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　　引言 
　　在我国宽大地域，尤其是浩瀚冲积平原深厚砂性地层漫衍较广，且在许多环境下布局利用要求抉择了需配置超长桩基本。对此类桩基本而言，是否可以或许提供足够承载力的节制性因素之一即是成孔质量。在影响成孔质量的浩瀚因素中，桩位情况、气候条件、地质环境等属于不行变的自然条件，在钻孔机具、人员条件等确定的前提下，通过改造泥浆机能能极大的提高钻孔灌注桩的成孔质量，使桩基到达设计承载力要求，担保桥梁布局的安详性。 
　　按拍照关统计[3]，自上个世纪60年月钻孔灌注桩施工工艺引入我国以来，泥浆概略经验了自然造浆、细分手、粗分手、不分手等几个阶段。在不分手阶段，泥浆的显著特点为通过插手高效有机掺合物使钻渣、桩位土形成絮凝体而解除。PHP（partiallyhydrolyzed polyacrylamide）泥浆即丙烯酰胺泥浆，是以膨润土、碳酸钠、聚丙烯酰胺的水解物和锯木屑、稻草、水泥或有机纤维复合物按必然比例配制的不分手、低固相、高粘度泥浆。最早在石油行业的油田钻井中呈现，20世纪80年月开始应用于桥梁工程，但多见于端承桩。 
　　工程轮廓 
　　江海大道东段快速化改革工程F标位于江苏省南通市通州区，处于长江下游三角洲北翼，项今朝提勘测展现岩土分层共分别5个大层，第1层为近期人工堆填，第2层、第3层为Q4冲淤积地层，第4层为Q4三角洲浅海相地层，第5层为Q3河床相沉积，主要为粉土、粉砂及粉土粉砂夹层。 
　　工程设计荷载为城-A级，共有钻孔灌注桩744根，桩径1.0～1.5m，桩长42～78m。按照工程特点举办2根试桩施工，别离为桩径1.5m、桩长80m及桩径1.2m、桩长74m，回收反轮回钻机成孔。成桩后运用超声波法举办桩身完整性检测、静载法举办桩基承载力检测，由于静载法为粉碎性检测，对工程桩不举办。 
　　PHP泥浆应用 
　　PHP泥浆建造 
　　桩基钻孔泥浆是由水、黏土、添加剂等构成的殽杂浆体，主要起到护壁、固孔、排渣的浸染。在深厚砂性土层钻孔桩施工时，孔壁土体黏聚力较差、泥浆易失水、易沉渣，自然造浆及普通黏土造浆较量难满意钻孔需要。 
　　相对自然造浆及普通黏土造浆而言，PHP泥浆是在膨润土设置的基浆中参入PHP胶体制成的。PHP泥浆失水量小，泥皮薄且致密柔韧，护壁结果好。按照工程地质条件，钻孔回收的PHP泥浆设置如下： 
　　1）制浆原料 
　　膨润土：按照工程地质条件及施工履历选用浙江吉安出产的以蒙脱石为主的钙基膨润土，该土具有相对密度低、粘度好、含砂量少、失水量少、泥皮薄、不变性强、固壁本领高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆本领大等利益，质量品级为二级尺度。 
　　水：制浆用水取自河流，水质要求属HCO3-～Ca2+型水，PH=8.1～8.5。 
　　外加剂： 
　　a、碱粉：家产碳酸钠，其浸染是可增大PH值到10，从而增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和不变性，低落失水量。同时可提供Na+，对钙土举办改性处理惩罚。 
　　b、聚丙烯酰胺（PAM）：为高分子聚合物，既可单独制拌泥浆，又可作为膨润土泥浆中的掺加剂，提高泥浆的粘度，低落含砂率。 
　　2）建造基浆 
