大直径钻机的选用与PHP泥浆选配

1、大直径钻机的选用与PHP泥浆选配 1 、 前言 钻孔灌注桩是我国桥梁桩基施工中一项应用十分广泛的基 础形式，随着我国经济快速发展以及国家对基础建设投资力度的 加大，近年来我国桥梁事业发展迅猛， 工程的建设规模不断刷新， 海上大直径超长灌注桩应用也不断扩大， 对桩基施工的技术和质 量要求不断提高。 其中，钻机的选型与泥浆配置尤为重要。 2、工程概况 瓯江特大桥位于瓯江下游， 起于永嘉县礁下村近瓯江东岸小 山头， 止于温州仰义乡十里村近瓯江西岸太山山头。 主桥结构为 (135+225+120n)三塔四跨矮塔混凝土上斜拉桥，采用塔，梁， 墩固结体系。 栈桥全长756.7m，按8#、9#桥墩之间的通航

2、孔为界，分为 永嘉段和鹿城段，其中永嘉段栈桥桥起于 K2+498.5，终于8#桥 墩处K2+780.75，全长282.25m；鹿城段栈桥起于9#墩处 K2+987.25，终于河岸处K3+461.70，全长474.45m。全桥共设支 栈桥 12 道。 主墩采用分幅设置， 承台为整体圆端承台， 其承台基础为钻 孔灌注桩基础， 每个墩位设置 24 根桩，桩径 2.0m , 采用水下 C35 混凝土，全桥设主墩 2 个(我方施工鹿城段 9#主墩)。 3、主要机械设备 针对主桥钻孔桩直径大，钻孔超深，卵石土地层厚度大、混 凝土灌注强度高的工程特点，并结合我公司近几年的工程实践， 选定ZJD4000和ZJ

3、D3500型号全液压回旋钻机用于主墩钻孔桩施 工。 钻机配置双环四翼刮刀钻头， 适合于松散土层中钻进。 钻杆 为正循环和气举反循环两用钻杆， 气举反循环施工时， 钻具均设 有两个空气混合室（即风包钻杆），并配备 1 台 17.0m3/min 和 一台 10m3/min 的空压机。 全液压回旋钻机的工作原理是由动力头驱动钻杆， 钻杆带动 钻头回转钻进， 采用急流高压空气反循环的排渣方式， 其动力传 递为：电动机f液压泵f液压马达f动力头。 （1）钻机的主要性能参数 ZJD4000/350 反循环凿岩钻机性能参数 名称 单位 规格（ ZJD4000/350） 钻孔最大直径米（Z 4 钻孔最深深度

4、米 150 最大提升力 吨 T 220 机架导向架倾角 度 25 动力头倾角 度 45 钻杆吊机 吨 T 2 动力头行程 米 4.15 动力头转速及扭矩 转/分05 吨?米(Max) 35 转/分 515 吨 ? 米 (Max) 15 钻杆规格 毫米(Z 406 X 30 X 3000 电源 3 相 380V50HZ 总功率 千瓦 360 整机尺寸 米 5.56 X 5.7 X 7.785 ZJD3500全液压钻机技术性能表 主 要 项 目 单 位 参数 4.0 钻孔直径 岩层(T cw 120Mpa) M 2.0 岩层(T c0.074 除砂效率() 90总功率(kw) 48 重量(kg)

5、3700 外形尺寸(m) 3.45 X 2.25 X 2.8 4、施工泥浆的拌制 本工程施工用水采用周围塘河淡水水， 使用不分散、 低固相、 高粘度的PHP泥浆。 ( 1 )泥浆的原材料、配合比及性能 制备泥浆的原材料 膨润土 制浆选用的膨润土应具有相对密实度低， 粘度好、含沙量少、 失水率小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、 钻进率高、造浆能力大等优点，质量等级为二级标准。 水：采用拟建区附近支流河或塘河淡水。 碱粉：工业碳酸钠（Na2CO3 ,其作用是可使PH值增大到 10，从而增加水膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水 量。同时，其另一功能是提供 Na+,对钙土进行改

6、性处理。 PAM CMC为高分子聚合物，分子量 15001800万，既可单 独拌制泥浆，又可作为膨润土泥浆中的掺加剂， 提高泥浆的粘度， 降低含砂率。 在正式开钻前根据确定的原材料进行配合比验证及优化试 验，最终确定的配合比作为施工过程中的指导配合比。 典型桩基 （第一根） 施工过程中根据实际情况再进行调整， 确定各地层最 适合的施工配合比， 此配合比作为其余工程桩基施工的指导配合 比。 （ 2）各地层钻进时的泥浆建议配合比性能指标如下： 各地层施工泥浆建议配合比性能指标一览表 钻孔 方式 地层情况 相对密度 粘度（ s） 含砂率 （） 胶体率（） 泥皮厚 （mm/30min） PH 值 正循

7、环 一般地层 1.05-1.20 16 22 4 8 96 96 95 3 8 -10 易坍地层 1.08-1.15 18 28 95 3 8 -10 卵石土 1.15-1.20 2035 95 3 8 -10 注：本工程钻进成孔泥浆制配性能指标按反循环易坍地层控 制。 （3）泥浆的制配和循环 制浆设备的选取 制浆设备采用空压机或自制的泥浆搅拌机。 利用泥浆搅拌机 搅拌淡水、膨润土、外加剂等混合物制造泥浆。 泥浆的制配和循环 泥浆的技术性能指标 泥浆的指导配合比反循环易坍地层的性能控制指标， 各阶段 泥浆性能指标细分见上表 （表中循环再生泥浆比重较初始制配泥 浆比重有所增大）。 泥浆制配在泥浆

8、搅拌机内根据表 6-2-1 配合比进行。 开钻后 根据桩孔内地质情况将制配好的泥浆按需补充至护筒内， 起动泥 浆循环系统开孔钻进。 并对护筒底口进行泥浆护壁及封堵， 确保 护筒底口稳定、密实。当满足反循环钻进条件的情况时，开动空 气压缩机，孔内泥浆经汽化后经由钻具和泥浆管进入泥浆净化 器，通过净化器使直径大于 0.074mm以上的颗粒从泥浆中分离出 来, 净化后的泥浆通过循环系统反回到施工孔内，形成一个完整 的循环回路。 在泥浆循环过程中， 定时对孔内以及循环池出口处的泥浆进 行检测， 根据检测结果对泥浆性能指标进行调整， 直到循环泥浆 满足上表气举反循环泥浆控制标准。 卵石层和岩层的钻进， 泥浆的消耗量很大， 但其自身的造浆 能力基本没有， 而人工造浆的成本较大， 因此泥浆合理的回收利 用可大大降低施工成本。 灌注混凝土过程中溢出的可回收使用的 泥浆，排至未施工的护筒内储备。 而质量较差的不能回收利用的 泥浆则排至废泥浆池中， 然后输到指定地点处理后排放， 保证施 工现场清洁，并确保海洋环境不造成污染。 （4）施工中应注意的问题 由于本地层的自造浆能力差， 必须严格控制泥浆质量， 做到 定时检测，及时添加新鲜浆液或 PAM（CMC及纯碱，改善泥浆 的稳定性； 由于施工中泥浆的各项指标均比较高，因此： 施工过程中应 加强对泥浆的检测控制； 置换的泥浆必须经沉淀、排渣、检测