聚合物泥浆与普通泥浆在桥梁桩基础应用比较浅析

王均福+张永昌+孙浩正

【摘要】目前，我国对公路工程建设方兴未艾，新技术应用势在必行。笔者根据多年来工程桥梁桩基础施工经验，今简单整理如下，与读者共飨。

【关键词】桥梁工程；桩基础；聚合物泥浆

【Abstract】At present， the construction of highway engineering in our country， the application of new technology is imperative.The author according to the experience of the bridge pile foundation construction for many years， this simple arrangement as follows， to share with readers.

【Key words】Bridge pile；Foundation；Engineering；Polymer mud

1. 导言。

聚合物泥浆比普通泥浆在桥梁桩基础应用中有许多优势。

2. 聚合物泥浆在桥梁桩基础应用分析。

2.1对于大直径桩、超长桩在桩基成孔过程中，为提高排渣效率、保证孔壁质量、控制沉淀层厚度，建议采用高性能泥浆。工程中常用的优质高性能聚合物泥浆是PHP泥浆，PHP泥浆又称聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆。它是通过在采用膨润土作为原料的基浆中加入PHP胶体制成的，PHP泥浆的制作材料主要为膨润土、聚丙稀铣胺、纯碱和火碱。

2.2聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，能很好地絮凝钻渣和劣质土，可以降低液体之间的摩擦阻力。聚丙烯酰胺的突出功能是使泥浆具有触变性，保持不分散、低固相、高粘度的性能，其掺用量为泥浆体积的0.003%。

2.3膨润土具有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积的8～20倍的水而膨胀至30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，它和泥沙等的掺和物具有可塑性和黏结性，有较强的阳离子交换能力和吸附能力。膨润土是泥浆胶体质的主要来源，分为钠质和钙质两类，膨润土泥皮薄、稳定性好、造浆率高。

2.4PHP泥浆具有如下特点。

2.4.1触变性好。配置成功的PHP泥浆黏度大，在静止状态时呈凝絮状。当桩基础施工钻头旋转泥浆流动时，泥浆黏度减小，流动性增加，减少了钻头阻力。PHP泥浆的这种触变性能使它能同时满足钻进时阻力小、静止时稳定性好两项要求。

2.4.2比重小、低固相。该泥浆以膨润土为原料，含砂率较低（0%～0.3%），造浆率高。原浆（未经钻进的PHP泥浆）比重小（约为1.02～1.04），能携带较多钻渣，固相泥浆含砂率可达4%。此外，由于比重小，对钻头旋转的阻力较小，因此能提高钻进速率，减小钻机磨损。

2.4.3黏度高。泥浆制作过程中使用PHP特效增粘剂，泥浆黏度很高，因此相应的胶体率高。这样，泥浆胶体在粉细砂、粗砂、砾石土体中形成一层化学膜，封闭孔壁，保持孔壁稳定。

2.4.4成孔后泥皮薄。这是PHP泥浆的一個重要特点，采用这种泥浆后泥皮厚度小于1mm，这也是普通泥浆难以办到的。

2.4.5失水量小。一般而言泥皮厚度与泥浆过滤失水率成正比，该泥浆的底失水率使其具有泥皮薄的特点。

2.4.6不分散。该性能使钻孔后泥浆发生凝絮作用，当一个高分子同时吸附在几个颗粒上，而一个颗粒又可同时吸附几个高分子时，就会形成网络结构，从而使泥浆中的淤泥类细颗粒钻屑进一步变成较大颗粒。

2.4.7经济、循环利用、无毒、无害。聚合物泥浆在桥梁桩基、地下连续墙基础中应用较多。如苏通大桥主桥墩的群桩基础由131根直径为2.5～2.8m、长117.6m的钻孔灌注桩组成，属于大直径、超长桩基础，施工中采用了PHP泥浆，桩基沉淀层厚度为0，在保证桩基础质量控制方面效果良好。

3. 普通泥浆钻孔桩基础应用分析

3.1施工测量（略）

3.2施工准备（略）

3.3场地平整。清除、整平施工场地内的障碍物及坑洼，做好排水设施；做好泥浆池、沉淀池、泥浆沟；备齐各种检测设备。

3.4埋设护筒（略）。

3.5泥浆拌制。钻孔前拌制足够护壁泥浆，控制泥浆粘度为18～22s，相对密度为1.2～1.45，含砂率控制在4%。酸碱度PH值8～11，制浆能力不低于2.5L/kg。

3.6钻机安装和就位（略）。

3.7钻孔作业。桥梁钻孔均采用泥浆护壁施工。

3.7.1钻孔时先开动泥浆泵，待泥浆循环正常后，再起动钻机慢速回转下放钻头至护筒底，轻压慢转待钻头正常工作后，逐渐加大转速和钻压，进入正常钻进。

3.7.2钻进时适当控制进尺，钻孔作业连续进行，并做好纪录。钻孔一次成型；在钻孔排渣、提钻或因故障停钻时，将严格保证钻孔内的水位及泥浆的相对密度和粘度，保证钻孔安全。

3.7.3钻进过程中随时对泥浆进行试验，控制泥浆性能；捞取渣样，做好记录，随时观测土层变化情况；

3.7.4钻进中如果遇到软土或砂土等易塌孔的土层中，利用低速钻进、加大泥浆比重、控制孔内水位等方法施工，防止塌孔。

3.7.5随时检查钻机设备，尤其是钻锥是否摆动过大，钻架是否平稳牢固，防止钻进扩孔；

3.7.6钻孔过程中如出现流砂现象时，及时加大泥浆比重，提高孔内压力或投下粘土块，将粘土块挤入流砂层，加强护壁，堵住流砂；

3.7.7孔身偏斜弯曲时，及时分析原因，进行处理。不严重时，采用在倾斜处吊起钻锥，反复扫孔的方法纠正；偏斜严重、弯孔、梅花孔、探头石出现时，采取回填修孔。

3.7.8发生掉钻时，迅速用打捞叉、钓绳套等工具打捞，任何情况下，严禁施工人员进入没有防护设施的钻孔中处理故障。钻孔全过程在施工日志中进行详细纪录。

3.8清孔及探孔。

3.8.1清孔。钻孔达到设计深度后采用换浆法进行清孔。将相对密度较低的泥浆压入，把孔内的悬浮物以相对密度较大泥浆换出。要确保灌注水下砼前，沉碴不超过容许值0.20m，不得用加深孔底的办法代替清孔。清孔达到质量标准要求时，清孔结束。

3.8.2探孔。当钻孔达到设计深度时，及时对孔径、孔深、偏斜度、泥浆相对密度、孔底沉淀物厚度等进行测定，达到设计与规范后，用钢筋笼测孔器进行检测，能全孔通过，才能下放钢筋笼。

4. 结语。

PHP泥浆在井底沉淀厚度接近于0，普通泥浆护壁，井底沉淀厚度很难低于30cm，甚至为保证沉淀厚度低于30cm要采取二次清孔，耗时耗力浪费资金。因此，聚合物泥浆具有广泛的应用前景。

[文章编号]1619-2737（2017）06-15-526

[作者简介] 王均福，男，职称：高级工程师，1999年7月毕业于西安公路交通大学，山东大学工程硕士，长期从事桥梁工程施工。

张永昌，男，职称：高级工程师，1999年6月毕业于武汉城市建设学院，工程硕士，长期从事桥梁工程施工。

孙浩正，男，职称：高级工程师，2007年1月毕业于南昌航空工业学院，工程硕士，长期从事桥梁工程施工。