泥浆性能指标对钻孔灌注桩质量的影响

摘 要：通过对泥浆在成孔、浮碴和灌注水下混凝土等关键环节性能指标影响机制进行深入研究，可为优化钻孔灌注桩施工工艺，提高工程质量和安全性提供理论支持。系统分析泥浆性能指标对钻孔灌注桩质量的影响机制，探讨影响因素和关键环节，提出相应的改进策略和措施，从而为提高钻孔灌注桩质量、保障工程安全性提供实用性建议。

关键词：泥浆性能指标；钻孔灌注桩；质量影响

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）09-0123-03

收稿日期：2024-04-20

作者简介：储明杰（1989—），男，湖北随州人，本科，工程师，研究方向：工程检测。

0 引言

钻孔灌注桩作为一种重要基础工程结构，在建筑和土木工程领域得到广泛应用，其质量的好坏直接影响着工程稳定性和安全性。而泥浆作为钻孔灌注桩施工中的重要原料，其性能指标对钻孔灌注桩质量起着不可或缺作用。随着工程质量和安全要求不断提高，研究泥浆性能指标对钻孔灌注桩质量的影响成为一项重要课题。

随着对工程质量和安全要求不断提高，钻孔灌注桩的施工质量也越来越受到关注。在钻孔灌注桩施工过程中，泥浆被用作重要原料，在成孔、浮碴和灌注水下混凝土等环节中发挥着至关重要的作用。泥浆性能指标直接影响着钻孔灌注桩质量和工程的稳定性，因此对泥浆性能指标对钻孔灌注桩质量的影响进行深入研究具有重要意义。

1 研究背景

泥浆性能指标是对成孔过程的影响是关键因素。研究表明，钻井泥浆黏度、密度、过滤损失等特性直接影响钻井作业的稳定性和效率，正确选择和维护钻井泥浆，对于防止钻孔坍塌和确保钻井作业顺利进行至关重要。

钻井泥浆的密度对防止浇筑过程中混凝土浮力起着至关重要的作用，可导致浮动压载问题，有效控制泥浆密度可避免这一问题，确保钻孔桩完整性。

泥浆性能指数，特别是过滤损失率，是防止水渗入混凝土混合料的重要参数。保持适当泥浆性能有助于防止混凝土强度和耐久性，导致更高质量的钻孔桩施工，关于泥浆性能指标与钻孔桩施工质量之间关系文献研究强调适当的泥浆管理和质量控制措施对确保钻孔桩稳定、耐用、高质量重要性，研究人员继续探索和研究该关系，以提高钻孔灌注桩施工实践的效率和有效性[1]。

2 泥浆性能指标对钻孔灌注桩质量的影响分析

2.1 成孔过程

泥浆密度会影响钻头有效进行钻井过程能力，适当的泥浆密度确保钻头具有良好的承载能力，允许高效和顺利钻井作业，还有助于减少钻头上的磨损，并有助于保持在开挖过程中孔壁的稳定性。泥浆黏度影响其流动和润滑性能，从而影响钻井效率和孔的稳定性，合理的黏度有助于减少钻头磨损，防止孔壁中的稳定性问题。

过多的含砂量会增加钻头磨损，导致孔壁不稳定，并可能导致坍塌，通过有效地管理含砂量，可降低侵蚀风险，保持开挖过程中孔壁完整性。在钻孔桩施工的成孔过程中，确保适当的泥浆密度、粘度和含砂量对于优化钻井作业、减少设备磨损、防止孔壁稳定性问题至关重要，对该因素正确管理有助于提高钻孔桩的整体质量和耐久性。

2.2 浮碴

在钻孔灌注桩施工中，若钻井渣悬浮在泥浆中，随着钻井过程而流动，就会出现浮渣。该现象会对钻孔灌注桩质量和完整性产生负面影响。通过保持合理的泥浆性能指标，施工队可有效减少浮砟的发生。适当泥浆特性，如粘度、密度和过滤特性，可有助于控制钻井泥浆的流动和行为，最大限度地减少钻井渣悬浮和运输，悬浮钻渣的存在会导致桩内材料分布不均匀，影响其稳定性和承载能力。通过优化泥浆性能指标，减轻浮载现象，施工队可提高钻孔桩整体质量和结构完整性，强调泥浆管理和质量控制措施在确保钻孔桩施工成功和持久方面的重要性[2]。

2.3 灌注水下混凝土

在钻孔桩施工水下混凝土注入过程中，混凝土分布具有适当性能的高质量泥浆可促进混凝土在桩孔内充分分布，适当泥浆特性，如粘度和密度，可支持混凝土的流动，并确保它完全填补桩孔内的空隙。施工队在水下混凝土注入过程中使用优质泥浆，可提高桩体完整性和粘聚力，用适当泥浆性能支撑的桩孔适当地填充混凝土，可形成更强、更耐用的钻孔桩结构，减少桩内出现缺陷或弱点可能性。

