关于旋挖钻机施工中解决沉渣厚度过大的浅析-论文发表

　　关于旋挖钻机施工中解决沉渣厚度过大的浅析
　　李克达王立新
　　天津华北地质勘查局天津300801
　　摘要：旋挖钻机施工过程中，由于地质条件复杂，需要进行泥浆护壁防止钻孔坍塌。但是在成孔后由于沙层过厚、泥浆比重不适宜、下笼时间过长等种种原因，造成沉渣厚度过大，满足不了规范的相应要求。解决沉渣厚度过大的方法很多，笔者结合某工程实例，介绍一种有效的解决方法，仅供大家参考。
　　关键词：沉渣厚度泥浆比重清孔捞沙
　　1.工程概况
　　该工程位于苏丹北部DABBA市，为该市跨越尼罗河东西两岸的大桥桩基础施工项目。总承包单位为：A&A-Danfodio-JointVenture；监理单位为：NewtechIndst'l&EngGroup,Ltd；桩基施工方为：天津华北地质勘查局苏丹-DAN桩基建设有限公司。总桩数：Φ1200mm，72颗，其中陆地上施工桩数36颗，水上施工桩数36颗；Φ1800mm，6颗；设计桩长：42m；设计持力层为：沙岩；混凝土强度等级为C30。
　　2.地质情况
　　施工区域内地形简单，地势起伏较大,其地貌类型为河流侵蚀堆积阶地。勘察单位提供的地质报告显示，该区域主要由第四系冲洪积层、残积层等组成，自上而下主要分布有：
　　①杂填土:灰褐色,主要成分为粉土,含少量沙石，稍湿,松散。场区普遍分布，厚度:0.50m-2.30m。
　　②中粗砂:黄褐色,粒质不均,颗粒主要成分为石英及长石,含有碎石，稍湿,稍密—中密。场区普遍分布，厚度:28m-30m。
　　③砂岩:灰褐色,层理发育,粒状结构,层状构造,岩芯呈土状及碎块状。场区普遍分布，揭露厚度:7.0m-12m。
　　3.施工过程
　　旋挖钻机为三一重工生产的220型钻机，开工前在钻孔位置不远处设置泥浆池，泥浆池由砖和水泥等砌成长方体，总体积为60m3。所用泥浆为膨润土造浆，为使泥浆搅拌均匀，所有泥浆均由搅浆罐搅拌均匀后放入泥浆池。经过一系列准备后开始钻孔，具体不再详述过程。钻进过程中由于泥浆护壁达到效果，孔内相对稳定，没有出现塌孔现象，钻进速度比较正常，设计为42m长的桩用了8个小时成孔。我方只负责钻孔及灌注，下放钢筋笼由甲方负责。成孔后由于甲方原因，2小时后开始下笼，下笼前测量沉渣厚度，沉渣厚度为0.8m。整个钢筋笼由四节小钢筋笼组成，下笼需要每节笼子逐一连接后下放，所用时间大约5个小时。下放完毕后又对沉渣厚度进行测量，发现沉渣厚度达到1.7m。这时将导管下入孔内后安装泥浆泵进行清孔（下放导管时间为1小时），将沉积于孔底的沙子冲开，悬浮于泥浆中，但是仍然有20cm的沙子沉积于孔底，无法冲开。而规范要求沉渣厚度要小于10cm[1]。由于时间过长，为防止钻孔坍塌，经甲方和监理同意后开始灌注，首灌比较顺利，将孔底沉渣冲开，而后整个灌注过程没有出现异常。灌注方量为50m3，甲方为了保证桩顶质量，实际灌注方量为52m3，灌满后仍然将剩余混凝土全部灌出，整个灌注时间为3小时。此时发现，在灌起的混浆里面有大量沙子，导管外壁附着部分泥沙。由此可以看出，桩底沉渣厚度过大。
　　4.沉渣厚度过大原因分析
　　监理方为此召开会议，商讨此问题，要求施工方必须解决桩底沉渣厚度过大的问题。我方认为：由于设计钻孔比较深，沙层将近30m，根本无法解决一点沉渣没有；同时，由于甲方原因，下放钢筋笼的时间过长，这也是造成沉渣厚度过大。因此，我方提议加大泥浆比重达到1.2，增长清孔时间；并要求甲方缩短下钢筋笼及灌注时间，确保整个过程时间控制在最低范围。