　　将膨润土、水、纯碱等按比例制成基浆。新制泥浆配比参照表1，现场按照实际环境由尝试室调配。 
　　表1 新制泥浆配比（1m3浆液用量） 
　　 
　　 
　　 
　　先将必然量水插手造浆机中，再按比例插手膨润土，拌制30分钟，使膨润土颗粒充实分手，再按比例插手纯碱举办充实搅拌制成基浆，膨润土泥浆在静止24h后利用可提高其粘度，基浆机能的各项指标要求如表2所示。 
　　表2 基浆机能指标 
　　 
　　 
　　 
　　3）水解聚丙烯酰胺(PAM) 
　　利用的PAM为分子量为800万的非速溶水解型，利用前先水解成PHP胶体。现场水解PAM用常温法，提前水解，水解按PAM：NaOH：H2O=10:1:600比例举办，在搅拌筒搅拌直至PAM全部门散于水中，安排2-3天后即可利用。 
　　4）PHP泥浆制备 
　　在原浆中插手必然比例的PHP使两者充实搅拌殽杂即可，PHP用量按照实际测试的泥浆指标而定，一般环境下，每方原浆中插手PHP水溶解液2.0-3.0Kg。新浆需提前设置，在新浆池中储蓄24h后再利用。建造好的泥浆机能指标表3所示。 
　　表3 PHP泥浆机能指标 
　　 
　　 
　　 
　　5）泥浆轮回系统 
　　钻孔桩钻进进程中，泥浆的轮回工艺对成孔质量有着十分重要的影响。按拍照关研究成就[3]，警惕雷同条件的苏通大桥桩基施工履历，泥浆轮回系统主要构成为：造浆机、基浆池、新浆池、轮回沉淀池、维浆池、泥浆泵、絮凝池、砂石泵等，使泥浆往返轮回且净浆以担保泥浆质量。 
　　 
　　 
　　 
　　图 1 泥浆轮回系统示意图 
　　泥浆轮回系统的部署道理是：钻孔利用过的粗颗粒含量高的泥浆通过净化、轮回、絮凝、稀释等进程后，大颗粒沉淀去除，插手PHP含量高的新浆，增加其粘度、淘汰其失水量、调解其机能指标，使其从头满意钻孔需要。 
　　泥浆轮回系统中砂石泵的浸染是将钻孔形成的携带钻渣的泥浆泵入泥浆净化机净化，并使维浆池中PHP含量高的及格泥浆泵入钻孔利用。泵入泥浆净化机的泥浆含渣量较高，一般到达3%—4%。一般环境下，泥浆净化机将粒径0.075mm以上的钻渣颗粒及絮凝颗粒排除，粒径小于0.075mm的颗粒随泥浆流入轮回沉淀池沉淀。为增大沉淀结果，可将泥浆沉淀池做成几个断绝仓以加大轮回路径。经沉淀池后，泥浆流入絮凝池。絮凝池中的泥浆通过节制流入的基浆机能调解其浓度和酸碱度。浓度和酸碱度通过插手膨润土及碱调解。 
　　运用PHP泥浆成桩 
　　1）钻孔桩施工工艺 
　　试桩回收反轮回施工工艺，流程如图2所示。 
　　 
　　 
　　 
　　图 2 反轮回灌注桩施工工艺流程图 
　　2）钻进成孔 
　　回收GPZ-50型反轮回钻机钻进成孔，施工中首先要使铺设的地面程度、坚硬，并在钻机上配置导向装置，成孔时钻机定位精确、程度、稳固，钻机回转盘中心与护筒中心的答允毛病不大于20mm。钻机定位后应用钢丝绳将护筒上口挂带在钻机底盘上，成孔进程中钻机塔架头部滑轮组，回转器与钻头应始终保持在同一铅垂线上，并担保钻头在吊紧的状态下钻进。 
　　钻进进程中一般每4h检测一次泥浆指标，担保泥浆机能切合要求。在钻进及钻杆拆除进程中要实时增补泥浆，担保孔表里水头高差不小于2m，以担保孔壁稳固。加接钻杆时须维持泥浆轮回5分钟以上以减小孔底沉渣。反轮回钻孔时，孔内泥浆要求密度小于1.2，粘度25～28Pa.s，含砂率不大于4%。试桩施工的实测泥浆指标如表4所示。 