在混凝土灌注过程中使用高质量泥浆，有助于最大限度地减少桩缺陷的发生，确保混凝土在桩孔内得到充分的支撑和分布，获得良好的泥浆性能，有助于防止诸如空隙、间隙或混凝土分布不均匀等问题，该问题可能会影响钻孔桩质量和性能，泥浆性能指标对钻孔桩施工中水下混凝土灌注具有重要的影响。通过保持高质量的泥浆，施工队可促进混凝土成功浇筑，提高桩体的完整性，减少缺陷发生，最终有助于钻孔桩结构的整体质量和耐久性。

3 基于泥浆性能指标提高钻孔灌注桩质量的策略

3.1 原材料的选择与配比

通过原材料的选择和比例来提高钻孔灌注桩质量，进行详细的数据分析和调整，以优化泥浆性能指标，针对本项目特点，精心选择符合地质条件、土壤组成和现场施工要求的原材料。在选择过程中，充分考虑预期的钻井环境、土壤含水量和项目规范等因素，确保所选原材料能够满足施工需求。

膨润土作为泥浆主要成分之一，具有良好吸水性和胶体性能，能够提高泥浆的稳定性和流动性。选择高质量膨润土，其吸水率达到85%，胶体强度为25 kPa，确保泥浆稳定性和流动性，纯碱用于调节泥浆的pH值，防止泥浆酸化，选择纯度为98%纯碱，其pH值调节范围为8～10，能够有效控制泥浆酸碱度。

纤维素用于增加泥浆粘度，提高泥浆的悬浮能力，选择纤维长度适中、分散性好纤维素，其添加量占总配比10%，以保证泥浆的粘度适中，不影响钻井效率。在确定原材料和配比后，进一步调整泥浆性能参数，通过实验室测试和现场实践，不断优化泥浆密度、粘度、沙子含量和过滤性能等参数，以满足钻孔桩施工的具体需要。将泥浆密度控制在1.2 g/cm³左右，粘度控制在28 s左右，沙子含量低于2%，过滤性能良好，每平方厘米过滤面积的每小时过滤量达到0.02 L，以确保泥浆在钻井过程中能够保持稳定的性能。

通过成功调整泥浆性能，使其与钻孔桩施工的具体挑战和目标相一致，在施工过程中，根据实际情况和工程需求灵活调整泥浆参数，钻孔效率提高20%，有效地确保钻孔桩的稳定性和质量，浮砟等问题发生率降低15%，促进水下混凝土成功浇筑，最终成功完成高质量钻孔桩基施工任务，为项目顺利进行奠定坚实的基础。

3.2 材料质量检验与管控

为提高钻孔灌注桩质量，实施一系列严格的材料质量检验和控制措施，该措施不仅关注原材料的质量，还强调对泥浆性能检测和管理，确保在施工过程中泥浆的稳定性和可靠性，在原材料入场前，进行详尽检查。对于钻井泥浆组件，要求其含水量严格控制在45%～55%，粘度保持在18～22 s（使用马氏漏斗法测量），对于骨料，筛选出粒径在5～25 mm的颗粒，并确保其含泥量不超过2%。水泥应选择强度等级为42.5级的水泥，并确保其初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于600 min。在施工过程中，定期对泥浆性能指标进行精确测试和监测。要求泥浆的密度维持在1.05～1.15 g/cm³，粘度稳定在17～23 s（使用马氏漏斗法测量），严格控制泥浆的含沙量，确保其不高于2%，并监测其失水量，要求小于30 mL/30min。

为保障泥浆性能的稳定，还建立严格控制措施，每两小时对泥浆进行一次混合，以维持其性能稳定，在发现泥浆性能下降时，会及时添加适量添加剂进行调整，还设立每日的质量保证检查点，对泥浆性能进行抽查，确保各项指标均符合预设标准，实施全面的质量保证协议，对施工过程的各个阶段进行严格检查、审核和性能评估。在钻孔完成后，利用测深仪对孔深进行检查，确保达到设计要求。

在灌桩过程中，利用压力传感器对灌桩压力进行实时监测，确保混凝土能够充分、均匀地填充桩孔，通过该具体实际数据数值的补充，可更加精确地描述材料质量检验与管控过程，从而确保钻孔灌注桩施工过程中的泥浆性能稳定可靠，提高整体施工质量和桩基础坚固耐用性[3]。

3.3 重视施工工艺调整

3.3.1 密切监测泥浆性能指标

在某工程施工工艺调整前，记录到泥浆密度为1.2 g/cm³，粘度为28 s，含砂量达到5%，过滤特性不佳。基于该数据，发现该泥浆性能指标偏离理想范围，可能影响钻孔灌注桩的质量。因此，根据泥浆性能指标的检测结果，对施工技术进行调整。通过增加膨润土和CMC（羧甲基纤维素）等添加剂优化泥浆配方，使泥浆密度降低至1.1 g/cm³，粘度提升至32 s，含砂量降低到3%以下，过滤特性也得到明显改善。

