正反循環(huán)鉆泥漿施工 泥漿正反循環(huán)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——正反循環(huán)鉆泥漿施工泥漿正反循環(huán)3.泥漿3.1泥漿的作用及性能要求1.泥漿的作用（1）在鉆孔中，泥漿在孔壁形成一層泥皮，阻隔孔內(nèi)外滲流，養(yǎng)護(hù)孔壁免于坍塌。

（2）外泥漿可懸浮鉆渣，使鉆進(jìn)正常舉行。

2.泥漿性能要求（1）在各種方法鉆進(jìn)中，泥漿起的作用不完全一樣，對(duì)泥漿性能的要求也不一致。對(duì)于正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆，既要求它有確定的浮懸鉆渣才能，又要求它能很輕易的滾動(dòng)產(chǎn)生上升流速。過(guò)稠的泥漿浮懸鉆渣的才能較高，但不易被泥漿泵壓入鉆桿底后上升滾動(dòng)，流出孔口后進(jìn)入泥漿池又不易沉淀、凈化、循環(huán)使用。

（2）泥漿的主要性能1）相對(duì)密度：泥漿的相對(duì)密度是泥漿與4℃時(shí)同體積水的質(zhì)量之比。泥漿的相對(duì)密度增大時(shí)，在鉆孔中對(duì)孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大，孔壁也越趨穩(wěn)定，懸浮攜帶鉆渣的才能也越大。然而，相對(duì)密度過(guò)大的泥漿，其失水量亦加大，孔壁上的泥皮也增厚，這就增加了泥漿原料的消耗，而且會(huì)給清孔和灌注混凝土造成困難。另外，泥漿相對(duì)密度的加大，意味著泥漿中固體顆粒含量加大，這就會(huì)對(duì)鉆具產(chǎn)生較大的磨損，更重要的是降低了鉆進(jìn)速度，在正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，泥漿相對(duì)密度過(guò)大，降低鉆進(jìn)速度更為敏感。

2）粘度：粘度是液體或混合液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，各分子或顆粒之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。粘度大的泥漿，產(chǎn)生的孔壁泥皮厚，對(duì)防止翻砂、阻隔滲漏有利，對(duì)懸浮攜帶鉆渣的才能強(qiáng)，對(duì)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有利。但粘度過(guò)大，那么易“糊鉆”，影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化的困難，進(jìn)而影響鉆進(jìn)速度。粘度過(guò)小，鉆渣不易懸浮，泥皮薄，對(duì)防止翻砂、滲漏不利。

3）靜切力：靜切力是靜止的泥漿，受外力開(kāi)頭滾動(dòng)所需的最小的力，又稱(chēng)滑動(dòng)靜應(yīng)力，它表示泥漿布局的強(qiáng)度，以破壞1cm2面積上的泥漿顆粒布局所需的力表示。泥漿靜切力要適當(dāng)：太大那么滾動(dòng)阻力大，流往沉淀池的泥漿中的鉆渣不易沉淀，影響凈化速度，使泥漿相對(duì)密度過(guò)大，鉆進(jìn)速度降低；

太小那么懸浮攜帶鉆渣效果不好，鉆進(jìn)速度也會(huì)降低，若因故停鉆時(shí)，鉆渣易下沉，造成積渣埋鉆事故。

4）含砂率：含砂率是泥漿內(nèi)所含的砂和粘土顆粒的體積百分比。泥漿含砂率大時(shí)，會(huì)降低粘度，增加沉淀，輕易磨損泥漿泵和水管搖頭、鉆錐等鉆具；

停鉆時(shí)易造成埋鉆、卡鉆事故。

5）膠體率：膠體率是泥漿靜止后，其中呈懸浮狀態(tài)的粘土顆粒與水分開(kāi)的程度，以百分比表示，膠體率高的泥漿，粘土顆粒不易沉淀，懸浮鉆渣的才能高，否那么反之。故正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的泥漿需要較高的膠體率。

