泥漿的配置方法

1、泥漿的配置方法旋挖鉆孔灌注樁是一項(xiàng)隱蔽性地下連續(xù)作業(yè)一次性完成的施工技術(shù)，特別是在旋挖鉆孔期間，在復(fù)雜地層地段施工中， 為了確保施工質(zhì)量，要向孔內(nèi)不斷添加在鉆孔開(kāi)工前制作的泥漿來(lái)確保使孔壁不發(fā)生坍塌。在好的地層段施工 （如在黃粘土層地段）進(jìn)行旋挖鉆孔施工可采用清水成孔作業(yè)或干成孔作業(yè)即成本低而且施工效率高。在特殊地層段施工如砂層（粗砂層和細(xì)砂層）、粉砂層、砂巖層、粉質(zhì)土層、流砂層等等時(shí)，工地開(kāi)工之前都要進(jìn)行大量膨潤(rùn)土采購(gòu)進(jìn)行先期泥漿調(diào)制。在使用過(guò)程中，還要繼續(xù)不斷地進(jìn)行泥漿制作，若是遇到含沙量大，砂礫石及流砂的地層施工，這就要求現(xiàn)場(chǎng)管理工人員必須具有良好盡業(yè)素質(zhì)及豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。本文只針對(duì)旋挖

2、鉆機(jī)鉆孔泥漿和不同而選用不同地層情況進(jìn)行論述。一、旋挖鉆孔灌注樁護(hù)壁泥漿分類(lèi)通常情況下，在施工現(xiàn)場(chǎng)大多是通過(guò)人工利用攪拌機(jī)械進(jìn)行膨潤(rùn)土泥漿制造，造漿時(shí)灰塵彌漫，不但污染環(huán)境且對(duì)人身也有一定傷害，所消耗膨潤(rùn)土最少也得用幾十噸甚至上百?lài)?，既是用量這么大但護(hù)壁效果還是不理想，孔內(nèi)沉渣量大，普通地層孔內(nèi)沉渣量也在23 米是很常見(jiàn)。膨潤(rùn)土分為鈉基土、鈣基土和鋰基土三種。前兩者質(zhì)量較好，大量用于旋挖鉆孔泥漿配制和煉鋼鑄造中。雖然膨潤(rùn)土泥漿具有相對(duì)密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻 力小、鉆進(jìn)率高、造漿能力大等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)地層適應(yīng)性較差。實(shí)例：2008年9月兩臺(tái)NCB

3、鉆機(jī)在某高鐵線上施工，該地段為粘土層和泥巖層地質(zhì)，該施工單位當(dāng)時(shí)選 用鈉基土按1000kg水：20kg :8kg堿的配比量進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)造漿，添加碳酸鈉（ Na2CO3進(jìn)行孔內(nèi)護(hù)壁，受現(xiàn)場(chǎng)其 它因素的影響成孔后需等待35 小時(shí)，甚至710 小時(shí)才能進(jìn)行砼灌注，在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員的嚴(yán)格把關(guān)下孔內(nèi)經(jīng)過(guò)多次清孔后沉渣量控制在1015cm 范圍內(nèi)方可灌注。由于泥巖地層浸泡時(shí)間長(zhǎng)常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成經(jīng)濟(jì)損失25 萬(wàn)元。目前市面上的造漿材料很多，但鈉基土和鈣基土在鉆孔泥漿上用的較為普遍，其理論用量：為8%,即8kg的膨潤(rùn)土可摻 100L的水，對(duì)粘質(zhì)土地層用量可降低3 %5%,較差的膨潤(rùn)土用量

