泥浆在钻孔施工中的作用.pdf

TRANSPOWORLD 2008No 21 Nov 124 BRIDGE TUNNEL 桥梁隧道 于最佳受力状态 有时甚至会处于最不 利的被迫抗剪状态 这也是支座挠曲 脱空 使用年限大大减小的直接原因 若设计选用橡胶支座 可适当增加高 度 使其在极端高低温时 上部构造的 最大位移量靠橡胶支座的单方向剪切变 形来实现 随着公路建设的发展 各种类型 简支结构及先简支后连续结构由于其施 工方便 技术成熟被广泛采用 板式橡 胶支座更是被普遍采用 但由于支座在 桥梁整体结构所占比重小 以及国内认 识不足 往往不被重视 支座虽小作用 巨大 其施工质量好坏直接影响今后桥 梁上部结构使用安全和使用寿命 因此 务必引起高度重视 公路工程从业人员 要切实抓好施工中每道工序 每个环节 的质量控制 确保桥梁的总体施工质 量 延长桥梁使用寿命 降低运营维护 成本 作者单位 邢台路桥建设总公司 前言 钻 挖 孔灌注桩工程从二十世 纪四十年代起开始在西方使用 六十年 代初 钻孔灌注桩基础形式在我国初步 成型 几十年来 这种基础以其造价 低 效果好 速度快等多种优越性得到 了迅猛的发展 在城建 水利 桥梁等 工程中成为下部基础的首选形式 随着 钻孔灌注桩向大直径 高深度发展 孔 壁防护成为钻 挖 孔桩成孔技术的主 要研究课题之一 孔壁防护的主要类型 孔壁防护可以分为两种类型 护 筒和护壁泥浆 护筒按材质又可分为 木护筒 钢护筒和钢筋混凝土护筒 按埋设方法分为挖埋式护筒 填筑式 护筒 围堰筑岛护筒 深水护筒四种 形式 护壁泥浆按用途分为单纯护壁 泥浆和护壁兼悬浮钻渣泥浆两种 按 原材料分为粘土泥浆 膨润土泥浆 按是否添加外掺剂分为掺外加剂型和 不掺外加剂型两种 孔壁防护的重要性 孔壁的防护在钻孔桩成孔过程中 起着至关重要的作用 尤其是孔位处 于地质不良地带和大直径钻孔桩 含 空心桩 成孔情况下所必须采取的技 术措施 护筒可以初步固定桩位 引导钻 锥方向 保证钻孔过程中孔内水位的高 度以形成静水压力 保护孔壁 防止孔 壁坍塌 阻止地表水流入孔内 在挖孔 过程中 还有支哲学家孔口 孔壁的作 用 保证开挖工作的安全 护壁泥浆一般为粘土 或膨润 土 与水的混合物 因此比重大于水 的比重 泥浆静水压力作用可在孔壁 形成一层泥皮 阻止孔外的渗流 保 护孔壁不致坍塌 同时借助于泥浆的 大比重 用以悬浮钻渣 有利于钻孔 作业 另外 稠度 粘度 外掺剂量合 适的泥浆还具有提高钻进速度 延长钻 机寿命 保证孔径顺直 降低钻孔成本 的作用 护筒防护 从护筒的材质分 主要有木护 筒 钢护筒 钢筋混凝土护筒三种 木 护筒由木版制作加工而成 一般加工成 组合式 半圆形或四分之一圆形 便 于在施工过程中的运输 拆卸 同时 木护筒应采取防漏措施 如加工成双层 结构 或加衬油毡 塑料膜隔水层等 木护筒具有轻便 易加工等优点 但不 宜在深水中使用 且耗用木材 周转次 数少 钢护筒与木护筒相比 虽有重 量大 易于变形的缺点 却具有坚固 耐用 周转次数多 节省材料 应 用广泛等诸多优点 为解决钢护筒易 于变形的缺点 可在其外侧焊接加强 肋 以增加其强度 钢筋混凝土护筒 也具有较好的防水性能 可靠自重沉 入土中 在不便拔出重复使用时 可 以作为桩的一部分 与桩基混凝土连 为一体 护筒制作与埋设 护筒应按规范的要求进行制作 埋设或沉入 护筒应坚实 不漏水 其 内径应比桩径稍大 对于护筒的顶端高 度 在采用不同钻孔方法和地质情况不 同时 桥规 对其分别作出了不同的 规定 护筒的底端埋置深度也因旱地 浅水 深水及地质情况的不同而有着较 大的差别 泥浆在钻孔施工中的作用 文 焦银禾 2008年第21期 交通世界 125 11月上 护筒在成孔过程中的作用 护筒在成孔过程中的作用因条件 的不同而不同 护筒在旱地挖孔中的作用 旱地挖孔时 对土质好 直立性 强且孔较浅的情况下 孔口护筒足以防 止孔口坍落 