6）失水率：失水率又叫失水量或滲透量，是泥漿在鉆孔內(nèi)受內(nèi)外水頭壓力差的作用在確定時(shí)間內(nèi)滲入地層的水量，以mL/30min為單位。泥漿的失水率越小，那么它的膠體率越大。失水率小的泥漿有利于穩(wěn)定孔壁和養(yǎng)護(hù)基巖（更加是遇水軟化的泥質(zhì)頁(yè)巖）；

失水量過(guò)大的泥漿，形成孔壁泥皮過(guò)厚而使鉆孔直徑縮小，在泥巖地層易造成其遇水軟化，地層膨脹而坍孔。故泥漿的失水率越小越好。

7）酸堿度：以pH值表示，pH值等于7時(shí)為中性泥漿，小于7時(shí)為酸性，大于7時(shí)為堿性。pH值一般以8～10為適當(dāng)，這時(shí)粘土顆?？膳e行分散，水分子進(jìn)入粘土內(nèi)部使其膨脹，顆粒外觀形成一層吸附性水化膜（又稱(chēng)束縛水），相當(dāng)于增加了泥漿中的固相成分，使失水率小，能較快形成薄而堅(jiān)韌的泥皮，因此這種泥漿固壁性能好。水化膜還可阻攔粗土顆粒粘結(jié)在一起而沉淀，因而增加了泥漿的穩(wěn)定性和膠體率。如pH過(guò)小時(shí)，失水率也會(huì)急劇上升；

若pH值過(guò)大，那么泥漿濾液將滲透到孔壁的粘土中，使孔壁的外觀軟化，粘土顆粒之間的凝結(jié)力減弱，造成裂解而使孔壁坍塌。

（3）調(diào)制鉆孔泥漿及經(jīng)過(guò)循環(huán)凈化的泥漿主要性能指標(biāo)可參考表7-33。

表7-33泥漿性能指標(biāo)要求鉆孔方法地層處境泥漿性能指標(biāo)相對(duì)密度粘度（s）含砂率（%）膠體率（%）失水量（mL/30min）泥皮厚（mm/30min）靜切力（Ps）酸堿度pH正循環(huán)一般地層易坍地層1.05～1.201.20～1.4516～2219～28≤4≤4≥96≥96≤25≤15≤2≤21.0～2.53～58～108～10反循環(huán)一般地層易坍地層卵石層1.02～1.061.06～1.101.10～1.1516～2018～2820～35≤4≤4≤4≥95≥95≥95≤20≤20≤20≤3≤3≤31～2.51～2.51～2.58～108～108～10注：①地下水位高或其流速大時(shí)，指標(biāo)取高限，反之取低限；

②地質(zhì)較好、孔徑或孔深較小時(shí)，指標(biāo)取低限，反之取高限；

③在不宜坍塌的粘性土層中，使用推鉆、沖抓、反循環(huán)回轉(zhuǎn)方法鉆進(jìn)時(shí)，可用清水提高水頭（≥2m）維護(hù)護(hù)壁。

④對(duì)遇水膨脹或易坍塌的地層如泥頁(yè)巖等，其失水率應(yīng)小于（3mL～5mL）/30min；

⑤相對(duì)密度是泥漿密度宜4℃純水密度之比。

3.2泥漿的制備1.材料種類(lèi)（1）粘土一般可選塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.074mm的顆粒含量大于50%的粘性土制漿。當(dāng)缺少上述性能的粘性土?xí)r，可用性能略差的粘性土，并摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘土；

粘土以水化快、造漿才能強(qiáng)、粘度大的膨潤(rùn)土或接近地表經(jīng)過(guò)凍融的粘土為好，但應(yīng)盡量就地取材。調(diào)制泥漿的粘土應(yīng)符合以下要求：

1）自然風(fēng)干后，用手不易掰開(kāi)捏碎；

2）干土破碎時(shí)，斷面有堅(jiān)硬的尖銳棱角；

3）用刀切開(kāi)時(shí)，切面光滑，顏色較深；

4）水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后，輕易搓成1mm的修長(zhǎng)泥條，用手指揉捻，感覺(jué)砂粒不多。浸水后能大量膨脹。