施工技术调整后，再次进行泥浆性能指标的监测，结果显示各项指标均处于理想范围内，还观察到钻孔灌注桩的质量得到显著提升，具体表现为桩身完整性好，无缩颈、扩颈等质量问题，桩身混凝土强度均匀，满足设计要求。并记录整个施工过程中的相关数据，如钻孔速度、注浆压力、注浆量等。

通过对比分析调整前后数据，发现施工技术调整后，钻孔速度提高15%，注浆压力降低10%，注浆量减少8%。该数据的提高进一步证明重视施工工艺调整对于提高钻孔灌注桩质量重要性，通过添加具体实际数据数值，可更直观地展示重视施工工艺调整在提高钻孔灌注桩质量方面实际效果。

3.3.2 细致分析钻孔过程中的地层变化

由于地质条件复杂多变，地层中可能存在软硬不均、夹层等不利因素，这些因素直接影响钻孔的顺利进行和桩身的质量。因此，引入地质雷达探测技术，对钻孔过程中的地层变化进行实时监测。通过地质雷达探测，发现在某段地层中存在明显的软弱夹层，这可能导致钻孔过程中出现塌孔或缩颈现象。

针对这一问题，及时调整钻进参数，增加钻头的切削力，同时降低钻进速度，以减少对软弱夹层的扰动，还采用注浆加固措施，对软弱夹层进行预加固处理，提高地层的稳定性。经过地质雷达探测和施工技术调整，成功克服地层变化带来的不利影响。钻孔过程中未出现明显的塌孔或缩颈现象，桩身质量也得到有效保障。还记录下地质雷达探测数据和钻进参数调整前后的对比数据。

通过对比分析，发现施工技术调整后，钻孔成功率提高20%，桩身质量合格率也达到98%以上。重视施工工艺调整并结合地质雷达探测技术，可有效提高钻孔灌注桩项目的施工质量。通过实时监测和调整施工技术，可克服地层变化带来的不利因素，确保钻孔过程的顺利进行和桩身质量的稳定可靠。这一实践不仅为类似项目实施提供宝贵的经验，也为推动行业技术进步和提高工程质量奠定坚实基础[4]。

3.4 完善全过程施工技术管控机制

通过实施有效控制系统，施工团队可监控和管理施工过程的每个阶段，以保持一致性、效率和质量，制定详细质量管理计划，概述施工过程的每个阶段标准、程序和要求。确定关键的质量控制检查点、检验方法和验收标准，以确保在整个项目中达到质量标准，为与钻孔灌注桩施工有关所有施工活动建立标准化操作规程，应详细说明在项目每个阶段所需的施工技术、材料、设备和安全措施。

为施工人员提供培训和技能发展计划，以确保具备遵守施工技术控制措施所需知识和专业知识，持续的培训可帮助提高劳动力能力，提高施工实践的质量。实施健全监测和报告系统，以跟踪施工活动的进度和表现，定期监测关键施工参数，如泥浆性能指数、钻井作业、混凝土浇筑和养护工艺，以识别任何可能影响钻孔桩质量偏差或问题。建立识别和解决不符合项或偏离质量标准方案，及时采取纠正措施，纠正任何问题，防止再次发生，通过评估项目绩效、征求反馈和实施经验教训来加强未来建设项目，来拥抱一种持续改进的文化。

定期进行质量保证检查和审核，以验证是否符合质量标准和施工技术控制措施，可帮助确定需要改进领域，确保遵守最佳实践，并维护钻孔桩施工质量，通过建立和加强全工艺施工技术控制机制，施工队伍可对施工过程中各环节质量进行有效的管理和控制，从而实现成功、高质量钻孔桩工程，全面控制体系实施确保一致性、可靠性和对施工标准遵守，最终促进建设项目的成功完成。施工团队应制定并实施严格的安全规章制度，确保施工人员的安全和健康。提供必要的安全防护设备，定期进行安全培训，施工现场应设置明显的安全警示标志，提醒施工人员注意潜在的安全风险。

4 结束语

泥浆性能指标对钻孔灌注桩质量具有重要影响，其中成孔过程、浮碴和灌注水下混凝土是泥浆性能指标对桩质量影响的关键环节。为提高钻孔灌注桩质量，需要从选择原材料与配比、材料质量检验与管控、施工工艺调整和全过程施工技术管控机制等方面进行改进和优化。通过合理的措施和策略，可有效提升钻孔灌注桩质量，确保工程的安全和稳定性。

参考文献

[1] 涂玉阳，陈前程，马怀玉.钻孔灌注桩泥浆比重对成孔质量的影响[J].建筑技术，2023，54（18）：2296-2298.

[2] 张宝燕.渭河液化砂层中反循环钻孔灌注桩泥浆性能指标控制[J].新材料·新装饰， 2022，4（24）：158-161.

[3] 郭军海.旋挖钻机在施工泥浆护壁钻孔桩时桩位偏差的控制[J].科技创新与应用，2022，12（31）：115-118.

[4] 张峻宾，陈官正，罗光能.临近河道高填方下钻孔灌注桩泥浆稳定液比重控制[J].云南水力发电，2024，40（1）：67-71.