　　5.调整后的情况
　　方法一：
　　根据现场实际情况，我方加大了泥浆比重，增加到1.2，钻进过程中一切正常，甲方也做好了相应的准备。成孔一小时后开始下放钢筋笼，下放前测量沉渣厚度为0.4cm,较前一个孔的沉渣厚度减少。开始下放钢筋笼、焊接，整个过程缩短到4个小时。下放完毕后又对沉渣厚度进行测量，发现沉渣厚度达到1.1m，较上个孔减少了0.6米。下放导管，安装泥浆泵清孔，孔内沉渣厚度为15cm，甲方及监理同意后进行灌注。灌注时间为3小时。灌完后仍然发现第一次的问题，沙子较多。虽然较上一次减少了一定的沉渣，但是问题仍然存在。我方又开始对沉渣厚度的原因进行分析，以及对加大泥浆比重后虽然产生效果但是仍然达不到要求进行分析。分析认为：虽然甲方缩短了下放钢筋笼的时间，但是正常工作时间仍然需要4个小时，加上下放导管的时间1个小时，灌注前的时间只能这样，无法缩短，泥浆比重已经达到一定程度，继续加大比重也无济于事，沙层30m的厚度，确实存在难度；泥浆比重过大也造成3PN泥浆泵冲击力不强。结合现场实际情况分析，由于地质情况较稳定，塌孔的情况不易发生，如果将现有的泥浆比重适当减小，造成沉渣悬浮力减少，这样钻机在成孔后孔内泥浆中的沙子在下笼子之前这段时间里由于悬浮力减少，有可能部分沉淀于孔底，这样钻机再次用捞砂钻斗打捞沉于孔底的泥沙至设计孔深，然后下笼、下导管后清孔，可适当降低沉渣厚度。
　　方法二：
　　我方重新进行泥浆制作，泥浆比重适当减少，基本达到1.05，钻机成孔过程一切正常，未出现塌孔现象。成孔后到下笼前的准备时间持续了1个小时，此时测量沉渣厚度，沉渣厚度为0.7m。我方随即用捞砂钻斗打捞沉于孔底的泥沙至设计孔深，立即下笼，下笼时间4个小时，下导管时间1个小时。开始测量沉渣厚度，此时的沉渣厚度为0.6m。和方法一比较沉渣厚度减少很多；同时用泥浆泵进行清孔1小时后测量沉渣厚度为8cm，符合规范要求，灌注结束后发现混浆部分沙子较少。该方法取得了一定的效果，随即在其他钻孔施工中均采用此方法，沉渣厚度基本减少，能够满足施工要求。施工结束一个月后进行小应变测试，全部桩合格；同时选取2个代表性的桩进行静载荷试验，沉降量较小，达到规范要求。
　　6.结论
　　通过上述两种方法的比较，笔者发现，单纯靠加大泥浆比重不一定取得较好的效果。因为泥浆比重较大的情况下，孔内的泥沙等悬浮于泥浆中，下笼和灌注时间较长的情况下，泥浆中的沙子慢慢沉淀于孔底，当用泥浆泵再次清空时往往达不到很好的效果，泥浆较稠造成泥浆泵很难将孔底的沉渣冲起。如果适当降低泥浆比重，在下笼之前这段时间里，由于悬浮力降低，泥浆中的沙子会适当沉淀于孔底，这时用捞砂钻斗打捞沉于孔底的泥沙至设计孔深，开始下笼、下导管，再次用泥浆泵进行清孔，由于泥浆比重不是较大，泥浆泵能够有效的冲击桩底内的沉渣，将其冲起。再加上下笼之前用捞砂钻斗将沉淀于孔底的沉渣捞起，因此沉渣厚度减少。
　　当然，处理沉渣厚度的方法很多，此方法仅适合于上述地层：地质结构简单，孔内沙层较厚，孔内比较稳定，不宜出现塌孔现象；同时，泥浆的比重可根据实际情况进行调整。
　　参考文献
　　[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中华人民共和国建设部发布