　　表4 钻进进程实测泥浆指标 
　　 
　　 
　　 
　　3）清孔 
　　反轮回钻进成孔并检讨及格后，遏制钻具回转，晋升钻锥至距孔底钻渣面0.1-0.3m，维持泥浆的反轮回，并向孔中注入清水。清孔中常常丈量孔底沉渣厚度和孔中泥浆机能指标，满意要求后当即遏制清孔。应留意在清孔进程中，必需始终保持孔内原有水头高度。灌注水下混凝土前再次对孔内泥浆指标和孔底沉渣厚度举办查抄，如高出划定（相对密度1.03-1.10，粘度17-20Pa.s，含砂率小于2%，胶体率大于98%），则举办第二次清孔。 
　　4）钢筋安装 
　　试验桩钢筋笼均回收卡板建造，以担保钢筋笼的尺寸精确。钢筋笼在钢筋加工园地整体加工建造，整体建造好后在机器讨论处拆开分节运至桩位处吊装。 
　　荷载箱安装在测试单元指定位置，位移管外套管回收4根Φ60mm钢管，沿圆周均布，与钢筋笼绑扎安稳，长度为桩顶到荷载箱位置长度加30cm，下端与荷载箱焊接，位移管毗连回收对接焊接。钢筋笼主筋到荷载箱截断，并与荷载箱焊接。 
　　 
　　 
　　图 3 静载法荷载箱安装（1） 图 4 静载法荷载箱安装（2） 
　　每桩声测管回收4根外径60mm，壁厚3mm，长度为桩长+100cm的无缝钢管，呈正方形部署，直接牢靠在钢筋笼主筋内侧，牢靠点间距不高出2m，个中声测管管底端和讨论位置必需设牢靠点。声测管随钢筋笼分段安装，每安装一节均应向声测管内加注清水。声测管安装完毕后将上口用木塞封堵，以免灌溉混凝土时落入异物，致使堵塞孔道。声测管之间相互平行，底部伸至桩底，顶部伸出桩顶30cm。声测管底端及讨论应严格密封，讨论回收螺纹毗连，讨论内部平整、无毛刺等凸出物，讨论担保管外泥浆不会渗入管内，声测管上端加盖，管内注满清水。 
　　5）桩基砼灌注 
　　试验桩水下砼回收导管法灌注，按类型要求节制首灌方量及导管埋深。灌注水下混凝土进程中，留意调查管内砼下降和孔内水位升降环境，实时丈量并记录导管埋置深度和砼面高度，正确批示导管的晋升和拆除。导管晋升时保持轴线竖直和位置居中，慢慢晋升。导管的埋深节制在2～6m范畴内。当灌注砼至桩中上部时，泥浆相对密度会越来越大，沉淀越来越厚，可加水稀释，以淘汰泥浆在钢筋外貌及孔壁的粘附，减小混凝土与钢筋握裹力及桩侧摩阻力的损失。可操作导管拆卸时间举办，但要留意不能冲刷孔内混凝土，出水孔间隔混凝土面间隔30-50cm。 
　　桩基混凝土灌注完成，在混凝土初凝后对声测管举办预通，以实时疏通管内大概渗入的泥浆，有利于桩身完整性检测，可操作PVC管人工预通。 
　　成孔、成桩质量检测 
　　1）成孔质量 
　　在试桩施工中，回收PHP泥浆取得了较好的成孔质量，极大的缩短了清孔时间，低落了 
　　清孔难度。 
　　表5 清后孔内泥浆指标 
　　 
　　 
　　 
　　2）桩身完整性检测 
　　在成桩7d后操出声测法对桩基完整性举办检测，功效表白桩基完整性精采，鉴定为I类桩。在后续工程桩施工中，运用PHP泥浆均取得了较好的成孔质量，已检测的604根桩均为I类桩。 
　　3）承载力检测 
　　桩身混凝土龄期达15d后回收静载法举办桩基承载本领检测，由南京东南大学自均衡桩基检测有限公司举办。 
　　 
　　图 5 静载法桩基承载力检测 
　　检测功效桩基竖向承载力满意要求： 
　　表6 静载法检测功效 
　　 
　　 
　　 
　　PHP泥浆对钻孔灌注桩承载力影响阐明 
