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摘要：本文介绍了泥浆比重在钻孔灌注桩成孔、钢筋笼安装、混凝土灌注及处理桩施工中的重要性及相应技术处理措施。
关键词：钻孔灌注桩 泥浆比重 变化 处理桩施工
1、引言
随着我国建筑事业迅速发展，钻孔灌注桩施工工艺被广泛应用于高层建筑、公路及铁路桥梁、地铁车站、港口码头等工程基础领域，具有承载力能力高，施工方便，工期短，造价低，施工时无振动、无地面隆起或侧移，对周边建筑物危害小，使用范围大，适用于各种地质条件。
钻孔灌注桩在施工时，严格控制泥浆比重指标是保证钻孔灌注桩施工质量的关键，泥浆比重控制指标是随着地质情况和施工工序不同而变化的，施工中应随时对孔内泥浆比重进行检测，在工程实践中，往往由于施工人员对泥浆比重控制指标重视度不够，施工中出现坍孔、清孔不彻底、堵管、桩身夹层、断桩等质量事故，本文对泥浆比重指标在钻孔灌注桩施工中的重要性作一些分析。
2、钻孔灌注桩的泥浆的作用
泥浆的主要性能有:泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率、失水率和酸碱度等。每一个性能的变化都直接影响着孔壁稳定、钻孔速度、预防混凝土灌注事故发生等问题，其中最主要的是泥浆比重指标。钻孔泥浆是由水、粘土(或膨润土)和外加剂组成，由于泥浆比重大于水的比重, 在成孔过程中最主要的作用是维护孔壁稳定,维持钻孔—地层间的力的平衡, 隔断孔内外渗流，携带和悬浮钻渣, 避免在钻孔底部堆积等作用，另外还有润滑和冷却钻头的作用。而泥浆的最大特点是:循环过程中在压力差作用下能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁,在循环停止时,泥浆能很快转为溶胶状而悬浮岩屑,防止岩屑过多的沉淀而引起孔内事故。
3、泥浆比重在钻孔过程中的控制
在钻孔施工过程中，多为松散，易坍塌地质，泥浆的主要作用是护壁、循环排渣，根据施工经验，一般地层的泥浆比重控制在1.1g/cm3——1.2g/cm3之间，当遇到砂层或易坍塌地层，可适当增加泥浆的比重，但要控制在1.3g/cm3——1.5g/cm3之间。泥浆比重过小会造成孔壁易坍塌、排渣能力减弱，钻渣沉淀在孔底，成孔困难；如果泥浆比重过大，泥浆的粘性、凝塑性增大，使钻头和孔壁之间的阻力增大，降低在钻机的施工速率，增加了施工成本。因此，在钻孔施工过程中要随时检测泥浆比重值，确保在控制范围内，如有偏差应及时采取措施调整。
4、泥浆比重在钢筋笼安装施工中的控制
根据钻孔灌注桩施工工艺流程，桩基成孔后进行首次清孔，然后安装钢筋笼，安装钢筋笼时的泥浆比重应控制在1.15-1.20以内，如果一次清孔不彻底造成孔内比较多的大小泥块，当泥浆比重过大时，这些泥块会挂在钢筋笼上或者悬浮在泥浆中，开始浇灌混凝土后，有一部分泥块夹到桩身中（严重时会造成桩身完整性缺陷），一部分夹着钢筋笼，造成钢筋笼上浮，严重的情况是将整个钢筋笼顶变形，抱箍住导管，造成这个根桩浇灌失败，只能重新钻孔或者废桩。泥浆比重过小，泥浆的护壁作用力相应减小，如吊装钢筋笼时操作不当，易使钢筋笼碰撞孔壁，即使轻微振动也可能致孔壁泥块脱落，严重时会发生孔壁坍塌现象，因此在钢筋安装时，必须控制好泥浆比重指标，保证钢筋笼正常施工完成。
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5、泥浆比重在灌注过程中的控制
混凝土灌注原理主要是利用导管内底口内部混凝土压力大于导管底口外混凝土压力，导管内混凝土排出顶升管外混凝土。孔深相同的情况下，导管底口外部压力主要由泥浆比重大小决定，而且泥浆比重值始终是在变化的，随着混凝土不断的灌注，孔壁泥皮会被挤入泥浆，致使泥浆比重不断增大，如在灌注过程中超过一定值时，导管底口外部压力大于导管底口内部压力，混凝土不能正常排出，致使导管堵塞，混凝土灌注施工中断，损失惨重。因此，灌注时泥浆比重是一项非常关键的检测指标，一般控制在1.03g/cm3——1.1g/cm3之间，对冲击成孔的桩，清孔后的泥浆比重可适当放大，但不要超过1.15g/cm3。
