澎润土代替红粘土在钻孔灌注桩中的应用.doc

膨润土代替红粘土在钻孔灌注桩中的应用岳金鑫 山西潞安工程有限公司摘要：钻孔灌注桩中采用泥浆护壁成孔在国外国外的技术比较成熟，其主要目的是：通过泥浆的作用来平衡压力，稳定孔内地下水位压力，保持孔壁受到的压力稳定，防止坍孔，并有利于携带泥渣和清孔，其次是起到润滑作用兼顾保护钻具，提高成孔效率和质量。泥浆质量的好坏直接到成桩质量。关键字：膨润土，利用率，成孔质量，经济效益钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及工业建筑中都得到了广泛的应用。但钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。因此桩身质量的过程控制就是关键，而泥浆质量的好坏就是其中的一个关键环节。1 工程简况及红粘土应用概况我项目部从2005年底进入襄垣县付村容海电厂施工，承揽付村容海电厂桩基工程，工程桩为钢筋混凝土灌注桩，共计1250根，有效桩长为33.5m，使用旋挖钻机成孔工艺；地层46m处为湿陷性黄土；10m以下初见地下水，水头较大；1619m处为粉砂层，其余部分为粉质粘土层。需要采取泥浆护壁工艺，保证成桩质量。截至2006年2月份以前我项目部一直使用红粘土护壁工艺，单桩用量比较多（每10m用量达到1.64 t），同时孔底沉渣较多，孔壁泥皮较厚，材料浪费严重（泥浆循环利用率低，多为一次利用），效果不理想，成本增加很多，而且工程质量也不容易保证。在此种情况下我项目部采用膨润土代替红粘土进行工艺改进。2 施工方案2.1 总体思路：钻孔桩成孔过程是钻头将地层不断破碎克取的过程，地层被破碎后形成钻渣融合在泥浆中，通过循环泥浆将其带出地面，完成成孔排渣的程序，而泥浆性能的好坏又直接影响桩底沉渣量的多少。同样，泥浆性能不好又可能导致出现孔壁塌陷、缩颈、桩底沉渣量过多等质量问题，从而影响整个工程的施工质量，对施工单位也会带来不良的社会影响。在配置泥浆时主要考虑：1) 护壁防坍塌2) 悬浮携带钻渣、清孔3) 堵漏其次是起到润滑作用兼顾保护钻具，提高效率。钻孔桩桩底沉渣是影响钻孔桩质量的主要因素之一。因此在工程中我项目部根据这一问题，进行分析、找出原因，提出改进方法，改用膨润土代替红粘土进行泥浆护壁，实际施工中合理调整，最后达到降低成本、保证质量的目的。2.2 技术措施： 膨润土泥粉和水不能在自然状态下混合成泥浆，必须通过强劲的搅动才能形成胶体，膨润土经制浆机搅和后注入制浆池中，还要用高压水泵（本工程中用3PN泵）自吸多次循环后才能形成均匀泥浆。制好的泥浆其技术指标为：粘度17 min20min；含砂率不大于6；胶体率不小于90；比重1.15-1.2左右。制备好的鲜泥浆从制浆池经过高压水泵压送到成孔内，完成护壁后在灌注混凝土过程中从孔口排出并回抽到沉淀池，经过虑砂泵（本工程中用旋流器）过滤后进入制浆池，不断测量（每30分钟一次）泥浆的比重，通过加入新的膨润土、火碱和纤维素等使其达到施工要求的比重，通过反复循环提到泥浆的利用率。2.3 施工方法： 1) 制备泥浆的设备及场地泥浆搅拌机两台，3PN泵三台，旋流器一台，制浆池一个（10m3m3m），沉淀池（4m4m2m），泥浆送浆、回浆管道200m，龙头、阀门若干，比重计1个2) 材料膨润土：泥浆胶质体的主要来源，划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)和天然漂白土(酸性土或酸住白土)三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。本工程采用钠基，即碱性土。碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1。