　　在钻进及灌注进程中，泥浆机能的优劣都对桩基承载本领有较大的影响，而按拍照关研究[4]，运用PHP泥浆能提高桩基承载力约20%。其影响主要表此刻以下几个方面。 
　　 1）对桩端承载力的影响 
　　钻孔灌注桩主要操作泥浆举办桩底清孔，防备泥浆中砂、石粒等在孔底沉淀过厚。沉渣过厚时会在桩底形成软垫层，低落桩端的承载力。PHP泥浆具有较高的粘度，能更好的粘附泥浆中砂粒，排渣结果更抱负，能极大的减小孔底的沉渣厚度。按拍照关研究[4] ，在特定条件下，优化PHP泥浆配等到轮回系统，提高PHP泥浆机能后，甚至能实现孔底零沉渣。 
　　2）对桩侧承载力的影响 
　　在钻孔泥浆轮回进程中，泥浆中自由水不行制止的向孔壁附近渗透，泥浆中的土颗粒不绝黏附于孔壁形成一层柔韧的黏土膜以抵挡泥浆对孔壁的冲刷。这层黏土膜即为泥皮，泥皮跟着钻进的加深不绝的加厚，在必然水平上有利于孔壁的不变，能防备坍塌，可是其影响了桩身混凝土与桩侧土层的直接团结，低落了桩侧摩阻力，泥皮越厚，低落越大。PHP泥浆主要掺加身分为膨润土，膨润土具有泥皮薄的特点，能有效的低落泥皮对桩侧承载力的影响。这种浸染在摩擦桩中浮现的尤为明明。 
　　3）对桩基自己强度的影响 
　　钻孔灌注桩在灌注水下混凝土时，假如泥浆机能欠好，泥浆对混凝土上升的阻碍浸染会加大，容易造成混浆，在桩身中形成软弱的泥浆夹层，甚至是断层。PHP泥浆是不分手低固相泥浆，具有比重小的特点，灌注时在满意护壁要求的前提下，对混凝土上升阻碍浸染较小，不易形成软弱夹层、断层。 
　　PHP泥浆对钻孔效率影响阐明 
　　钻进效率的抉择性因素为地层特性及钻进机具的选择。工程履历表白，在适宜的地层条件下，回收反轮回成孔比正轮回成孔时间缩短1/3—1/2。在反轮回钻机中，PHP泥浆对钻进效率主要影响机理为比重小、不分手，对钻头旋转及泵吸阻力小。试验桩施工中，在差异地层中别离调解泥浆比重巨细，测得其钻进速率如表7所示。 
　　表7 差异泥浆比重下钻进速度统计表 
　　 
　　 
　　 
　　按照试验桩统计数据可得，决心调解PHP比重达其上下限时，对钻进速度影响系数约为10%。而按拍照关研究[4]，运用PHP泥浆与普通粘土造浆对比，可提高钻进速度约20%。 
　　PHP泥浆效益阐明 
　　南通多为砂性土层，按照各类质料市场价值可得PHP泥浆比普通粘土造价贵（详见表8）。但PHP泥浆接纳率高，可达30%—40%，且泥浆处理惩罚用度低、钻进效率高。可以或许在少许提高本钱的前提下，极大的提高工程质量。 
　　表8 PHP泥浆与普通粘土本钱比拟表 
　　 
　　 
　　 
　　以桩径1.2m、桩长74m为例，阐明PHP泥浆与普通粘土造浆成孔效益如表9所示（不思量PHP泥浆轮回设备本钱与淘汰泥浆处理惩罚用度）。 
　　表9 PHP泥浆与普通粘土成孔效益比拟表 
　　 
　　 
　　 
　　
　　结论 
　　在深厚砂性土层灌注桩施工中，运用PHP泥浆钻进成孔，能有效降服砂性土层中泥浆失水量大、排渣坚苦、护壁难度大等通病，到达精采的固壁结果，淘汰沉渣及泥皮厚度，从而取得精采的成孔质量，提高桩基承载机能。相对付普通泥浆，PHP泥浆比重更小，对钻孔机具阻力更小，能有效提高钻进效率，提高工效。 
　　PHP泥浆有完善的轮回系统，接纳率较高，具有较高的经济效益。并且PHP泥浆弃浆为中性，对情况污染小，尤其对付市政工程中的深厚砂性土层灌注桩具有很高的推广代价。