多功能护壁液在郑州西三环陇海立交桩基施工中的应用

'多功能护壁液在郑州西三环陇海立交桩基施工中的应用赵北辰刘伟林吴亚伟蔡晓东摘要结合郑州三环路快速化工程陇海路互通式立交桥的桩基施工过程，介绍了钻孔灌注桩中多功能护壁液在具体施工中的应用研究，及其具体的施工方法和施工中应注意的具体事项。为以后多功能护壁液在类似工程中的大面积推广提供实际的案例，也可作为其他工程的参考。关键词钻孔灌注桩护壁液施工1工程概况及地质情况陇海路互通立交主体工程位于郑州市陇海路与西三环交叉口。桩基工程岩土勘察揭露地表下90.0m深度内的地基为第四系松散沉积物，岩性以粉质粘土、粉土为主，特殊岩土主要为人工填土、粉土、粉细砂等。该地层含有饱和粉土及饱和松散的粉细砂可液化地层，钻孔采用膨润土泥浆护壁容易塌孔，成孔以后的沉淀多，沉渣厚度达500mm以上，清孔费时长。近年对于桩底不同沉渣厚度的试桩结果表明，沉渣厚度大小不仅影响端阻力的发挥，而且也影响侧阻力的发挥值。为此,采用聚丙烯酰胺(PAM)多功能护壁液，可使沉渣厚度小于100mm，二次清孔时间短，极大提高了施工进度,改善了施工环境，提高了文明施工程度。2护壁液施工技术施工工艺流程见图1。2.1护壁液护壁原理聚丙稀酰胺（PAM）为高分子聚合物，用于打桩过程的泥浆配制，主要作用在于保护桩孔四壁的稳定和絮凝钻进过程中产生的土、沙子以及其他杂质。该材料具有良好的水溶解，一般采取8～9的PH值溶解液，其PAM能使悬浮的物质通过电中和，桥接吸附作用，起絮凝作用，这种表面吸附与桥接作用在钻进时会发生效力，保证周围地层的稳定，同时，这种作用也可以帮助泥浆最大限度的粘结住被切削下的钻屑，使得钻头能够轻易从钻孔中带出钻屑，也能有效地降低流体的摩擦阻力，从而提高施工效率。2.2护壁液的配置及使用2.2.1泥浆池布置由于市政工程对现场文明施工程度要求高，不允许开挖泥浆池，另外城市桩基工程施工场地也比较狭小，根据实际情况需要，采用3.5mm厚铁皮焊制长×宽×高为9m× 3m×2m的搅拌池和储浆池各1个。图1多功能护壁液施工工艺流程图2.2.2护壁液的配置配置泥浆前，需准备好一台3m3及以上功率的空压机及循环泵（7.5kW）。首先使用pH试纸测试配置水源的pH值，根据具体情况来决定添加片状氢氧化钠的量(一般为用20%的氢氧化钠水溶液，具体的添加量根据现场pH测试结果确定)，将水的pH值调节到8～9之间即可，搅拌时间为10～20min。然后将聚丙稀酰胺（PAM）粉状慢慢均匀撒入搅拌池内，同时开动空气压缩机通气水中搅拌，聚丙稀酰胺（PAM）护壁液充分搅拌至少2h，黏度在20s～25s范围，若黏度高于25s，可直接加水稀释；若黏度小于20s，可能是由于搅拌时间不够，可延长搅拌时间，若还不够，再补充聚丙稀酰胺，再搅拌1h左右，达到要求后备用。2.3护壁液的使用与循环利用在钻进过程中，利用泥浆泵抽取护壁液至孔内，边钻孔边加入护壁液，孔壁随护壁液的加入而胶结成整体，孔内泥浆的液面高于护筒底0.5m以上。在旋挖钻机钻头出入孔口5m深度范围内，提、放钻头做到轻提、轻放，避免扰动泥浆造成塌孔事故。在钻孔离设计孔深2～3m处，应适当放缓钻进速度，以便彻底清除孔中的沉渣。钻孔完成后，搁置30～60min，然后下钻头轻轻捞取沉渣。用测绳测量孔深达到设计要 求后，随即下钢筋笼。钢筋笼下到位及安装导管以后，二次清孔后立即进行水下混凝土灌注，边灌注边将孔内多余的护壁液抽回储浆池，仍满足技术要求的护壁液可循环利用。3注意事项在配碱过程中，一定要先把氢氧化钠配成20%水溶液，切忌直接把固体氢氧化钠加入搅拌池中；在配浆液的时候，要留有充足的时间，使聚丙稀酰胺充分溶解。钻孔时，必须将通气管放在搅拌池内不停拌和；在上层钻进过程中，正常情况下，护壁液的粘度可以小一些，大概在20s左右就可以使用，如果上层过早出现沙层，不要降低泥浆粘度；在钻进过程中，保持液面高程很关键，一般情况下，要求液面不能低于护筒底，在钻进完成后，下钢筋笼和导管的时候也要保持液面高程，不足时，适当补充护壁液。当回填层过厚时，可选取加长护筒，埋设时穿过原状土层0.5m以上，确保液面高程。护壁液重复使用时，要重新测试浆液黏度和pH值，达到要求后方可使用。4结语通过实际应用，采用聚丙稀酰胺（PAM）多功能护壁液护壁比采用膨润土泥浆护壁具有以下优点:易于混合配置，施工简便；提高旋挖钻机钻进速度，成孔时间短；无沉渣，二次清孔工作量小；回收利用率高，节约施工成本。从2012年10月1日开始，使用聚丙稀酰胺（PAM）多功能护壁液，至2012年12月31日，完成桩基342根，已检测的297根桩基，桩身完整，全部为Ⅰ类桩，检测后成孔泥皮薄，孔径规矩，波速稳定。更重要的是相对于采用的膨润土泥浆，在聚丙稀酰胺（PAM）多功能护壁液中所含泥量极少，基本不含砂，不需建立沉淀池，极大地提高了现场文明施工。'