5）膠體率不低于95%。

6）含砂率不大于4%。

7）制漿才能不低于2.5L/kg。

（2）膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土分為鈉質(zhì)膨潤(rùn)土和鈣質(zhì)膨潤(rùn)土兩種，前者質(zhì)量較好，在鉆孔泥漿中用量較大。膨潤(rùn)土泥漿具有相對(duì)密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、固壁才能高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)率高、造漿才能大等優(yōu)點(diǎn)。一般用量為水的8%，即8kg膨潤(rùn)土可摻100kg的水。對(duì)于粘質(zhì)土地層，可降低到3%～5%，較差的膨潤(rùn)土用量為水的12%左右。

（3）處理劑常用處理劑的分類(lèi)和用途見(jiàn)下表。

常用泥漿處理劑的分類(lèi)和用途序號(hào)種類(lèi)用途1分散劑1分散黏土上顆粒，提高泥漿的穩(wěn)定性和黏土的造漿率；

2防止鹽分或水泥對(duì)泥漿的污染，使已被污染的泥漿再生；

3改善泥漿的突變性能；

4鞏固防止槽孔坍塌的才能2增粘劑1防止鹽分或水泥對(duì)泥漿的污染；

2提高泥漿的黏度，鞏固防止槽孔坍塌的才能；

3提高成孔效率3加重劑增大泥漿的重度，防止槽孔坍塌4防漏劑降低泥漿的滾動(dòng)性，防止或裁減泥漿漏失1）分散劑：能夠提高泥漿中黏土顆粒的負(fù)電荷，置換有害離子或使其惰性化，從而起到提髙黏土顆粒吸附水分子的才能、增加水化膜的厚度、分散黏土顆粒、保持泥漿穩(wěn)定性的作用。

除鈉質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿外，新制泥漿一般都需加分散劑，否那么泥漿的穩(wěn)定性和黏度都難以得志要求。分散劑還可以使因受鈣離子等陽(yáng)離子污染而性質(zhì)變壞的泥漿再生。分散劑有以下幾類(lèi)：

①FCI：又稱(chēng)鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽，為分散劑，可改善混雜有土、粉砂、混凝上及鹽分等而使穩(wěn)定液變質(zhì)的性能，可使鉆渣顆粒聚集而加速沉淀，既達(dá)成重復(fù)使用的目的又具有高質(zhì)量性能。

②硝基腐殖酸鈉鹽（簡(jiǎn)稱(chēng)煤堿劑）。它是由褐煤中提煉出來(lái)的腐殖酸用硝酸和氫氧化鈉處理后的東西，其作用與FCI好像。它具有很強(qiáng)的吸附才能，在粘土顆粒外觀形成布局性溶劑水化膜，阻攔自由水滲透，使失水量降低，但粘度增加。若摻入量少可使粘度不上升，具有片面稀釋作用。

③碳酸鈉（Na2CO3）又稱(chēng)堿粉或純堿。它的作用可使pH值增大，使粘土顆粒舉行分散，粘粒外觀負(fù)電荷增加，為粘土吸收外界的正離子顆粒供給了條件，可增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率。

2）增黏劑：增黏劑可以增加泥漿的黏度和屈服值，改善泥漿的膠體性質(zhì)，裁減失水量，提高對(duì)鉆渣的懸浮才能和固壁效果，并能防止水泥和鹽分污染。常用的增黏劑有以下幾類(lèi)：

①CMC，即羧甲基纖維素。具有使地基土表而形成薄膜而使之強(qiáng)化和降低失水率的作用。

②PHP，即聚丙烯酰胺絮凝劑。它的作用是使泥漿中的鉆渣能成為不分散的絮凝狀態(tài)，因而泥漿循環(huán)到井孔外泥漿池中時(shí)，易于被除掉出去，從而使泥漿能保持不分散的低固相、低相對(duì)密度、低粘度的優(yōu)良性能。

