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在旋挖打桩施工体系中,膨润土凭借其独特的物理化学性质,成为护壁防塌的核心材料。其使用不仅关乎施工安全,更对工程质量与成本控制产生深远影响,以下从多个维度深度解析膨润土在旋挖打桩施工中的应用要点。
一、膨润土的科学选型
1. 基础性能检测
在旋挖打桩施工前,膨润土选型的首要步骤是进行全面的土样泥浆试验。除常规的粘度检测外,还需关注膨润土的膨胀系数、造浆率等关键指标。膨胀系数反映膨润土遇水后的体积膨胀能力,膨胀系数越高,在孔壁形成的护壁层越厚,护壁效果越好;造浆率则体现单位质量膨润土能制备泥浆的体积,直接影响材料使用量与成本。可通过实验室专业设备,如膨胀仪测定膨胀系数,通过造浆率试验装置获取造浆率数据,为选型提供精准依据。
2. 厂家与产品选择
选择正规厂家产品至关重要。正规厂家通常具备完善的质量管控体系,从膨润土原矿开采,到研磨、提纯等加工环节,都有严格的质量标准。可通过查看厂家的生产资质、质量认证证书,以及过往项目案例等方式,评估厂家实力。同时,注意产品包装标识,确保产品名称、型号、执行标准、生产日期等信息完整,避免使用“三无”产品。
3. 因地制宜选型策略
根据运输距离与成本,灵活选择膨润土类型。当本地有供应时,选择满足基础性能要求(如粘度值30以上)的普通膨润土,控制采购成本;若需远距离采购,高粘度膨润土(600转粘度值大于60)更具优势。虽然其单价较高,但可减少用量,在降低运输成本的同时,还能节省储存空间。此外,若施工现场地下水丰富且具有腐蚀性,应选用抗腐蚀性强的膨润土产品,避免因地下水侵蚀导致泥浆性能下降。
二、泥浆的精准配置
1. 泥浆池搭建规划
泥浆池的搭建需契合工程实际。工程量大时,搭建容积超过10m³的大型泥浆池,满足连续作业需求。大型泥浆池应合理分区,设置沉淀区、搅拌区、储存区,实现泥浆的沉淀净化、搅拌混合与储存备用功能。沉淀区可采用多级沉淀设计,延长泥浆沉淀时间,提高净化效果;搅拌区配备大功率搅拌设备,确保膨润土与水充分混合;储存区需做好防渗处理,防止泥浆渗漏污染环境。工程量较小时,2 - 3m³的小型泥浆池更为灵活经济,可采用移动式泥浆池,便于施工场地转移。
2. 配比确定与动态调整
泥浆配比需依据地质条件确定。在粘土底层,由于土体自身稳定性较好,膨润土添加量可控制在较低水平,一般为泥浆总量的3% - 5%;而在砂层或砂石层,土体颗粒松散、稳定性差,膨润土添加量需提高至8% - 12%,以增强泥浆的粘稠度与护壁能力。实际施工中,需建立动态监测机制,利用泥浆比重计、粘度计等设备,实时检测泥浆性能参数。若发现泥浆比重下降、粘度不足等情况,及时调整膨润土添加量,确保泥浆始终处于最佳工作状态。同时,考虑不同品牌膨润土性能差异,即使地质条件相同,也需根据实际试验数据微调配比。
3. 搅拌工艺要求
搅拌设备的选型与操作直接影响泥浆混合效果。应选用搅拌效率高、搅拌均匀的设备,如双轴搅拌机、行星式搅拌机等。搅拌时,先向泥浆池注水至设计水位的70% - 80%,再缓慢加入膨润土,避免膨润土结块。搅拌时间根据设备功率与泥浆量而定,一般不少于30分钟,确保膨润土充分分散于水中。搅拌完成后,静置1 - 2小时,使泥浆性能稳定后再使用。
三、泥浆的合理注入
1. 注入角度与方式
泥浆注入钻孔时,竖直加注是最佳方式,可使泥浆均匀、平稳地附着在孔壁上,形成完整护壁层。避免泥浆以倾斜或水平角度注入,防止射流冲击孔壁,造成孔壁土体松动甚至坍塌。可采用专用的泥浆输送管,将管口延伸至孔底附近,实现自下而上的注入方式,确保孔内泥浆填充密实。
2. 加注节奏控制
间歇性加注泥浆是维持孔内压力平衡的关键。每提两次钻加注一次泥浆,具体时间间隔需根据钻进速度、地层情况调整。钻进速度快、地层松散时,缩短加注间隔;钻进速度慢、地层稳定时,可适当延长间隔。加注过程中,密切关注孔内泥浆液面高度,保持液面高于地下水位1 - 2m,防止地下水倒灌稀释泥浆,影响护壁效果。
3. 与钻进作业协同
泥浆注入需与旋挖钻进作业紧密配合。钻进前,确保孔内有足够的泥浆储备,且泥浆性能符合要求;钻进过程中,实时监测泥浆消耗情况,及时补充泥浆;提钻时,缓慢提升钻头,避免因提升速度过快产生负压,导致孔壁坍塌。同时,根据钻头类型与钻进工艺,调整泥浆注入量。例如,使用旋挖斗钻进时,泥浆注入量需适当增加,以更好地携带钻渣。
四、施工禁忌与风险防范
1. 禁止“干加土再加水”
将膨润土直接放入钻孔后再加水是严重错误操作。此方式会导致膨润土与水混合不充分,形成大量结块,无法形成均匀泥浆。同时,加水过程中水流冲刷孔壁,破坏孔壁稳定性,大幅增加塌方风险。正确做法是在泥浆池内完成膨润土与水的充分搅拌混合,经检测合格后,再通过泥浆泵输送至钻孔。
2. 避免泥浆污染与浪费
施工过程中,防止泥浆泄漏污染环境。泥浆池周边设置围堰和防渗层,泥浆输送管道定期检查,防止渗漏。对于废弃泥浆,需进行无害化处理,可采用化学絮凝沉淀、机械脱水等方法,将泥浆中的固体颗粒分离,达标后排放。同时,合理规划泥浆使用量,避免因过量配置导致泥浆浪费,降低施工成本。
3. 应对突发情况
制定应急预案,应对可能出现的泥浆性能突变、孔壁坍塌等突发情况。若泥浆性能因地下水影响发生变化,立即停止钻进,分析原因并调整泥浆配比;若发生孔壁坍塌,迅速向孔内注入高粘度泥浆或回填优质黏土,进行反压护壁处理,待孔壁稳定后再继续施工。
旋挖打桩施工中膨润土的使用是一项系统性工程,从选型、泥浆配置到注入施工,每个环节都需严格把控。施工人员应深入理解膨润土的性能特点,结合工程实际,灵活运用各项技术要点,确保施工安全、高效进行,为工程质量提供坚实保障。
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