防止地表水侵入 防止杂 物落入井中 不必采用特殊护壁措施即 能高速度低造价的完成成孔过程 在土质松散沙层或软弱的粘性土 层中 要打入钢护筒在井内开挖 护 筒脚最好能进入不透水的粘水层或风 化岩层中 边挖边护直至地质较好地 层中 如地质情况复杂 则要用边挖 边护 也称梯套法 只适用于水泥混 凝土护筒 的方法 其重点是每挖深 1m左右即入入截锥形模浇筑混凝土 护筒 护筒在水中挖孔过程中的作用 水中挖孔在当前的工程实例中较 少 但实践证明是可行的 且在某些 方面还有着一定的优越性 水中挖孔 采用的护筒有钢护筒和钢筋混凝土套 筒 在钢管桩平台将钢护筒打入河底 砂砾石层或风化岩层 再进行挖孔及 混凝土灌注工作 钢筋混凝土套筒法 适用于砂砾夹淤泥的地质情况 在水 流较缓段的河床上筑岛 然后在墩位 处浇筑钢筋混凝土套筒 经抽水降低 水位并由人工在套筒内开挖 然后浇 筑灌注桩混凝土 与套筒形成整体 此法解决了水中挖孔的防护问题 丰 富了水中成孔的施工工艺 尤其适用 于大直径灌注桩工程 护筒在钻孔过程中的作用 钻孔灌注桩施工中 护筒的主要 作用是固定桩位 引导锥头方向 防止 孔口坍塌 防止杂物进入井孔及保持水 头等 一般情况下采用孔口护筒即能满 足施工要求 护壁液防护 护壁液的作用从钻孔的开始一直 延续到灌注桩混凝土的完成 贯穿整个 钻孔灌注桩施工全过程 它既保护钻孔 壁在施工过程中不发生坍塌 又在钻孔 过程中循环搬运钻渣达到清孔目的 原料分类 根据钻孔的深度和地质情况的不 同 钻孔时选取的护壁液原料也不相 同 通常分普通 粘土 泥浆和油田泥 浆两大种类 普通粘土的基本性能是 浸湿 后有粘性 有滑泣感 含砂量应低 于2 遇水能大量膨胀 胶体率不 低于95 具有造浆能力的万分占 20 40 主要用于一般浅孔钻孔 能解决冲击 冲抓及地质情况不复杂的 正 反循环钻孔的孔壁防护 当河床有 浅水或暗流存在时 应加适量的外掺剂 如Na2CO3 以提高泥浆ph值 在南方 湖区 可用亚粘土进行制浆 亦可掺入 Na2CO3 NaOH或加膨润土来提高其 技术性能指标 满足钻孔的需要 油田泥浆的造价相对较高一些 它以优质膨润土为基本原料 加水和碳 酸钠 羟基纤维素 聚丙烯酰胺水溶液 等外掺剂配制面成 有造浆率高 适用 面广等优点 该泥浆可在任意桩长 任 意桩径和任意复杂地质情况下使用而不 发生塌孔 护壁液的调制与选用 泥浆调制原料尽可能选用膨润 土 普通粘土塑性指数应大于25 材 料缺乏时 可用略差的粘土掺加30 的 塑性指数 25的粘土 使用亚粘土时 其塑性指数 15 大于0 1mm的颗粒 6 并不含石膏 石灰或钙盐类化 合物 性能指标仍难满足要求时 则 应加入外掺剂 外掺剂剂量的确定按 JTJ041 2000的规定经试验决定 调制 泥浆粘土用量按下式计算 q vp1 p2 p3 p1 p3 p1 t 式中 q 每 m 3泥 浆 所 需 的 粘 土 质 量 t v 每m 3泥浆所需的粘土体积 m3 p1 粘土的密度 t m3 p2 要求的泥浆密度 t m3 p2 vp1 1 v p3 p3 水的密度 p3 1 t m3 钻孔前 应根据不同的孔深 孔 径 地质情况 钻机类型 结合工程进 度 质量要求 钻孔成本等具体问题综 合考虑 选用合适的护壁材料 以达到 经济 快捷 安全的目标 泥浆的净化 整个钻孔过程 也是钻渣不断清 出孔口的过程 如果钻渣不能及时清 出 势必影响钻进的速度 因此 泥浆 的净化是钻孔中的关键环节之一 一般 情况下 应设置泥浆坑 沉淀池 用泥 浆泵实现循环 水中钻孔作业要设置专 用的泥浆船 或在工作平台设足够的泥 浆桶 有条件的可用专门泥浆净化器进 行专业作业 钻孔完毕后 应根据规范的要求 进行清孔 抽换孔内的泥浆 以减少孔 底的沉淀 清理完毕的桩孔 其技术指 标应满足规范的要求 注意事项 护筒的埋设因河订地质的不同 钻孔方法的不同而有着不同的要求 施 工时应区别对待 护壁液 泥浆