3）加重劑：加重劑，用以增加泥漿的相對(duì)密度。它們是：

①重晶石，即硫酸鋇；

②方鉛礦；

③珍寶巖；

④石灰石等。

4）防漏劑：防漏劑的作用是堵塞地層中的大孔隙和滲漏通道，防止泥漿大量漏失。常用的防漏劑有水泥、黏土、水玻璃（硅酸鈉）、珍寶巖、紙屑、纖維、鋸末、稻草等。

水玻璃一般呈黏稠狀半通明水溶液，其濃度用玻美度°Be′表示。玻美度與密度ρ的關(guān)系為：

（7-28）水玻璃中氧化鈉與二氧化硅的克分子比值稱(chēng)水玻璃的模數(shù)，施工用水玻璃的模數(shù)一般為2.0～3.2，模數(shù)低的水玻璃化學(xué)活性、可溶性和相對(duì)密度均較大。

2.泥漿的調(diào)制（1）制備原那么1）應(yīng)根據(jù)地基條件和施工方法來(lái)確定泥漿的制備方案。

2）泥漿的原材料、合作比和配制方法應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

3）在泥漿性能得志使用要求的前提下，應(yīng)盡可能選擇本金低、效率高且便于管理的制備方案。

（2）制備步驟1）調(diào)查分析地基和施工條件，掌管易塌地層的特性和施工對(duì)泥漿的要求。

2）調(diào)查料源（料場(chǎng)），選定泥漿材料和外加劑。

3）針對(duì)上述條件，確定泥漿的黏度、密度等根本性能指標(biāo)。

4）擬定泥漿的根本合作比。

5）舉行配制試驗(yàn)，調(diào)整合作比。

6）舉行制漿工藝試驗(yàn)，確定配料程度、攪拌方法和攪拌時(shí)間。

7）拌制并儲(chǔ)存施工用泥漿。

3.泥漿配制（1）黏土泥漿的配制1）確定單位體積泥漿用土量在確定了泥漿的密度后，可按下式計(jì)算單位體積泥漿的黏土用量：

（6.2-4）式中：

m——配制泥漿所需黏土的質(zhì)量（t）；

ρc——黏土的密度（t/m3）；

ρs——所配制的泥漿的密度（t/m3）；

ρw——水的密度（t/m3）。

2）拌制黏土泥漿目前拌制黏土泥漿大多仍用2m3或4m3臥軸式攪拌機(jī)，實(shí)際攪拌體積一般小于額定容積，攪拌依次是：

①向攪拌機(jī)內(nèi)注入定量的水，加水量應(yīng)扣除土中的含水率；

加水宜采用自動(dòng)化的計(jì)量方法，以確保加水切實(shí)。

②開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，向機(jī)內(nèi)投放定量的黏土，并同時(shí)參與定量的碳酸鹽鈉。

③攪拌30min左右后，取樣測(cè)試泥漿的黏度。

④持續(xù)攪拌，并每隔5min測(cè)試一次泥漿粘度，若兩次測(cè)量的數(shù)值不變，那么泥漿制成。據(jù)此來(lái)確定以后泥漿的攪拌時(shí)間，攪拌好的泥漿需經(jīng)過(guò)一個(gè)0.77mm的篩網(wǎng)放入儲(chǔ)漿池中。

（2）膨潤(rùn)土泥漿的拌制1）使用膨潤(rùn)土配制泥漿時(shí)，務(wù)必使用高速攪拌機(jī)舉行攪拌，攪拌時(shí)間一般可操縱在4～5min，這是由于膨潤(rùn)土分散至98%所需時(shí)間為4min，全片面散需要9min。

2）對(duì)于使用前要放置較長(zhǎng)時(shí)間的泥漿，攪拌時(shí)間為4min左右；

對(duì)于攪拌好之后立刻就用的泥漿，攪拌時(shí)間一般為7min。

3）膨潤(rùn)土的水化溶脹有一個(gè)過(guò)程，一般膨潤(rùn)土與水混合后3h可達(dá)70%以上的溶脹，可供最低