化学泥浆护壁总结.docx

1、化学泥浆护壁总结 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）化学泥浆护壁总结一、引言近年来，随着国家建设的飞速发展，高速铁路、高速公路和市政道路工程不断兴建。在各项工程中地铁建设发展最为迅速，对桩基质量、成孔速度、环保等要求不断提高。在钻孔灌注桩施工中，旋挖钻以成孔质量好、速度快，噪声小、无污染或小污染等优势迅速占领了桩基市场。由于旋挖成孔施工无循环造浆功能，只能采用静态泥浆稳定液护壁，靠不停地向孔内进行补浆来保证孔内外水压的平衡和护壁效果。目前我国传统上仍采用膨润土矿物泥浆护壁，但是在某些复杂地质条件下，膨润土泥浆存在一定的局限性。随着市场的发展，国外化学聚合

2、物泥浆技术逐渐地引入国内，并取得良好效果。下面通过西安地铁六号线3标侧坡站的实例来阐述在复杂地质条件下采用化学聚合物泥浆护壁，大功率旋挖钻机高效成孔技术。二、工程概况2.1工程概述侧坡站位于高新区，设置在西太路和规划纬三十六路十字路口，车站主体沿西太路路西呈南、北向跨路口布置，是六号线的第二个车站，南接南客站，北接纬三十二站。车站为地下两层岛式站台车站，有效站台宽度11m，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，有效站台中心里程为YCK12+215.000，车站总长215.75m，标准段总宽19.7m，有效站台中心里程轨面埋深15.35m。2.2工程地质与水文地质（1）岩土分层及特征本标段沿线涉及

3、地层自上而下主要为：第四系全新统Q4.第四系上更新统Q3、第四系中更新统Q2等。主要地层特征自上而下分述如下：1-1杂填土Q4ml：主要分布于西太路沿线，杂色，松散，成分杂乱，主要由沥青、碎石和混凝土块组成，含大量砂砾。1-2素填土Q4ml：广泛分布于地表，以褐黄色为主，硬塑，主要由黏性土组成，含少量砾石，土质不均。2-1黄土状土Q4al+pl：广泛分布于地表，为全新统主要地层，黄褐色为主，局部夹有软弱层，土质较匀，具针状孔隙，虫孔发育，可见姜石和蜗牛壳碎片；以硬塑为主。2-2粉质黏土Q4al+pl：主要分布与黄土状土下部，为全新统主要地层，黄褐色，以可塑为主，局部夹有软弱层，土质较均，含黑色

4、斑点，偶见姜石或蜗牛壳。2-4粉细砂Q4al+pl：仅局部揭示，褐黄色，潮湿饱和，密实为主，砂质不纯，含零星砾石，局部夹薄层粉土。3-1新黄土Q3eol：主要分布于纬三十二站进站段，棕黄色，硬塑为主，土质较均，含白色钙质菌丝，偶见姜石和蜗牛壳碎片。3-2古土壤Q3el：主要分布于纬三十二站进站段，棕红色为主，硬塑，距针状孔隙，可见白色菌丝，含钙质结核，几部富集成层。3-3粉质粘土Q3al+pl：广泛分布，为上更新统主要地层，颜色较杂，以浅灰色、棕黄色、黄褐色为主，可塑为主，局部软塑，土质较均，含铁锰质斑点及钙质结核，局部钙质结核富集。3-4粉土Q3al+pl：局部分布，浅灰色、灰黄色，湿、密实

5、，土质较均，含少量钙质结核，局部夹薄层砂。3-5粉细砂Q3al+pl：断续分布，浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质较纯，矿物成分以长石石英为主，含少量云母。3-6中砂Q3al+pl：浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质不纯，含少量黏性土。3-7粗砂Q3al+pl：浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质不纯，含少量黏性土和砾石。4-3粉质黏土Q2al+l：广泛分布，为中更新统主要地层，色杂，以深灰色、青灰色、灰黑色为主，以可塑为主，土质较均，含铁锰质斑点及零星钙质结核，局部钙质结核富集。4-4粉土Q2al+l：局部分布，颜色较杂，以深灰色为主，属稍湿、密实状态，土质不均，含砂和姜石。4-5粉细砂

