泥浆分层对大直径超深钻孔灌注桩的影响及应对措施
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摘 要：随着大直径超深钻孔灌注桩在特大型桥梁施工中的广泛应用，人们对钻孔灌注桩的质量要求也越来越高。本文着重分析泥浆分层对大直径超深钻孔灌注桩钻进、清孔以及混凝土浇注过程中的影响并提出有效的应对措施。
关键词：泥浆分层 钻孔灌注桩 影响及应对措施
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0063-02
1 泥浆在钻孔灌注桩中的作用
钻孔泥浆一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比配制而成，具有悬浮钻渣、冷却钻头、钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔等作用。泥浆的优劣是影响钻孔灌注桩质量的重要因素。
2 大直径超深钻孔灌注桩泥浆分层原因分析
优质泥浆是以一种类似于固溶胶的形态存在，其中的土壤颗粒在不停地做布朗运动，与重力作用相同时便形成沉降平衡的状态。故优质泥浆是一种均一、稳定的混合物，具有很好的悬浮力，易于排渣和清孔。在大直径超深钻孔灌注桩中，劣质泥浆往往由于比重、含砂率、粘度、胶体率等各项指标达不到要求，从而出现土壤颗粒沉降造成的泥浆分层现象，对钻进效率、清孔质量等造成不利影响。
3 泥浆分层对大直径超深钻孔灌注桩的影响
3.1 泥浆分层在钻进过程中的影响
钻孔灌注桩一般采用螺旋钻头或冲击锥等机械成孔，或用旋转机辅以高压水冲成孔，常用正循环回转法，反循环回转法、潜水电钻法、冲抓锥法、冲击锥法等。钻进过程中，一般采用较大的泥浆比重，以获得较大的泥浆悬浮力，有助于钻进过程中的排渣和进尺。在大直径超深钻孔灌注桩的钻进过程中，泥浆分层会造成孔内上下泥浆浓度不均，桩底部分泥浆浓度过大，从而严重影响进尺效率，甚至还会出现粘锥、卡锥等现象。
3.2 泥浆分层对成孔后清孔的影响
大直径超深钻孔灌注桩成孔后，一般采用二次清孔法进行清孔。第一次清孔常用正循环换浆法排除粗渣，若泥浆分层会降低泥浆悬浮力，从而影响清孔效率，延长清孔时间。此外，上层泥浆比重太低，还会降低静水压力，可能发生坍孔等事故。第二次清孔常采用气举反循环抽浆法清除孔底沉渣，若泥浆分层会造成泥浆浓度不均，底部过于黏稠，引起泥浆管堵塞等现象，从而延误清孔时间，影响清孔效率。
3.3 泥浆分层在灌注混凝土过程中的影响
在大直径超深钻孔灌注桩的灌注过程中，由于泥浆分层，会造成翻浆困难，从而使灌注桩出现混凝土密度不均、蜂窝、空洞、泥浆夹层等现象，严重时会造成导管堵塞，从而引起桩身截面断裂等严重的质量事故。
4 应对措施
4.1 制备优质泥浆
大直径超深钻孔灌注桩对泥浆的性能要求较高，通常采用塑性指数大于25，粒径小于0.005 mm，且黏土颗粒含量大于50%的黏土，通过泥浆搅拌机或人工调和制备而成。此外，泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料等综合确定。在地质情况复杂，覆盖层较厚的地区进行钻孔施工时，宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆，此泥浆具有不分散、低固相、高粘度的特点。
4.2 控制泥浆指标
控制大直径超深钻孔灌注桩的钻进效率、清孔质量，混凝土灌注质量的关键在于控制泥浆指标，其性能指标可参照表1选用。
4.3 正反循环组合清孔
4.3.1 钻进过程中正循环清孔
正循环是以U形管原理为依据，将泥浆通过钻杆或者皮管引入桩底，利用压强差将孔底钻渣悬浮至桩顶排出。大直径超深钻孔灌注桩在钻进过程中，宜采用正循环换浆法清孔，使泥浆保持一定的均一性和稳定性，降低泥浆分层现象，提高泥浆护壁能力和悬浮能力，以便获得更好的进尺和排渣效果。正循环换浆法见图1。
4.3.2 成孔后第一次清孔
成孔后第一次清孔，宜采用正循环换浆法，可以排出粗渣，同时调节泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等各项泥浆指标，使泥浆保持一种比较均匀的状态，为第二次反循环清孔创造有利条件。
4.3.3 成孔后第二次清孔
成孔后第二次清孔，宜采用气举反循环抽浆法。该方法是一种通过空压机和风管在排渣管（导管）一定深度位置注入压缩空气，使压缩空气与导管内的泥浆混合后形成气、液混合物，从而导管内泥浆与导管外的孔内泥浆形成相对负压，使得风管内的气、液混合物在负压下向风管口流动，在导管底口产生“吸力”，将孔底的钻渣和泥浆抽出孔外，滤除钻渣后的部分泥浆再循环回流至孔内，同时补充新制泥浆的清孔工艺。采用气举反循环抽浆法应注意保持桩内水头，防止输浆皮管爆裂后桩内水头迅速降低而引起的坍孔事故。气举反循环抽浆法见图2。
5 结语
大直径超深钻孔灌注桩的质量控制是特大型桥梁施工的关键控制点之一，泥浆分层不仅会影响钻进效率、清孔质量和混凝土浇注质量，严重时还会导致坍孔事故的发生。在大直径超深钻孔灌注桩的施工过程中应采取制备优质泥浆、控制泥浆指标、正反循环组合清孔等有效措施避免泥浆分层现象，为大直径超深钻孔灌注桩的质量提供保障。
参考文献
[1] JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2000.
[2] 王晓亮.浅析泥浆护壁灌注桩[J].企业技术开发，2012.