钻孔灌注桩泥浆流变特性及水力参数研究分析

钻孔灌注桩泥浆主要功能是稳定孔壁、悬浮和携带钻渣,其泥浆流变特性和水力参数对泥浆作用至关重要。本文首先实验研究了钻孔灌注桩泥浆的流变特性;然后推导出了钻孔灌注桩泥浆流变参数的计算公式;最后分析了钻孔灌注桩泥浆稳定孔壁、携带和悬浮钻渣的特性,对评价和优化钻孔灌注桩泥浆具有重要理论和实践意义。     

温度对泥浆影响的现场试验

钻进过程中泥浆性能依温度、压力、固相成分会呈现复杂的变化。根据井内情况要调整比重、粘度、造壁性等性能，其中调整粘度最为复杂。利用高温高压粘度计来评价温度、压力的影响，已发表了许多论文，但均难以再现井内的实际条件。最好能在钻进现场评价这些影响。钻进过程中泥浆连续地从地表——井底——地表进行循环，温度和压力的影响一般较难测定。但在提下钻时，泥浆在井内长时间处于高温、高压环境下，这些影响却是测定的。基于这种想法，连续测定了提下钻前后从井内返出的泥浆性能以评价：     

膨润土——高聚合物泥浆的粘度测量

粘度测量一般认为是泥浆性能最基本的测量.目前,野外现场主要是用1006型漏斗粘度计测量(与水相对比较)的方法,单位为秒.近年来,随着低固相泥浆在金刚石小口径钻进中的推广应用,旋转粘度计业已用于生产.其所测量的内容有以厘泊为单位的表观粘度和塑性粘度以及同时可计算出的流变性参数. 以膨润土加高分子聚合物配制的低固相泥浆,它的表观粘度具有多值的测量结果.因此,野外现场争议很大,本文对此进行初步探讨. 粘度测量实例与表现1.现场泥浆粘度测量(见表1)泥浆配     

泵吸反循环中断的原因分析及预防措施

从设备安装，管路密封，泥浆性能，钻头结构，钻进参数,施工管理等方面，分析了用泵吸反循环钻进工艺施工钻孔灌注桩时循环流中的原因，提出了预防措施。     

水平定向钻回拖过程中泥浆剪切速率分析

泥浆拖曳阻力是水平定向钻（HDD）回拖载荷的重要组成部分,但目前理论分析结果与现场实验观察相去甚远,究其原因是泥浆流变参数的不合理选用。研究发现低剪切速率下的流变特性更适于HDD回拖载荷的相关计算,而目前对于低剪切速率的量化分析尚未出现。本文分析泥浆剪切速率的影响因素并总结其在HDD穿越工程中的取值范围,据此估算环形空间中泥浆的剪切速率。研究表明,HDD工程中泥浆剪切速率的实际值在10s-1范围内。     

3PNL离心泵在大口径钻孔中的使用效果

大口径钻孔灌注桩一股采用一次性成孔，因其口径大，钻渣多，孔壁也相对不稳定。为了保护孔壁，需要泥浆保持一定的粘度。由于泥浆的粘度较大，钻渣     

泥岩地基桥梁钻孔灌注桩承载力试验研究

根据安徽省安庆市某高速公路桥梁工程3根钻孔灌注桩的单桩竖向抗压静载试验,以及桩身轴力传递和桩侧阻力性状的测试,分析了其静载试验Q~s曲线的特性、桩身轴力传递机理、桩侧阻力和桩端阻力发挥性状,探讨了钻孔方法、泥浆循环等施工因素对钻孔灌注桩的工程性状的影响,揭示了泥岩地基中桥梁钻孔灌注桩的承载力特性和破坏机理模式。      

