关于聚合物泥浆在连续粉砂层旋挖成孔施工中应用

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1、关于聚合物泥浆在连续粉砂层旋挖成孔施工中应用　　摘要：针对工程地质层以粉砂层为主的旋挖钻孔施工，着重分析聚合物泥浆的基本性能以及聚合物泥浆在旋挖钻孔中的应用。通过工程实践分析聚合物泥浆的使用情况及其带来的技术经济效益。关键词：旋挖成孔；聚合物泥浆；粉砂层；粘度中图分类号：P634.6+2文献标识码：A文章编号：前言旋挖钻机钻孔成桩亦称回转斗成桩、取土成桩，英文名称“EarthDrill”，具有成孔质量好，速度快，无噪声，无污染等优势。旋挖成孔过程中因工程地质层的千变万化，尤其是连续粉砂层，对所需护

2、壁的泥浆性能要求较高。自20世纪70年代初以来，国内外研制生产的新型聚合物泥浆材料，使用简单，小巧轻便，制浆速度快，护壁效果好，沉淀凝聚速度快，无污染。极大改善了灌注桩施工的护壁效果和施工环境，加快了工程施工的速度，节省了施工费用，提高了工程的施工效率。1.聚合物泥浆性能特点1.1桥联与包被作用7当聚合物泥浆注入钻孔后，一定数量聚合物分子吸附在钻孔孔壁的土粒表面和两个土粒的间隙上，就会形成网络结构，称为桥联作用。当高分子链吸附在一个土粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。聚合物泥浆的桥联与包被作用

3、使钻孔孔壁表面形成吸附网并不断加密，逐渐形成连续覆盖孔壁表面和孔隙内表面的膜，在胶结作用下使孔壁保持稳定。1.2絮凝作用当聚合物在泥浆中主要发生桥联吸附时，会将一些细颗粒聚结在一起形成粒子团，这种作用称为絮凝作用，在絮凝作用下形成大颗粒从而快速沉淀到孔底，很好的保持泥浆性能，最大化泥浆的可重复利用率。2.工程实例江苏LNG接收站T1204储罐桩基采用三岔双向挤扩灌注桩，桩侧、桩端采用后压浆处理，桩侧注浆阀设置两道；桩径1.40m，桩长58.600、58.900和64.000m。工程地质均为粉砂层，

4、以第⑤、⑦层粉砂为桩端持力层，地下水稳定水位埋深为4.5～5.1m，总桩数为401根，现已完成钻孔桩试桩工程。3.人工淡水造浆3.1泥浆池及配套设备T1204储罐区北侧新建泥浆池：长40米，宽5米，高27米，容积400m³，保证钻孔灌注桩泥浆护壁用量。其泥浆循环系统由制浆池、供浆池、泥浆沉淀池、废浆池、空压机供气系统、供浆泵、回浆泵、供浆管和回浆管构成。制浆池和供浆池中配备空压机供气系统，以保证池中的泥浆持续搅动。泥浆沉淀池中不能配备供气系统，以便混凝土灌注后回浆中悬浮的钻屑能够沉淀到池

5、底。旋挖钻孔施工时，泥浆在制浆池中制备完成后排人供浆池中，通过供浆泵和供浆管输入到钻孔中。混凝土灌注时，泥浆通过回浆泵和回浆管排入泥浆沉淀池，回浆中悬浮的泥沙沉淀到池底后，将沉淀池上部的好浆排入供浆池中进行循环利用。3.2聚合物泥浆制备聚合物泥浆的主要成分为水、高分子聚合物泥浆材料和水处理剂(Na2CO3)，按照表1配合比制浆；将清水注入泥浆池后，用20%纯碱溶液调节水的PH值在8～10之间，以沉淀水中的钙离子使聚合物泥浆达到最佳的性能。并用空压机搅拌均匀10～20分钟，纯碱具体加量视现场PH试纸

6、测试结果确定。将循环泵打开，进行自循环后，通过泵出水管口加入聚合物，要求慢慢均匀加入，后用空压机搅拌60～90分钟，用马氏漏斗测定溶液的黏度到35秒左右。表14.钻进过程中注意事项及泥浆性能变化4.1钻进过程控制74.2.1开钻时要马上注入聚合物泥浆，应垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散，且保证孔内泥浆的液面高于护筒高度一半以上。钻进过程中，每一钻程进尺应控制在0.5～1m左右。每次提钻时，及时向孔内注入合格的泥浆至孔口，以保证孔壁的稳定性。4.2.2钻机施

7、工时要注意控制钻具的提起和下放速度，尤其是在初提钻和出入孔口时，以便加快泥浆中钻屑的沉降，减少对孔壁的扰动，保证孔壁稳定。钻头提出后应直接转离孔口弃土，不要在孔口停留，避免泥沙泄流到钻孔内。4.2.3在距离终孔深度1～2米时，暂时停止钻进，将孔内泥浆沉淀一段时间，待沉渣不再增加后再行捞渣。4.2聚合物泥浆粘度变化由于该地质层为连续粉砂层，有渗透性好，内聚力小，对外力反应灵敏，在微弱动水或外力作用下易产生移动，丧失稳定的特性；因此，在钻孔过程中，对泥浆的护壁性能要求很高。聚合物泥浆主要靠泥浆粘度粘结

8、钻渣，便于钻进，同时将孔底内悬浮的细小颗粒沉淀于孔底，因此，粘度是聚合物泥浆的主要性能指标。7现场钻孔泥浆性能检测（经实测多个钻孔取平均值）：孔深20米时测得泥浆粘度32，比重1.04,；孔深40米时，测得泥浆粘度29，比重1.03；终孔时泥浆粘度27，比重1.03。每次取样均取孔底500mm内泥浆进行比重、粘度检测。发现，随着钻孔深度的增加，其粘度逐渐下降，而比重基本不变。结论：泥浆中聚合物的含量随絮凝量的增加而减少当泥浆有效成分(聚合物)严重损失到失去护壁效果后，就会发生钻孔坍