钻孔泥浆配比及性能试验要点

发表时间:2020/6/8   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:曹枫
[导读] 摘要:建筑近些年来发展迅速,泥浆是进行混凝土罐桩的原料,泥浆的性能优良的话,灌注的桩质量也较好。
        徐州徐工基础工程机械有限公司
        摘要:建筑近些年来发展迅速,泥浆是进行混凝土罐桩的原料,泥浆的性能优良的话,灌注的桩质量也较好。本篇文章介绍泥浆发挥作用、形成的机理,对泥浆的化学处理剂以及配方进行分析,阐述检验泥浆性能的方式,对检验泥浆性能的实验要点进行分析,并提出改进意见。
        关键词:钻孔;泥浆性能;配比;实验要点
        前言
        泥浆对钻进工作十分重要,其重要性相当于血液之于人类,当泥浆停止循环,钻进工作也无法进行,随着泥浆技术水平的提升,对于泥浆的作用以及相关实验的研究也越来越多,泥浆的配比与性能也受到越来越重视。在钻孔灌注桩的施工过程中,泥浆的质量影响着成孔质量,以及对桩的承载能力。如果泥浆质量较差的话,可能导致孔坍塌或者缩颈、降低桩的侧摩阻力、降低混凝土的流动半径。
        一、泥浆的作用
        (一)保护孔壁
        经过实践证明,泥浆的护壁效果很好,而且较大比重的泥浆发挥的保护效果更好,但不能超过最高限。泥浆经过旋转离心力的作用下,甩落在孔壁上,形成大约5mm左右的保护层,封闭钻孔周围的壁面,使得承压水、土层中的地下水很难进入孔里。
        (二)具有排渣作用
        钻孔的工作流程就是指钻头搅得土壤松动时,向孔中注入泥浆,然后将泥浆稀释渣土后变成的浓泥浆排出孔外,在工作进行时,要根据工作地点的地质情况和施工技术选择合适的泥浆配方,对泥浆中的含砂率、泥浆比重、稠度等等进行配比,只有符合规范,才能排出孔里的钻渣。
        (三)具有清孔的作用
        清孔与正常的钻孔排渣不同,清孔是指渣出井底多余的渣。以保障井底沉淀物的的厚度符合规定标准为目的,避免砂粒沉淀超规定厚度。清孔也是将泥浆注入孔底,同时将沙粒排出孔外,在该过程中,不停的测试孔内泥浆含沙比率当达到规定标准后,再对比重和稠度进行检验,看是否达到标准规范。
        二、泥浆常用配方
        泥浆的配制比例在不同地层、不同施工条件下配比的思路不完全相同,但总得来说均是由黏土或者膨润土、化学处理添加剂、水等,通过合适的比例配比而成。
        (一)松散地层泥浆
        机械松散性地层指的是沙层、卵石、砾石或者破碎带地层。在这类地层中进行混凝土灌注桩工作,成功的难度非常大。而且,由于该地层的特征,使得颗粒之间较难达到胶结的程度,容易造成井壁坍塌。解决该类问题的关键点在于增加颗粒之间的胶结程度,可以增加泥浆的粘性,然后将其注入井壁地层里,加强沙和历史之间的胶结力,来保障井壁的稳定性。提高泥浆粘度的方法有很多,可以增加泥浆中的粘土比重、使用细分散性类型的泥浆、加增粘剂,下面介绍几种实践较为成功的典型配方。第一种纳羧甲基纤维素钠泥浆,这种类型的泥浆是最普通的题粘型泥浆。纳羧甲基纤维素可以起到降低水分流失和提高粘性的作用。该类泥浆配比:水2000mm、造浆粘土300~400g、那羧甲基纤维素12kg左右、纯碱10~20kg。该配方的泥浆指标标准如下:Ph值9.5左右、失水量小于11mm/30min、密度1.0~1.1g/cm3、左右粘度30S左右。另外一种是木质素磺酸盐泥浆,这种化学物质从亚硫酸的废液中提取,与煤碱剂结合使用,提高粘度效果好,而且也能降低失水率、防止絮凝发生。木质素磺酸盐泥浆的配方如下:每立方泥浆添加粘土200kg左右、亚硫酸废液40kg、10kg消泡剂、8kg左右氢氧化钠、18kg左右煤碱剂、1000L的水。