4、為水的12%左右。為了增強(qiáng)膨潤(rùn)土漿液的護(hù)壁效果就得配合外加劑來(lái)配制泥漿進(jìn)行護(hù)壁。針對(duì)上述情況現(xiàn)就對(duì)泥漿原料及外用添加劑性能要求詳解如下： （一）、泥漿原料粘質(zhì)土的性能要求一般可選用塑性指數(shù)大于25,粒徑小于0.074mm的粘粒含量大于 50 %的粘質(zhì)土制漿， 這類(lèi)地質(zhì)在我國(guó)分布不多，目前土質(zhì)最好產(chǎn)地是遼寧、山東、河南省份為主。當(dāng)采用性能較差的粘質(zhì)土調(diào)制的泥漿其性能指標(biāo)不符合要求時(shí)，可在泥漿中摻入Na2OH3（俗稱(chēng)堿粉或純堿）、NaOH氫氧化鈉）或膨潤(rùn)土粉末以提高泥漿性能指標(biāo)。一般碳酸鈉的摻入量約為孔中泥漿土量的0.1 %0.4%。（二）、泥漿膨潤(rùn)土的性能、用量和價(jià)格1 、鈉基膨潤(rùn)土性能分析鈉基

5、土可用在在機(jī)械鑄造業(yè)，造紙業(yè)中，農(nóng)業(yè)當(dāng)中，因它本身具有優(yōu)良的分散性和膨脹性，高造漿率，低失水率量及膠體性能和剪切稀釋能力所以被廣泛用在鉆井工程當(dāng)中。目前廠家銷(xiāo)售價(jià)大約350 元 / 噸左右。2、鈣基膨潤(rùn)土性能分析鈣基土的性能與鈉基土等同，都具有優(yōu)良的分散性和膨脹性，但它的造漿率略低于鈉基土，低失水率量及膠體性能和剪切稀釋能力所以也被廣泛用在鉆井工程當(dāng)中。目前廠家銷(xiāo)售價(jià)大約300 元 / 噸左右。3 鋰基膨潤(rùn)土性能分析鋰基膨潤(rùn)土是根據(jù)天然鋰蒙脫石的結(jié)構(gòu)性質(zhì)改性合成的產(chǎn)品，狀為含鋰鋁硅酸鹽的白色固體粉狀，遇水或乙醇、丙酮等極性溶劑中，形成膠體或充分溶脹使涂料的粘度增強(qiáng)，主要用于各種鑄造涂料及多種陶

6、瓷彩釉涂料中，用作基料的懸浮劑、觸變劑。用于乳膠漆等日用化工中，用作懸乳體和膏體的觸變劑、乳膠穩(wěn)定劑、增稠 劑，還可用作織物上漿料。（三）、泥漿外加劑的摻量及作用1 、 CMC（ CarboxyMethylCelluose ）全名羧甲基纖維素，可增加泥漿粘性，使土層表面形成薄膜而防護(hù)孔壁剝落并有降低失水量的作用，摻入量為膨潤(rùn)土的0.05 %0.1 %。2、FIC,又稱(chēng)銘鐵木質(zhì)素磺酸鈉鹽，為分散劑，可改善因混雜有土、砂粒、碎卵石及鹽分等而變質(zhì)的泥漿性能，可使上述鉆渣等顆粒聚集而加速沉淀，改善護(hù)壁泥漿的性能指標(biāo)，使其繼續(xù)循環(huán)使用，摻入量為膨潤(rùn)土的0.1 %0.3 %。3、硝酸基腐殖碳酸鈉（簡(jiǎn)稱(chēng)煤堿

7、劑），其作用與FIC 相似，它具有很強(qiáng)的吸附能力，在粘質(zhì)土表面形成結(jié)構(gòu)性溶劑水化膜，防止自由水滲透。降低失水量。使粘度增加，可使粘度不上升，具有部分稀釋作用。煤堿劑與FIC這兩種分散劑可任選取一種。4、碳酸鈉（Na2CO3又稱(chēng)堿粉或純堿，它的作用可使PH值增大到10,泥漿中PH值過(guò)小時(shí)，粘土顆粒難于分解，粘度降低失水量增加流動(dòng)性性降低；小于7時(shí)，還會(huì)使鉆具受到腐蝕，若PH值過(guò)大，則泥漿將滲透到孔壁的粘土中，使孔壁表面軟化，粘土顆粒之間凝聚力減弱，造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以810為宜可增加水化膜厚度，提高漿的膠體率和穩(wěn)定性而降低失水量。摻入量為膨潤(rùn)土的0.3 %0.5 %。在施工現(xiàn)場(chǎng)使用較多