碱性土的主要交换阳离子为Ca2+-Na+或Ca2+-Mg2+等,碱性系数小于1。酸性土的主要交换阳离子为H+(Al3+)。要是由于钠基膨润土泥皮薄，稳定性和造浆率高。根据不同地层膨润土参量为泥浆体积的6%8%。纯碱。主要作用是增大PH值，使粘土颗粒进行分散，并增加表面负电荷，来吸附带正电荷的钻屑，使泥浆悬浮钻屑效能更好。因此回流孔内泥浆PH值应稍高一些，纯碱掺量为泥浆体积的0.3%0.5%。羧甲基纤维素（CMC）。可提高泥浆的黏度，具有使土壁表面形成化学膜泥皮和降低失水量的功能，它作为膨润土基浆的改型剂，掺量为泥浆体积的0.05%0.15%。3) 制备基浆（新鲜泥浆）膨润土和水不能在自然状态下混合成泥浆，必须通过强劲的搅动才能形成胶体，膨润土经制浆机搅和后注入制浆池中，还要用高压水泵自吸多次循环后才能形成均匀泥浆。制好的泥浆其技术指标为：粘度17 min20min；含砂率不大于6，；胶体率不小于90；比重1.15左右。4) 泥浆使用及回收制备好的鲜泥浆从制浆池经过高压水泵压送到成孔内，完成护壁后在灌注混凝土过程中从孔口排出并回抽到抽浆车中运回沉淀池，经过虑砂泵过滤后进入制浆池，不断测量泥浆的比重，通过加入新的膨润土、火碱和纤维素等使其达到施工要求的比重，通过反复循环提到泥浆的利用率。2.4实施效果：通过持续的改进，在襄垣县容海电厂桩基工程的施工中既保证工程质量，又提高了泥浆的利润率，采用膨润土泥浆护壁钻孔灌注桩优质高效地完成了施工任务，实现了100%以上的合格率，96.5%的优良率。而膨润土代替红粘土泥浆护壁在钻孔灌注桩中的应用又是会对我们的工程质量、工程效益与利润有着诸多好处的一个重大技术革新。3 应用情况襄垣县付村容海电厂桩基工程施工完毕以后我项目部陆续在潞安集团高河矿井选煤厂原煤仓、精混煤仓桩、王庄煤矿万吨筒仓、集团综合商务楼等桩基工程中相继使用，体现了这一技术的优点，节约了成本，提高了质量，取得了良好的经济效果。4 应用效益分析4.1经济效益：数据分析：襄垣县付村容海电厂的主厂房、烟囱、输煤栈桥、锅炉房、除尘器、钢烟道支架、汽机支座、渣仓、石灰石粉仓以及空冷系统的1250根的钻孔灌注桩均由我公司进行施工，其中前期的122根桩为改进前成桩的工艺，工程总造价为2175万元。成孔过程中泥浆护壁改进前后的成本分析见表1表1 泥浆护壁改进前后成本分析泥浆护壁材料名称桩孔每10m用量(t)桩长(10m)单价（元）合价（元）成本降低（元）改进前红粘土1.643.3543.5238.99117.05改进后膨润土0.143.35260121.94本工程工程桩共计1250根，前期122根桩为改进前成桩的成本。由上述分析得知：改进前的红粘土成本：（1250-122）238.99 = 269580.72元改进后膨润土成本：（1250-122）121.94=137548.32元间接节约成本：269580.72-137548.32=132032.4元4.2社会效益：通过持续的改进，襄垣县付村容海电厂桩基工程的施工中既保证工程质量，又提高了泥浆的利润率，采用泥浆护壁钻孔灌注桩优质高效的完成了施工任务，同时把新的技术传播开来，为社会创造了间接效益。5 结语钻孔灌注桩由于对各种恶劣地质条件具有适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及工业建筑中都得到了广泛的应用。由于钻孔灌注桩在地面以下作业，隐蔽性高，每一工程所遇到的地层情况不同、天气不同等要求泥浆参数也要适当调整，施工过程质量不好控制，因此泥浆质量的好坏就变得相当重要。红粘土护壁工艺已不能满足工程质量及成本需要。 本次施工中，我项目部通过用膨润土对红粘土的代替实验，在不断改进、反复尝试的基础上实现了项目部成本的节约、成桩质量的提高及施工速度的加快，为本工程优质高效地完成提供了坚