粘度与漏斗式粘度计

液体和气体统称为流体，流体的粘度可以分为绝对粘度、运动粘度和相对粘度三种。这些粘度可用粘度计来测定，如绝对粘度常用毛细管粘度计来测定，而相对粘度的测定方法更是多种多样，像野外地质队所常用的漏斗式泥浆粘度计就是测相对粘度用的。漏斗式泥浆粘度计的使用方法在此不再赘述，下面只想谈一下漏斗粘度与其他粘度之间的关系。我们知道，在标准大气压，20℃时水的漏斗粘度是15秒；     

旋挖钻孔低粘降失水泥浆配制应用技术

在厚粘土、粉土、砂层进行旋挖钻孔灌注桩施工,通常由于泥浆孔口补给、泥浆不循环的工艺缺陷,导致塌孔、埋钻、卡钻、缩径、断桩事故频繁发生。在分析低粘、降失水、加速钻渣沉淀的解决机理的前提下,提出了配制低粘度、高降失水、防絮凝的铁铬盐-LV-CMC泥浆并同步孔底补浆工艺,可不需循环泥浆清孔,保证成孔质量,提高工作效率。     

湿陷性黄土中成孔方式对桩基承载力影响试验研究

为了研究黄土地区成孔方式对桩基承载特性的影响,依托永寿至咸阳高速公路工程,对两个试验区4根试桩进行了静载试验,分析研究了不同成孔方式下桩基荷载传递规律。研究结果表明：成孔方式对桩基承载特性影响较大,黄土地区旋挖钻孔灌注桩承载力高于泥浆护壁循环钻孔灌注桩;循环钻孔灌注桩在成孔时需泥浆护壁,桩侧形成的泥皮会严重影响桩侧土体摩阻力的发挥,桩侧极限摩阻力值较小,桩端承担桩顶荷载比例较高;浸水后湿陷性黄土结构破坏,单桩承载力较原始状态有所下降;由于上覆黄土层湿陷量较小,浸水状态下桩侧土体并未产生负摩阻力。     

澳门美高梅金殿扩底灌注桩施工泥浆技术

在澳门美高梅金殿大直径扩底灌注桩工程中,为了减少钢护筒的人埋深度,确保其顺利回收,设计和实施了一套有效的泥浆技术,包括：用优质膨润土造浆,用具有降粘稀释和抑制地层水化分散的腐殖酸钾（KHm）处理剂,配制高抑制性低固相泥浆;应用气举反循环系统清洁钻孔,地表大循环系统调度泥浆、调整泥浆性能;强化重力沉淀和旋流除砂方法清除钻屑;把钻屑和废弃泥浆用低标号水泥硬化处理后外运,避免污染环境等。并通过泥浆损耗量的计算分析,提出了降低损耗和成本的措施。     

桩侧泥皮和桩底沉渣对钻孔桩承载力影响的数值模拟

运用有限元软件模拟分析了桩侧泥皮和桩底沉渣对钻孔桩承载力的影响。通过对不同桩底沉渣厚度和强度下单桩承载力模拟计算,研究了沉渣对钻孔桩承载力的影响规律,指出沉渣厚度的影响存在临界值,当沉渣厚度超过临界值300 mm时沉渣厚度对单桩承载力影响不是很明显,主要是沉渣强度的影响。引入桩侧泥皮摩阻力折减系数来考虑泥皮强度的影响,计算分析了泥皮高度和强度对钻孔桩承载力的影响,并指出泥皮高度是主要因素。     

桩基成孔施工中防塌泥浆性能试验分析

塌孔、缩径是桩基成孔施工中经常出现的问题,成孔的质量直接影响钻孔灌注桩桩体的质量。目前的成孔施工中除了下套管之外最有效的护壁方法就是采用防塌泥浆护壁。通过对各种组分泥浆试验性能参数的比较与分析,优选出防塌泥浆最佳配方,从而提高钻孔灌注桩成孔施工中孔壁的稳定性。     

