建筑技术丨钻孔灌注桩泥浆比重对成孔质量的影响

随着钻孔灌注桩施工质量标准的提升，传统的探孔器只能检测灌注桩的孔径和孔深，无法准确检测灌注桩的垂直度。超声波成孔成槽检测仪利用超声探测方法，将超声波传感器浸入钻孔中的泥浆里，可以快速对钻孔4个方向同时进行孔壁状态监测，实时监测钻孔直径、孔壁或墙壁的垂直度、孔壁或墙壁坍塌状况等。故超声波钻孔检测工艺逐渐运用于灌注桩的检测中。

基于通锡高速海门至通州段工程项目桥梁桩基施工，本文研究了钻孔灌注桩泥浆比重对成孔质量的影响。通过采集数据对钻孔过程控制的相关参数进行调整，可以有效改善钻孔质量、减少施工时间和成本。同时将检测结果以扫描图像格式存储在文件中，可以随时回放或打印输出，以便于数据资料的分析和管理。

1 泥浆比重对超声波检孔数据的影响

通锡高速公路海门至通州段工程项目二工区三分部采用的是正循环式成孔钻机，地质为易坍地层，钻进时泥浆比重要求1.20~1.45，粘度要求19~28 s。

现场选取图纸设计要求直径为1.2 m、同条件施工的桩基2根，分别开展2组实验。

（1）第一组实验研究在泥浆比重不变的情况下，提钻静置不同时间后对超声波检孔的影响，得到最佳的检测时间段。

（2）第二组实验在从第一组得到的最佳检测时间范围内，研究含砂率不变的情况下，不同的泥浆比重对超声波检孔产生的影响。

1.1 第一组实验

在提钻0 h后、提钻0.5 h后、提钻1 h后、提钻1.5 h后进行超声波检测，用于研究周围环境等其他因素的影响，此时泥浆比重为1.15，粘度19 s，含砂率0.5 %。

（1）提钻0 h后，最大孔径1 279 mm；最小孔径1 194 mm；平均孔径1 237 mm；垂直度0.41 %。

（2）提钻0.5 h时，最大孔径1 283 mm；最小孔径1 201 mm；平均孔径1 242 mm；垂直度0.32 %。

（3）提钻1 h时，最大孔径1 282 mm；最小孔径1 204 mm；平均孔径1243 mm；垂直度0.20 %。

（4）提钻1.5 h时，最大孔径1 286 mm；最小孔径1 202 mm；平均孔径1 245 mm；垂直度0.24 %。

1.2 第二组实验

往泥浆池中加入预制好的泥浆来控制泥浆比重，初始泥浆比重为1.10，分别在泥浆比重达到1.10、1.13、1.16、1.20时，进行超声波检测。

（1）泥浆比重为1.20时，最大孔径1 293 mm；最小孔径1 236 mm；平均孔径1 266 mm；垂直度0.46 %。

（2）泥浆比重为1.16时，最大孔径1 298 mm；最小孔径1 214 mm；平均孔径1 256 mm；垂直度0.36 %。

（3）泥浆比重为1.13时，最大孔径1 280 mm；最小孔径1 224 mm；平均孔径1 252 mm；垂直度0.32 %。

（4）泥浆比重为1.10时，最大孔径1 278 mm；最小孔径1 230 mm；平均孔径1 254 mm；垂直度0.29 %。

2 数据分析

如图1所示，从第一组实验数据可以看出，提钻0 h后检孔和提钻1.5 h后检孔的波形图有明显缺失，波形图不完整，说明超声波数据采集不全面，设备自带去噪功能，可以排除场外噪声干扰。

图1 检测时间–垂直度曲线

超声波检孔主要受泥浆比重、孔内气泡及含砂率的影响，此时在含砂率及泥浆比重无太大变化的情况下，检孔主要受到孔内气泡的影响，且在等待时观测到孔内泥浆不断有气泡析出。

在静置1 h后基本无气泡，此时检孔效果较好；但在静置1.5 h有明显的升高。因此提钻1~1.5 h内检孔，检测效果最佳。

如图2所示，第二组实验均是提钻静置1 h后检孔，且含砂率均控制在0.5 %以内，从波形图可得，相同条件下，泥浆比重越大，检孔得到的波形图越不完整。

图2 泥浆比重–垂直度曲线

以上两组实验结果表明，泥浆比重变大后，泥浆粘度增大，气泡难以从泥浆中析出，滞留于孔内，给钻孔检测造成极大的影响。

当泥浆比重越高，降低气泡对超声波检测就需要静置更长的时间，严重影响钻孔灌注桩的施工效率，且容易出现塌孔、缩孔现象。

在现场条件合适时间充裕的情况下，在第一次清孔完成后，将第一次清孔的泥浆比重降低至1.1，便于超声波进行钻孔检孔，快速且精准确定钻孔灌注桩的孔内情况，方便进行下一步施工，减少意外情况发生和提高钻孔灌注桩施工质量。

3 结束语

以某高速工程桥梁桩基施工为依托，采用超声波成孔检测技术研究了泥浆比重对成孔质量的影响。为确保超声波检孔的精确度，需要从施工组织、材料准备、操作工序等方面精心谋划、紧密配合，才能切实有效保证超声波检孔仪器顺利进行数据采集。