8、。5 、 PHP， 即聚丙烯酰胺絮凝劑。它的作用是在泥漿循環(huán)中能清除劣質(zhì)鉆屑，保存造漿的膨潤(rùn)土粒；它具有低固相，低相對(duì)密度，低失水，低礦化，泥漿觸變性能強(qiáng)的特點(diǎn)，摻入量為孔內(nèi)泥漿的0.003 %。6、（BaSO4）重晶石細(xì)粉.可將泥漿的相對(duì)密度增加到2.02.2,提高泥漿護(hù)壁作用.為提高摻入量重晶石細(xì)粉后，泥漿的穩(wěn)定性降低其失水性，可同時(shí)摻入0.1 %0.3 %的橡膠粉，摻入上述兩種外加劑后，最適用于膨脹的粘質(zhì)塑性土層和泥質(zhì)頁(yè)巖土層。7、紙漿、干鋸末、石棉等纖維物質(zhì)，其摻入量為水量的1%2%,作用是防止?jié)B水并提高泥漿循環(huán)效果。二、HDD聚合物泥漿調(diào)配使用2002 年的下半年，捷高公司開(kāi)始在設(shè)在

9、中國(guó)的唯科東明工廠進(jìn)行工廠試生產(chǎn)。在經(jīng)過(guò)了九個(gè)月的工廠試生產(chǎn)與產(chǎn)品工地測(cè)試之后，捷高公司最終成功的使用國(guó)內(nèi)鈣土作為原料生產(chǎn)出了三種不同的高性能的HD眺漿材料：Drill Gel是一種基本型的 90bbi造漿率的產(chǎn)品；Hydraul- EZ “易鉆”是一種多用途的HDD泥漿材料；SuperGel- X “捷鉆”是一種高造漿率的產(chǎn)品。先進(jìn)的“多用途”的Hydra ul- EZ “易鉆”擁有多種功能，它可以降低HDD工程的施工風(fēng)險(xiǎn)。這些功能能夠?qū)Ω洞蠖鄶?shù)的地層。先進(jìn)的化學(xué)添加劑與處理工藝使它們適合于在沙、粘土、粉土、 礫石甚至卵石地層中進(jìn)行鉆進(jìn)施工。這種技術(shù)使得施工單位可以進(jìn)行長(zhǎng)距離、穿越多種地層的

10、施工而不用中途更換泥漿。同時(shí)降低鉆屑的膨脹率。這種包覆作用可使鉆屑變?yōu)榭闪鲃?dòng)的液態(tài)物，并能夠隨泥漿循環(huán)流出樁孔。2、用量配漿用水 PH值調(diào)整至810后加入0.81.8 kg/1000L o3 、使用方法在現(xiàn)場(chǎng)通常按照聚合物泥漿 0.5 kg： 5立方清水進(jìn)行配比，在配比過(guò)程中 ，手感稍有粘度起線絲狀即可；純堿或 堿粉的配比0.3 %0.5 %。再利用空氣壓縮機(jī)將氣壓放入池內(nèi)進(jìn)行泥漿充分均和即可。市場(chǎng)價(jià)格1 kg/80元該漿的最大特點(diǎn)是固壁性強(qiáng)，孔內(nèi)沉渣凝聚力強(qiáng)，沉淀速度快，人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，無(wú)污染，制漿快，無(wú)浪費(fèi)，易保存，不易變質(zhì)，使用簡(jiǎn)單直接均勻溶解水中即可。鄭西線成孔中使用情況三、無(wú)固相泥漿

11、概念無(wú)固相泥漿的基本概念清水中不含粘土，只需加入各種化學(xué)處理劑就能配出防塌，滿(mǎn)足鉆探工藝要求性能良好的沖洗液，即無(wú)粘土沖洗液。無(wú)粘土沖洗液又稱(chēng)無(wú)固相沖洗液，也有人稱(chēng)它為“化學(xué)水”。 它是六十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型沖洗液，在國(guó)外種類(lèi)甚多，廣為應(yīng)用，如生物聚合物，羥乙基纖維素，瓜爾膠，PAM加生物聚合物，P A M加氯化鉀等多種聚合物型無(wú)粘土漿液。無(wú)固相鉆井液早期用于勘探鉆井施工，各地質(zhì)勘探隊(duì)用的種類(lèi)較多，它可以從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的保護(hù)，解決靜態(tài)、動(dòng)態(tài)攜砂、清潔井眼和減小鉆頭阻力提高鉆速的問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了一系列的無(wú)固相鉆井液，品牌多種類(lèi)雜無(wú)法一一祥解。在此，本文只對(duì)無(wú)固相鉆井液的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