澳门美高梅金殿工程大口径钻孔扩底灌注桩施工技术

澳门美高梅金殿工程主楼基础为38根钻孔扩底灌注桩，桩孔直径为3m扩底到4．2-4．5m，场地狭窄，且是在微风化花岗岩中扩底。根据工程的具体情况，采用贝诺特工法、反循环四翼刮刀钻头钻进、滚刀钻头钻进等组合钻进工艺，同时采用在港澳地区限制严格的泥浆护壁钻进。为港澳地区用泥浆钻桩孔作出了典范，且取得了良好的经济效益。     

钻孔灌注桩桩侧泥皮分布对桩承载性状影响研究

泥皮的存在会使灌注桩承载力降低,由于受施工工艺、方法以及现场条件影响,泥皮并不全部分布于整个桩壁四周,而是存在于部分区域。用折减桩土接触面参数的方法来模拟泥皮作用,对不同高度分布的泥皮进行数值方法模拟,分析不同泥皮分布高度对灌注桩的承载性状影响。计算结果表明,泥皮分布高度越高,荷载-沉降曲线越陡,拐点位置不断前移,当泥皮性状比α=0.8时,极限承载力损失约在5%~25%,当α=0.6时,极限承载力损失约在5%~50%。泥皮分布高度对桩侧摩阻力的影响与上部荷载作用下泥皮性质能够提供的极限摩阻力有关;有泥皮存在的部位,桩身轴力传递速率明显加快,泥皮分布高度越高,桩身轴力传递速率越快,且越向下部,泥皮分布高度对轴力的影响越大;泥皮分布越高,桩侧摩阻力就越容易达到极限摩阻力,导致泥皮分布越高,桩端阻力越大。     

超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟

由于超长灌注桩为摩擦型桩,建立合适的桩-土界面剪切模型将成为合理且有效地模拟分析其承载变形特性的关键。基于超长灌注桩桩侧摩阻力? 随桩-土相对位移w发挥性状,将? - w关系定义为硬化和软化两种类型,进而将桩侧摩阻力发挥模式分为全硬化模式、全软化模式和混合模式。建立超长灌注桩桩-土界面剪切硬化模型和软化模型,运用ABAQUS二次开发子程序FRIC将建立的剪切模型嵌入有限元,实现剪切模型的有限元模拟,单桩算例表明,剪切模型在ABAQUS中实现是成功的。运用建立的桩-土界面剪切模型对现场试验试桩进行有限元模拟,模拟结果与实测结果较为吻合,表明所建立的桩-土界面剪切模型及其有限元模拟对于超长灌注桩承载变形计算具有合理性和可行性。     

小直径灌注桩旋挖成孔工艺

由于旋挖钻机结构的特殊性,不便用于小直径钻孔灌注桩。设计了一套解决问题的新技术---小直径灌注桩旋挖成孔工法。此项新技术包含了自行设计的XFK600防扩钻头、特别的工艺参数、双护筒保浆技术等。试验研究成功后,已广泛应用于多个重大工程项目。介绍了该技术的创新内容、关键技术及其试验应用效果。     

基于光纤检测技术的夹泥灌注桩模型试验

将分布式光纤传感技术用于夹泥灌注桩定量检测。建立了加热光纤与桩身介质的单层圆筒壁一维传热模型,利用桩体中光纤的温升变化规律检测夹泥桩的含泥量。开展含泥量分别为0、33.3%、50.0%、66.7%、100.0%的夹泥桩光纤检测模型试验,确定合适的加热功率范围和加热时间,并对光纤传感器进行标定,研究不同夹泥桩中光纤温升变化情况和桩身介质导热系数,发现在相同加热功率下,随着含泥量增大,光纤温升速率变快、增加幅度变大。进一步分析表明,含泥量与桩身介质导热系数之间存在确定的线性关系,并推导出两者数量关系式。通过声波检测对比试验,分析了该技术的测量精度。结果表明,桩体含泥量大于10%时,光纤检测法的精度与声波检测法较为接近。通过以上研究,为定量检测灌注桩的完整性提供了一种思路。