PHP泥浆用化学絮凝计量仅为泥浆液0.0003﹪，钻孔速度快，安全高效，加上泥浆循环净化能重复使用，故可大幅度地降低钻孔的总成本。 3.4 PHP泥浆的原料和配比 表3.2 PHP泥浆基本配合比表 材料名称掺量使用目的及作用原材料膨润土水用量6%～8%①性能好②产浆率高提粘剂羧甲基纤维素 CMC膨润土用量的0.03～0.1%①增加泥浆粘度 ②使地层表面形成薄膜而防止孔壁剥落 ③降低失水量PCA-141根据情况添加,但每孔总量不得大于5Kg分散剂铁铬木质素磺酸盐FCI膨润土用量的0.1～0.3%①改善因水泥或盐分等污染泥浆的性能,可用于泥浆的再生 ②使泥浆中钻渣等颗粒聚集而加速沉淀纯碱（Na2CO3）泥浆用量的0.1～0.4%①提高PH值 ②增加水化膜厚度 ③提高泥浆的胶体率和稳定性 ④降低失水量烧碱(NaOH)