新型钻孔护壁液施工技术

李晓斌

(陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000)

随着国家经济建设快速发展，国内高速铁路、公路及城乡改造工程日趋增加，旋挖钻孔桩已遍地开花。由于地层的复杂性，在实际施工中也带来不少困难，特别是在旋挖机钻孔中塌孔超方、埋钻埋杆、孔内沉淀大、清孔时间长等情况给整个施工进度带来了困难。在国内的钻孔桩施工中，通常采用膨润土泥浆护壁法。膨润土泥浆护壁法在施工中价格便宜、施工工艺成熟，但是它在成孔以后的沉渣不易控制，且在砂质地层清孔时间比较长。目前，在国外的钻孔桩施工中，大多采用Bore Pac－顺帮泥浆护壁液，此方法在施工中沉渣容易控制，桩身质量能得到保证，清孔时间较短，提高了工效。

郑(州)西(安)客运专线新建双线渭南段渭南渭河特大桥［1］，也称关中特大桥。考虑到全管段内钻孔桩的数量大和工程的工期压力，在钻孔桩施工中引进了国外的先进技术，采用了Bore Pac－顺帮护壁液。

1 工程概况及地质情况

郑西客运专线渭南渭河特大桥，桥梁全长79.86 km。工程的起止里程为DIIIK391+500～DIIIK415+500，全长22 km。共计桥跨为539孔，钻孔桩的数量约5800根。桩径有1.25m、1.5m和1.8m三种，孔深在47～59m之间。钻孔桩的数量大，且孔深基本都在50m以上。该客运专线设计时速在350 km/h，对桥梁的各项指标要求很高［2］。

沿线所经地区地层以第四系全新统、上更新统、中、下更新统为主，厚度大于200m。全新统主要有冲积粉质黏土、粉土、砂质黄土和黏质黄土、细砂、中砂、粗砂等局部河床和阶地上有卵石土出露，个别滑坡处常分布有滑体堆积物黄土、碎石土、块石等。特殊岩土主要为湿陷性黄土、松软土、膨胀土、人工填土、饱和软黄土等。

线路走行于渭河盆地平原，不良地质现象主要有冲沟内的一些坡面变形，如滑坡、错落、坍塌、地面溜坍。拟建场地地下水位埋深2～10m，受季节影响，水位变化幅度为2～4m。在20m深度内有饱和粉土及饱和松散的粉细砂、中砂、粗砂为可液化地层。在这种地质条件下，钻孔桩施工采用Bore Pac－顺帮泥浆护壁液有较好的护壁功能［3］。

2 Bore Pac－顺帮泥浆特点

Bore Pac－顺帮泥浆在国内使用得较少，其特点为:(1)造浆设备简单，容易操作;(2)浆液的可控性好，容易掌握;(3)浆液的渗透能力强，凝结力高，沉渣少;(4)钻进速度快，成孔的时间短，不容泥、砂，能使泥、砂迅速沉降到孔底，便于捞渣清孔;(5)回收利用率高，节约施工成本;(6)是环保产品，浆液对地下水和环境无污染，经简单处理后可直接排放;(7)在钻孔过程中孔内不能缺浆，缺浆容易造成塌孔，而且塌孔后不容易处理;(8)顺帮一次性投资较大，比膨润土的价格要贵。

3 施工技术

3.1 事前质量控制［4］

(1)挖泥浆池。泥浆池不宜过大，两个泥浆池大概60m3左右，一个是存储泥浆用，另一个是存储清水以备停电用来造浆。(2)配置泥浆前，使用pH试纸测试配置水源的pH值。(3)根据具体情况来决定添加纯碱的量(一般为每1m3浆液掺碱0.5kg左右，具体的添加量根据现场pH测试结果确定)，将泥浆的pH值调节3到8～10即可。(4)需准备好一台3m以上功率的空压机(电或者柴油空压机)，在配浆过程中，不能停止空压机运转，配好泥浆后，空压机至少要保持2 h以上的工作量方可开工使用泥浆。

3.2 事中质量控制

(1)在开钻前必须经过实验人员对泥浆进行检测，各项指标达到要求后方可开钻。采用马氏漏斗法对泥浆进行检测，检测结为:黏度，55 s;密度，1.01 g/cm3。(2)在钻进过程中，孔内泥浆的液面不得低于护桶高度的1/2位置。钻机操作人员在钻头出入孔口5m深度时提、放钻头做到轻提、轻放，这样能有效避免塌孔事故的发生。在钻孔后期，即离设计孔深2～3m处，应适当放缓钻进速度，这样能有效彻底清除孔中的沉渣。

(3)孔钻成后，放置60～90min，然后下钻头轻轻捞取沉渣。用测绳测量孔深达到设计求后，方可下钢筋笼。

(4)钢筋笼宜分段加工制作，连接时应按50%的钢筋接头错开焊接。对钢筋笼立焊的质量要求要特别加强检查控制。

(5)钢筋笼每一道加强箍筋上都有内十字撑，防止在运输过程中变形。如果发现变形的钢筋笼要及时的校正。钢筋笼入孔时，应保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放。严禁强制性下放钢筋笼，造成钢筋笼变形或孔壁坍塌;或者是挂坏孔壁造成较厚的沉渣，给清孔造成很大的麻烦。每一节钢筋笼下到位以后，都要对孔深进行测量，以防沉渣超标。

(6)下导管前，对孔深进行测量，观察沉渣厚度;务必检查好导管的密封性，将导管的法兰拧紧。因为顺帮泥浆属于密度与水差不多的泥浆，泥浆易渗漏到导管内，避免因为导管漏水而造成质量事故的发生。

(7)钻机的工作人员要时刻注意保持泥浆面的高度，要及时给孔内补浆，还需要经常测量钻头的直径，必须保证钻头的尺寸不得小于设计孔径，但尽量避免扩孔。

3.3 孔口处理注意事项

(1)由于孔口的钻屑回流会增加泥浆中的絮状沉渣量，所以孔口清洁对保证施工速度及成桩质量相当重要。可适当提高孔口的护桶高度，使护桶口高出地面30～60 cm，同时做好孔口的回收处理，这样就可以保证以清出孔的钻屑不会回流入孔中，可极大减少孔内絮状沉渣的产生。

(2)在抛弃孔中的钻屑时，尽可能让钻屑远离孔口，这样，钻屑不至于回流到孔口附近，保证施工环境的整洁，也便于孔口观察及进行泥浆处理。

3.4 泥浆的回收和处理［5］

(1)浇筑混凝土时，应及时回收泥浆。由于混凝土会污染泥浆体系，所以最下面与混凝土接触的1m左右的泥浆不得回收，避免混入泥浆中，导致泥浆体系性能产生变化。

(2)在工程施工结束后，可以在泥浆池/箱中添加适量的强氧化剂，同时通过空压机鼓气系统将泥浆混合均匀，静止片刻。泥浆就会被降解，黏度逐渐降低直至清水状态，待泥浆完全降解后，即可直接排放。

4 结束语

由于Bore Pac－顺帮泥浆护壁液的施工技术能够比较容易被控制，并且施工过程中操作简单，工人容易掌控，施工质量较高，大大的提高了工作效率。是对现有泥浆护壁技术的一次较大革新，可以推广使用。

［1］ 周志彰．在复杂地层中钻进的护壁堵漏［J］．探矿工程(岩土钻掘工程)，1981(4)

［2］ 赵铭琪，吴恒，李炳平，等．应用高渗透恢复率泥浆冲洗液取代清水钻进工艺的研究［J］．水文地质工程地质，1990(6)