6、Q2al+l：断续分布，灰色，饱和，密实为主，砂质不纯，含少量砾石和黏性土，局部为团状块。4-6中砂Q2al+l：断续分布，灰色，饱和，密实为主，砂质不纯，含少量砾石和黏性土，局部为团状块。4-7粗砂Q2al+l：局部分布，灰色，饱和，密实，砂质不纯，含少量砾石和黏性土，局部为团状快。（2）工程地质条件评价标段区域穿越地质相关评价如表2-2：表2-2岩土层工程地质评价地层编号地层名称特征及对工程的影响1-2素填土工程性质差，基坑开挖易坍塌，桩基施工易塌孔。3-1黄土具有轻微湿陷性，局部具有中等湿陷性，中等压缩，工程性质一般3-2古土壤膨胀潜势为弱，中等压缩，工程性质一般3-3粉质黏土中等压缩，

7、工程性质较好3-5粉砂作为基础持力层，工程性质较好；但基坑开挖后易坍塌，易造成边坡失稳，在水头压力作用下易产生涌砂现象；施工明挖基坑时，降水管井成井及围护桩的施工中易流砂、塌孔，处理不当易诱发工程地质灾害；桩基易发生塌孔。3-6中砂3-7粗砂3-8砾砂4-3粉质黏土中等压缩性，工程性质较好4-5粉砂作为基础持力层，工程性质较好；但基坑开挖后易坍塌，已造成边坡失稳，在水头压力作用下易产生涌砂现象；施工明挖基坑时，降水管井成井及围护桩的施工中易流砂、塌孔，处理不当易诱发工程地质灾害；桩基易发生塌孔。4-6中砂4-7粗砂4-8砾砂（1）地下水位及动态特征根据勘察报告，地下水位高程411.18413.

8、53m，地下水位埋深6.99.2m之间。地下水位与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系，每年的710月为雨季，大气降水丰沛，水位会明显抬升，冬季因降水减少，地下水位随之下降。根据多年动态资料分析，地下水年变幅在1.02.0m，水位呈下降趋势。（2）地下水赋存及类型本段地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水。场地潜水赋存于第四系全新统、上更新统及中更新统洪积的粉质黏土、砂类土中。主要含水层为上更新统及中更新统的粉质黏土及砂层。（3）地下水的补给、径流、排泄本区地下水补给主要通过大气降水入渗、农业灌溉及侧向径流补给，其径流方向与地形坡度一致，地下水总体由东南流向西北沣河，垂直向上第四系松散

9、层孔隙水与浅层承压水通过越流相互作用联通补给。排泄方式主要为蒸发、侧向径流排泄、人工开采、潜水越流排泄等。三、化学泥浆的制备与使用3.1泥浆制备泥浆在钻孔过程中极为重要，起着保护孔壁，防止坍塌的作用，特别是在本工程的素填土层和砂层，泥浆性能将直接影响钻孔的成败。我们通过试桩认真研究仔细比对，结果采用高分子聚合物化学泥浆护壁的防塌孔、防渗漏性能最好。3.2钻孔泥浆质量差将造成的后果（1）无法形成护壁泥膜或形成泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，易塌孔和缩径。（2）泥浆的稠度大，比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差，厚度大，降低桩的侧摩阻力。（3）稠浆在钢筋笼上沉积粘附，导致钢筋与混凝土的握裹

10、力降低。泥浆比重过大，使得混凝土水下灌筑的阻力增大，降低混凝土流动半径，使混凝土骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好，桩的侧摩阻力也难以发挥。3.3黏土造浆钻孔桩开始施工时，出于对成本的考虑，使用黏土进行造浆。配比为：水黏土纯碱=1004002（加入纯碱是为了使泥浆pH值增大，使黏土颗粒分散，使粘粒表面负荷增加，增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性）。施工过程中对泥浆进行了抽检，3项指标分别为比重10311，粘度1820Pas，含砂率2%4%。采用该泥浆护壁钻孔过程中发生了漏浆、孔壁坍塌现象，主要塌孔地层素填土层和砂层。经分析认为塌孔原因为：泥浆比重偏小，粘度偏

11、低，使孔壁未形成坚实泥皮，对素填土层和砂层空隙不能进行有效封堵，护壁效果差。3.4膨润土造浆根据地勘报告，素填土层、砂层较厚且砂层重复出现，松散稍密状，土杂，孔隙率大，容易发生流砂，黏土泥浆已经无法有效护壁，漏浆及塌孔现象严重，影响成桩质量，故决定改用膨润土造浆。（1）泥浆原材料钻孔泥浆选用不分散、低固相、高粘度的钠质膨润土造浆，另外适量加入纯碱（Na2CO3）。膨润土：采用钠质膨润土，用量为水的8%，即8kg膨润土可掺100kg的水。碳酸钠：又称纯碱，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率。掺入量为泥浆的0.2%。（2）泥浆拌制泥浆调制采用机械搅拌，搅拌时将定量的清水加入搅拌机，然后慢慢地加进