12、現(xiàn)狀與方向進(jìn)行闡迷。國(guó)內(nèi)外泥漿工作的發(fā)展先后經(jīng)歷了清水天然泥漿細(xì)分散泥漿粗分散泥漿不分散低固相泥漿無(wú)固相泥漿等幾個(gè)階段。為了進(jìn)一步消除粘土對(duì)泥漿性能的危害，由不分散低固相泥漿發(fā)展成生物聚合物無(wú)固相泥漿，即在水中加入全絮凝劑控制固相含在1%以下，另外加入一些高性能聚合物產(chǎn)品即成為無(wú)固相泥漿，使得鉆井速度大幅度提高，目前國(guó)內(nèi)的無(wú)固相泥漿體系正在建立和發(fā)展。實(shí)例：由上海騰興工程機(jī)械租賃有限公司代理國(guó)內(nèi)某家生產(chǎn)的無(wú)固相泥漿在哈爾濱松蒲大橋鉆孔中得到應(yīng)用，該段砂層較多，特別是在細(xì)、中砂層地段清渣效果比膨潤(rùn)土好，成孔后在下放鋼筋籠導(dǎo)管等灌注工具時(shí)，只要不破壞孔壁的情況下，放置3-4 小時(shí)粘結(jié)性能不發(fā)生變化

13、，滲水量不大，且不易發(fā)生孔壁坍塌縮徑現(xiàn)象，由于該橋址樁深量大，跨江面較長(zhǎng)，施工場(chǎng)地小等因素，成孔后有時(shí)也要等場(chǎng)地平整，鋼筋籠轉(zhuǎn)場(chǎng)，砼運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題停放長(zhǎng)達(dá)15-18小時(shí)左右，孔內(nèi)沉渣也未超過(guò)1015cm,有力保障了鉆機(jī)在砂層段施工難的問(wèn)題，該泥漿液目前的市場(chǎng)價(jià)約3.84.0 萬(wàn)元 /噸左右。其使用配比可參照前面捷高產(chǎn)品配比方法。無(wú)固相鉆井液體系包括各種類(lèi)型的水溶液和各種高聚物溶液，還包括用酸溶性材料組成的各類(lèi)鉆井液。鉆井液具有低密度和低流動(dòng)阻力的優(yōu)點(diǎn)，有利于井下的正常工作和鉆頭功率的充分發(fā)揮。無(wú)固相鉆井液具有粘度低， 靜切力小，利于除砂、除氣和挑帶巖屑，特別適用于低壓、低滲裂縫發(fā)育的油氣藏，利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層。目前，國(guó)內(nèi)外無(wú)固相鉆井泥漿液主要研究方向?yàn)?(1) 甲酸鹽無(wú)固相鉆井泥漿液。該鉆井泥漿密度調(diào)整范圍大，具有穩(wěn)定性好、無(wú)腐蝕、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是成本較高，貨源缺乏; 不能形成泥餅，存在二次沉淀?yè)p害油氣層的風(fēng)險(xiǎn)。(2) 無(wú)固相鹽水聚合物鉆井泥漿液。該鉆井液完井液性能穩(wěn)定，易于維護(hù)，配制方便，密度可調(diào)整，具有特殊的流變性和良好的拼巖效果，綜合成本低。(3) 無(wú)固相正電性鉆井泥漿液。該鉆井泥漿液是一種在正電狀態(tài)下分散的膠體體系，全部由陽(yáng)離子處理劑配制而成。該體系具有獨(dú)特的性能，(電位大于20mv,具有極強(qiáng)的抑制粘土分散能力，能夠最大限度地分散粘土顆