摘要：文章结合海南新外环实行的南岗河大桥钻孔桩建设项目工程，概述了高分子聚合物掺杂聚合浆料所表现的优异性能，结合其实际应用案例，有效地监测了高分子聚合物对于钻孔桩泥浆性能的改善条件和效果，同时可以提高钻进效率。

关键词：复杂地质；钻孔灌注桩；旋挖钻；化学聚合物；泥浆护壁 文献标识码：A

中图分类号：U443 文章编号：1009-2374（2016）05-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.074

1 高分子聚合物泥浆概况

1.1 高分子聚合物泥浆基本性状

随着化学制备工艺的不断发展和完善，高分子化合物以其成本低廉、易于规划化制备和生产等有利因素而得到人们的广泛关注。除此之外，高分子聚合物容易实现性能改善，并结合实际的施工环境表现出最佳的优异性能。高分子聚合物浆料在钻孔桩泥浆中的应用，可以有效提高整体浆料的粘结性能，借助高分子链卷曲的优势，稳定整体浆料的定性能。这些高分子聚合物由于具有一定的各向异性，可以使得钻进的孔道形成吸附作用结构，进而加快施工钻头的转移速度，提升钻进的质量和效率。

1.2 聚合物泥浆的有效成分

高分子聚合物泥浆的组成主要分为静态高分子聚合物浆料和动态高分子聚合物浆料，其中本文重点介绍静态高分子聚合物浆料。静态高分子聚合物化学泥浆主要由高分子化合物、水泥浆料以及水等基本组分构成。经过一定的搅拌混匀，通过加入一定量的纯碱以及来自自来水中的钙镁离子峰掺杂，使得高分子聚合物化学浆料可以实现钻孔桩的高效定位与施工，通过高分子化学粘连度的增加，进而不断改善水质和需要去除的杂质离子。环境友好型泥浆需要结合各种材料的配合比根据土层状况而定。

2 施工应用研究

2.1 工程概况

海南省新建铁路西环铁路客运专线五标三分部南港河特大桥，桥长1190.95m，河面宽度98m，基础采用桩基，钻孔灌注桩桩径有2种，即1.00m、1.25m，平均桩长38m。该桥位于典型的沿海复杂地质环境中，据地质钻探资料，地面以下10m左右范围内为密度较小的粉细砂和中砂层，10～38m均为粉质黏土层和粉细砂层。南港河流经28#-32#墩并且地下有充沛水量，施工难度大。原施工方案采用普通的膨润土矿物泥浆，但钻机过程中，前两根均出现了严重的塌孔现象，无法继续钻进。鉴于复杂的地质条件，经综合分析原有施工方案，拟在钻进过程中使用化学聚合物泥浆，为了保证施工可行，进行了10根桩孔的试钻，结果显示，钻进效果良好，未出现严重塌孔等现象，由此积累了施工经验，在钻孔中全部使用化学聚合物泥浆。

2.2 泥浆护壁性状的试验

2.2.1 泥浆配制。旋挖钻孔中，化学聚合物经过掺杂配制的施工泥浆需要加入适量的稳定剂，通过泥浆性能的稳定来保护施工面壁的化学和物理稳定性。高分子聚合物泥浆由于受到高分子化合物水解程度的影响，不同的高分子聚合物泥浆在实际的施工过程中表现的综合性能差异较为显著，黏度越大的高分子聚合物泥浆，其掺杂的高分子化合物的分子量越大，链长越规整。对于高分子相对分子质量处在200万以下的高分子聚合物，其掺杂对于施工泥浆的黏性影响不大，一般会由于黏性不够而使得施工的物质沉淀物脱落。除此之外，pH值对于高分子聚合物泥浆的性能影响较大，一般而言，添加少量的纯碱，可以有效保障泥浆的掺杂优势，尤其是鼓动泥浆不少于3h直至泥浆材料充分水解。

2.2.2 钻孔平台旋挖施工。（1）钻进孔在施工前，需要将高分子聚合物泥浆内设注满，在整个施工过程中要保障泥浆的充足。对于高分子聚合物泥浆施工注射的最低要求是不低于护筒容积的一半，进而可以保障施工泥浆的压力。（2）钻桩孔需要保障施工时合理的孔壁温度，进而减少由于外界温度对于高分子聚合物泥浆施工性能的影响。与此同时，加快泥浆的固化速度，减少浆料施工的扰动。

2.2.3 钻孔桩的清孔试验。掺杂不同的高分子聚合物对于钻孔桩泥浆的沉淀和固化时间有很大的影响。在钻孔初期，需要不断加快泥浆的固化速率，进而保障后续清孔工作的顺利高效完成。因此，对于施工的不锈钢板的厚度一般不超过10厘米。

2.3 施工特点

在水下混凝土灌注时，对于高分子聚合物泥浆而言，由于钻桩孔飞溅的泥屑不断的与泥浆形成相互作用力，进而形成一层黏度较小的泥皮。这些泥皮对于钻孔的高桩摩擦力可以有效减少，进而实现国家高分子聚合物的泥浆钻孔桩施工的Ⅰ、Ⅱ类桩标准。施工完成固化后，需要对剩余的泥皮和泥浆进行二次处理，进而减少它们直接排放到大自然中。一般而言，高分子聚合物泥浆的掺杂主要成分可在自然条件下进行生态降解，其他不利排放可以借助5%的次氯酸钠溶液或3%的过氧化氢溶液处理。

3 综合效益分析

3.1 经济效益分析

高分子聚合物泥浆与现有膨润土泥浆经济效益比较如表1所示：

3.2 社会效益分析

聚合物泥浆与膨润土泥浆施工固化效率对比如表2所示：

结合表1和表2数据可以看出，高分子聚合物泥浆的施工成本和固化效果都要基于膨润土的先天优势，因此聚合物泥浆是理想的泥浆材料。

3.3 环保效益分析

从环保角度来比较，化学聚合物泥浆的使用能减少废泥浆的排放，更有利于自然环境的维持。能适应复杂的地质条件，成孔效率更高，能缩短施工工期，因此社会效益也是显著的。

4 结语

随着化学制备工艺和材料技术的不断发展与进步，高分子聚合物以其制备成本低廉、易于规模化生产以及化学综合性能优势等特点，对于钻孔桩的实际应用可以有效保证施工质量和固化效果，进而不断改善泥浆物理化学性能，实现泥浆施工的环保掺杂与利用。

参考文献

[1]侯韶军.化学聚合物泥浆在旋挖成孔施工中的应用研究[J].科技创新导报，2015，（16）.

[2]鲍海山.聚合物泥浆在青海海西木里地区复杂地层施工中的应用[J].青海国土经略，2014，（1）.

[3]段东旭，薛振华，杜世权.新型聚合物泥浆在钻孔桩施工中的应用[J].路基工程，2013，（5）.

作者简介：孟青云（1981-），男，河北石家庄人，中铁二十局集团第三工程有限公司中级工程师，研究方向：公路、铁路等项目管理。

（责任编辑：蒋建华）