12、与水量相应的膨润土，并开动机器搅拌，最后加入纯碱，成浆后打开出浆门出浆。（3）膨润土性能指标检测泥浆搅拌完成检测泥浆各项性能，3项指标分别为比重104106，粘度120Pas，含砂率1%。检测完成再次钻孔，护壁效果在素填土层明显提高，但在砂层处没明显效果，仍然出现泥浆渗漏和塌孔现象。说明在复杂地质条件下，按常规性能指标要求，泥浆护壁效果不明显。3.5化学泥浆应用在本工程复杂地质条件下，需要较大粘度、堵漏、护壁效果更好的泥浆达到稳定的护壁效果，彻底解决钻孔过程中的漏浆、塌孔问题，确保施工进度和桩身质量。经过反复对比研究，决定采用化学聚合物泥浆。（1）泥浆配制旋挖取土成孔中，静态泥浆作为成孔过程的

13、稳定液，主要作用是护壁。采用高分子化学聚合物泥浆能在孔壁周围形成强韧的保护膜，有效封堵孔壁周围的空隙，防止泥浆渗漏，同时对孔壁提供压力，防止在不稳定地层中钻孔的坍塌、流砂现象的发生。又能充分发挥旋挖钻工作效能，提高掘进速度。化学泥浆采用原材料及掺加比例见表1。表1化学泥浆主要材料及配比材料名称比例/%水100膨润土6羟甲基纤维素0.2纯碱0.2803大裂缝堵漏剂1.5重晶粉按需量掺入首批泥浆在搅拌机中搅拌，搅拌时，先将定量的清水加入搅拌机，然后按比例慢慢地加进膨润土，再加各化学添加剂。由于增粘剂可能会影响膨润土的溶胀，所以要在膨润土之后放入，并开动机械搅拌，成浆后，打开浆门让泥浆流入泥浆池内的

14、储浆池中。以后调制泥浆时根据现场实际情况，利用既有钻孔桩的钢护筒作搅拌池进行泥浆拌制，按以上顺序加入泥浆原材料，开机搅拌均匀后取样进行泥浆检测，检测合格后，将拌制完成的成品泥浆注入泥浆池中贮存。（2）性能指标泥浆性能指标见表2。表2化学泥浆性能指标项目指标检测方法泥浆比重/（gcm3）1.1比重计测量粘度/（Pas）33标准漏斗粘度计测定PH值80110PH试纸含砂量/%05含砂计测定因本工程地质特殊，素填土层和砂层松散，孔隙率大，所以适当提高了泥浆的粘度和比重。施工时泥浆中高分子聚合物充分填充孔壁缝隙，形成强韧保护膜；同时大比重泥浆可以给孔壁更大的侧压力，从而保证孔壁稳定，有效防止渗浆、流砂

15、、塌孔发生。四、钻孔4.1成孔本工程采用履带式旋挖钻机钻进，柴油机自带动力装置，行走方便，能满足现场复杂的场地状。钻进系统用液压动力头带动钻杆，钻头切削土体。钻杆采用伸缩式，无须安装拆卸，自带仪表随时监控孔深及钻孔倾斜度。（1）开钻前找准桩位并拉好“十”字线，对准桩位后，经现场技术人员检查合格后方可开钻。（2）开钻时（地表下8m以内），应轻压慢进，适当延长钻进时间，并及时将泥浆注入孔内，平衡地层压力，并在孔壁四周形成泥皮，保护孔壁。钻头旋挖切削土体，提出孔外，打开钻头底盖倒土至铲车斗内运至指定地点。（3）因本工程上层为回填土，地层松散，正常钻进时应控制进尺速度，做到轻提慢放，要求每回次不超过05m。在不同的地质层中换用相应的钻头，并随进尺注入泥浆到孔内保护孔壁（4）严格控制孔内液面高度，采取储浆池通过泥浆沟与钻孔相连，及时补充泥浆到孔内，施工中应始终保持孔内液面在护筒底部100cm以上。（5）接近终孔时，应采用封底捞砂钻头钻进，减少回次进尺量（达到30cm左右），逐渐把孔底的稠泥浆掏出。达至终孔深度时，停滞2030min，使泥浆中的悬浮物沉淀，