6、泥浆比重在处理桩施工中的控制
钻孔灌注桩在施工中，因施工工序较多，地质情况复杂，钻孔及灌注施工均是在地面以下进行，如施工操作不当，难免发生质量事故，如不能及时发现，混凝土灌注后经检测，不符合设计规范要求，必须作废桩处理。在处理桩位置重新施工工艺中，泥浆比重的控制指标更为关键。
某央企承建的高铁项目中有一根直径1.5m桩基，桩长55m，混凝土灌注后经超声波检测发现桩身在38m处有横向裂隙，判定为断桩，必须重新施工该桩基。参建单位经过讨论对该桩基质量事故制定了处理方案，在原桩位采用冲击钻重新钻孔施工，然后按照桩基常规施工工艺进行，冲孔——首次清孔——安装钢筋笼——安装导管——二次清孔——灌注混凝土。在每道工序施工时，对孔底沉渣厚度、泥浆性能、混凝土性能等质量检测指标都严格检查，均达到规范要求，灌注过程中导管埋深按规范要求控制在2-6m内，但当混凝土灌注至桩顶22m处发生堵管现象，施工单位采用“二次下管”的处理方法，但因时间过长，混凝土灌注失败。
事故发生后，建设单位组织监理单位、设计单位、施工单位等技术骨干对本事故召开论证会，经充分讨论，采用排除对比的分析方法，结合本次施工过程及处理桩施工特点，判断造成事故的原因是泥浆比重在灌注过程中变大速率过快，泥浆比重过大对导管外的混凝土上升造成大的阻力，降低了导管内排出混凝土的能力，使混凝土在导管内被挤密堵塞。
为什么处理桩灌注施工中泥浆比重会如此变化之快呢？论证会上对处理桩与新桩施工作了对比分析，得出以下结论：一、孔内泥浆中含有大量的水泥颗粒，在泥浆循环清孔时，这些水泥颗粒处于悬浮于泥浆中，泥浆循环清孔结束后，由于水泥颗粒比重大于泥浆的比重，随着灌注时间的持续，水泥颗粒会逐渐下沉，下沉过程中会造成孔内下部泥浆比重大于上部泥浆比重，致使导管底口外部压力增大，达到一定值时，管内混凝土不能排出造成堵管。二、原桩灌注后考虑充盈系数，桩身直径大于设计桩径8—10cm，采用冲击钻成孔施工时，冲击钻头直径与设计桩径一致，施工时冲击钻不能将原桩混凝土完全冲掉，在孔壁上会留下一层厚度不均匀的混凝土残渣，混凝土灌注时对孔壁多次冲刷，随着灌注时间的持续，孔壁上的混凝土块或孔壁泥皮会陆续散落在新灌混凝土表面，混凝土水泥颗粒或泥土渗入泥浆液体中，致使泥浆比重显著增大，导管外上部压力增大，达到一定值时，管内混凝土不能排出造成堵管。
针对事故原因，制定了处理方案：一、严格控制泥浆比重，在灌注前将泥浆比重控制在1.07g/cm3——1.15g/cm3之间。二、严格控制混凝土性能，确保每车混凝土灌注时各项检测指标合格。三、准备一定数量的烷基笨磺酸钠（阴离子表面活性剂），加量按照泥浆重量的0.1——0.5%，在灌注过程中如发现导管内混凝土下沉较慢，泥浆比重偏大，适当加入活性剂来降低泥浆比重。施工单位根据制定的处理方案，再次对此桩基重新施工，最终顺利浇筑完成，经检测符合设计规范要求。
7、结束语：泥浆比重在钻孔灌注桩施工中极为重要，从钻孔开始到混凝土灌注结束贯穿整个施工过程，泥浆比重值也在不停的变化，且在不同的施工环节泥浆比重的控制参数也不同，施工中必须高度重视，随时检测，确保泥浆比重值在规范要求的控制范围内。
参考文献：
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）
《城市道桥与防洪》 第4期 2002年12月
论文作者:孟宪访
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/11
标签：泥浆论文; 比重论文; 混凝土论文; 钻孔论文; 导管论文; 钢筋论文; 桩基论文; 《防护工程》2018年第23期论文;