配比过后呈现的泥浆指标标准为:相对粘度20~38S、失水量小于0.3mL/30min、密度1.02~1.3g/cm3左右、粘度20~40S。
        (二)水敏抑制性泥浆
        这种类型的泥浆、较多运用在泥页岩或者粘土层中。水敏性地层经常发生的问题是地层渗水,如果要减少地层渗水这一问题,要从解决降低泥浆失水量这一问题出发,提高井壁的岩土抗水敏性的能力。解决该类问题的关键在于抑制分散。本文在岩土的水化性、影响泥浆失水因素研究分析基础上,提出几个要点来解决水敏性地层中面临的问题。在选材料时,选择优质的粘土。优质粘土的水花效果较好,黏土的颗粒可以吸附水化膜,减少自由水的丧失,使水量远远低于劣质粘土。在方法上选择粗分散的方法,降低高分散、适当促进絮凝。降低井壁岩土的分散性,以此来提高井壁的稳定性。另外,也可以采用添加降水剂的手段降低失水,常用的降水剂有PAM或Na-CMC,降水剂的添加可以增强泥浆的防渗透的能力,能显著降低失水量。或者可以通过提升机液粘度,或者调整泥浆比重的方式降低失水率。常用的泥浆类型是石膏—铁落岩泥浆,在该类泥浆的配比中,石膏占泥浆体积的1.16%~1.17%、纯碱为0.25%~0.41%、铁路盐为0.83%~1.72%、为有效的降低失水率,可添加0.13%~0.41%的CMC降低失水率。
        (三)浑浊性地层泥浆
        氯化钠岩层是最为典型的溶蚀性地层,这种地层的问题就是遇水溶解,溶解腐蚀钻井孔壁,最终导致孔壁坍塌的结果。可以从两个方面着手解决这个类型的问题,一是降低泥浆的溶蚀性,另一方面降低泥浆的失水率。可以在钻井液里添加与被溶物相同的物质,制成盐水泥浆降低溶蚀。可用咸水或者是氯化钠含量大于1%的盐水进行泥浆配置,按照含盐量从高到低的标准将这种类型的泥浆进一步分为饱和、海水和盐水泥浆。
        三、泥浆实验指标
        (一)泥浆密度
        泥浆的密度是指泥浆的质量与体积之比,测量仪器为密度计。在保障测量精度实实验时,重点关注以下几点:首先在测量密度前进行仪器校正、检查密度器的关键部位是否正常,校正时将读数调整在1.0的地方,检查刃口是否有磨损、是否处于槽内。
        (二)泥浆粘度
        目前进行年度测试的仪器是1006型泥浆粘度计,在进行年度测试时,重点关注以下几点:用较高的量筒代替量杯、测试前对量筒的容积进行校正、注意环境温度。
        总结
        本次研究我们可以知道泥浆主要功能有三点:首先泥浆可以从孔洞中带出破碎的岩屑,净化孔洞;然后可以通过调节泥浆中的粘度、含砂率、胶体率、失水率等比重稳定孔壁,保持与地层压力可相互抗衡的液柱压力,网址出现漏、坍塌等情况;泥浆还能冷却和冲刷钻头,更好地清扫孔中的岩石碎屑。而且泥浆的几大功能实现要根据地层的特点和转进的工艺进行选择,在不同的环境下选用不同的粘土或化学处理剂配方。泥浆的质量需要实验指标进行检验,在检验泥浆质量时,要遵循实验要点、严格遵守相关操作,进行测量仪器的检查和校正,避免出现不能准确反应泥浆质量的情况出现。
        参考文献:
        [1]赵建华,王涵,张倬,孙航.钙质胶结地质钻孔桩泥浆配比试验[J].交通世界,2019(34):106-108+132.
        [2]周新淘,曾序.深中通道伶仃洋大桥大直径钻孔灌注桩海水泥浆配制研究与应用[J].施工技术,2019,48(S1):1059-1063.
        [3]底瑛棠,李舸航.基于电阻率法的钻孔灌注桩实时质量检测方法[J].科技经济导刊,2017(18):59-60.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: