化学泥浆在地铁车站围护结构钻孔关切桩开工

　　连年来，跟着国家要点工程对桩基质地、成孔速度、环保等恳求的从来提拔，以及在地铁建设的策动下，旋挖钻商场占据率快速蔓延。旋挖钻机在掩瞒层施东西有成孔质量好、速度快，无噪音、无混浊或小污染等优势。但是因为旋挖成孔施工无轮回造浆成效，只可选择静态泥浆平稳液护壁，靠不停的向孔内添补补浆来担保孔表里水压的均衡和护壁效益，是以泥浆的采用及功能目标在成孔过程中显得尤为紧张。 ?

　　当前我国传统上仍采用膨润土矿物泥浆护壁，但是在某些搀杂地质前提下，膨润土泥浆保存必需的范围性。随着市场的发达，化学撮合物泥浆时光慢慢地引入国内，并博得精良效果。本文经过XX市地铁1号线X标化学泥浆实例来发挥化学聚合物泥浆在复杂地质条件下旋挖成孔施工中的利用。

　　1 工程表面?

　　XX市地铁1号线X标段工程范畴为：省博物馆站～运动场站～北宋站（不含），共两站两区间，线路总长2.053km；省博物馆站为地下三层车站，均匀开挖深度26.5m，采用明挖顺做法施工；体育场站为表率二层站，采用明挖顺做法（控制盖挖）施工。两个车站主体围护结构均采用钻孔灌注桩施工工艺。

　　1.1?水文地质条件?

　　根据初勘及详堪原料显示，由于XX市市地下水启蒙较为仓皇，导致在筑铁线路沿线地下水埋深大，重要以潜水为主，标段水位埋深在35m把握。

　　按地层沉积岁月、成因范例分类，本工程沿线勘察范围内的土层分别为人为堆积层（Qml）、新近沉积层（Q4al）第四系簇新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系上革新统冲洪积层（Q3al+pl）四大层。车站地点地层首要黄土状粉质粘土③1层、粉细砂④1层、中粗砂④2层、粉质粘土⑤1层。地质景况见附表1：

　　 工程地质表 表1

　　地层 编号 岩土称呼 重度 γ(kN/m3) 粘聚力 c（kPa) 内冲突 角φ 搁浅侧 压力系数 笔直基床 系数kPa/m 程度基床系数kPa/m 地基土的根本承载力σ0（kPa）

　　③1 黄土状粉质粘土 18.1 30 17 0.35 45000 40000 110~160

　　④1 粉细砂 18.5 0 27 0.40 30000 35000 150~200

　　④2 中粗砂 20.2 0 30 0.32 32000 35000 150~300

　　⑤1 粉质粘土 18.7 33 18 0.41 35000 50000 150~220

　　1.2成孔方式

　　本标段桩径参数800@1300mm和1000@1500mm，均为摩擦桩，地层参数由上而下分为杂填土、粉质粘土、粉土、粉砂、粉细砂、细中砂、中粗砂、粉质粘土。因总体穿越砂层较厚，故桩基成孔选用泥浆护壁法，桩基施工采用国产三一重工220型旋挖钻机。

　　2 泥浆的选择过程

　　 勾结XX市市“城市污染综合治理”标的，同时考虑“技术先进可行、成本受控”的规则，施工前，名目部对泥浆品种实行比选：

　　2.1传统泥浆的制备及应用

　　钻孔泥浆选用不分散、低固相、高粘度的优质膨润土造浆，别的适量参预纯碱（Na2CO3）。

　　⑴ 膨润土：为泥浆胶体质的主要开头，采用以蒙脱石为主的钠质膨润土，占有较好的分散悬浮性和造浆性能，泥皮较薄，稳定性好，造浆率高（1t膨润土可造12m3～16m3泥浆），质量等级为二级标准。膨润土掺量为泥浆体积的6%～10%，即100m3泥浆需用6t～10t膨润土。为了增大泥浆中胶体的成份，选择胶体率大（≥96%）和含砂率少（0～0.3%）的膨润土。

　　⑵ 纯碱（Na2CO3）： 其指标应符合GB210-92的Ⅲ类合格品的标准，主要效用是增大PH值，使粘土颗粒分散，并增加表面负电荷，吸附带正电荷的钻屑，使泥浆悬浮钻屑功用更好，是以回流孔内泥浆中PH值应稍高极少。纯碱掺量为泥浆体积的0.3%～0.5%左右，即100m3泥浆需用碱300～500公斤。碱用量增加到使泥浆PH值抵达10～12后，再加入膨润土，以增大泥浆粘度。

　　2.2泥浆拌制

　　泥浆调制采用拘束搅拌，搅拌时将定量的清水加入搅拌机，而后怠缓地加进与水量反响的粘土，并开动机器搅拌，成浆后掀开出浆门出浆。

　　 2.3膨润土性能指标检测

　　 优质泥浆各阶段性能指标表 表2

　　指标 ①基浆 膨润土+碱 ②钻进 ①与钻屑混 ③回流 ②净化+① ④清孔 ③+① ⑤弃用 ③沉淀中

　　1、比重V（g/cm3） <1.03 <1.20 <1.08 1.06～1.10 >1.2

　　2、粘度T（Pa.s） 18～22 25～28 24～26 22～24 >40

　　3、含砂率π（%） <0.5 <5.0 0.6～1.2 ≤0.70 >9

　　从以上数据中不妨看出，膨润土泥浆各项指标均符合要求，成孔质量有较大的提高，但仍然发生塌孔表象，塌孔地层为较厚的粉砂层和细砂层。阐明在复杂地质条件下，通例性能指标要求，泥浆护壁效果不显然。同时，膨润土泥浆的最大毛病在于钻渣沉淀速度慢，清孔时钻渣很难同时沉淀下来，经常在初次清孔后，下完钢筋笼，二次清孔前短短2～3小时，沉渣厚度特出1m，水下混凝土浇筑过程中，仍然打量钻渣沉淀，狡诈桩身质量。

　　3 化学泥浆应用讨论

　　在本工程中复杂地质条件下，必要较大粘度的泥浆达到稳定的护壁效果，透彻管理钻孔过程中的塌孔题目，同时，要求钻渣沉淀速度快，保证桩身质量。经过反复比拟研究，一定采用化学聚合物泥浆。本工程中采用美国捷高科技公司产品顺帮（Bore Pac）化学聚合物及火碱制备泥浆。

　　 3.1泥浆配制

旋挖取土成孔中，静态泥浆看成成孔过程的稳定液，主要作用是护壁。化学聚合物泥浆主要由高分子聚合物水解后变成。由于泥浆聚合物分子量通常高达2000万以上，水解后分子琏扩散并会与其他分子琏从新保持，故会形成较为稠密的好像糊状的泥浆，可以最大限度的粘住并沉淀钻屑。该泥浆体系能对孔壁供应压力，防守在不稳定地层中钻孔的坍塌；同时最大化旋挖钻的装载才气，提高掘进速度。

　　 化学泥浆主要资料及配比表 表3

　　材料名称 成 分 配 比 说 明

　　水 H2O 100% 静态泥浆的主体。水中不应含有较多钙、镁等杂质离子，亦可在盐水中配制

　　顺帮Bore Pac 高分子聚合物 0.03%～0.05% 化学聚合物泥浆的主要材料,增加粘度控制孔壁稳定

　　火碱 NaOH 0.05%～0.08% 改良品格、策动聚合物迅速水解

配制泥浆当年，应先使用PH试纸考查配制水源的pH值，根据所有情况补充小批火碱（火碱的添加量通常每立方米0.7kg左右，具体加量视现场PH测试结果确定），将泥浆体系的PH值调换到9效果最好，减轻因水源问题变成对泥浆性能的影响。

　　 3.2 性能指标

　　 化学泥浆的性能指标 表4

　　项目 指标 检测手腕

　　泥浆比重（g/cm3） 1.0 比重计

　　粘度（Pa.s） 23 泥浆三件套

　　pH值 9.0 ～ 10.0 pH试纸

　　3.3 旋挖钻钻进成孔

　　（1）在护筒内注满泥浆后，开头钻进，钻进过程中要不断扩展泥浆，使孔内水头高度长久还是不低于护筒高度的1/2，以防止压力失控导致坍孔。

　　（2）钻机施工时要留神控制钻具的拿起和下放速度，更加是在进出孔口和初提钻时，减少对泥浆体系的扰动，加快泥浆中钻屑的沉降，同时能够减少对孔壁的扰动，保证孔壁稳定。

　　（3）与膨润土泥浆领导钻屑分离，化学聚合物泥浆内钻屑火速沉淀，在钻孔后期，为保证孔中钻屑充沛沉淀，宜得当放慢钻进速度或静止半小时左右待钻屑沉淀具备后沿路捞出。

　　4 化学浆的利益

　　（1）能快速沉淀钻屑，成孔后成渣厚度小，有效提高了成孔功效和成桩质量。

　　（2）粘度大：传统泥浆该项指标为19-22s，化学泥浆在24s，粘度明显高，便于护壁和携渣。

　　（3）比重小：传统泥浆该项指标为1.15-1.2，,化学泥浆比重为1.0，比重小，便于清孔。

　　（4）科学环保：诚实施工，泥浆排放永远是大困难，特别近几年，各地点当局均加大了情况处分力度，化学泥浆的低污染、高环保的卓越性比拟传统泥浆更胜出一筹。

　　化学泥浆作为一种新式材料，具有一定优越性，快速沉降钻屑、造浆速度快、得志施工现场环保要求的优点较量明显。在复杂的地质条件下，化学泥浆粘度大更有利于护壁、比重小便于清孔。但跟其他泥浆相比，代价较高。

旋挖钻机用聚合物泥浆

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