奈普顿化学泥浆泥浆粉在旋挖钻机泥浆护壁灌注桩中的施工工法

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1、奈普顿化学泥浆（泥浆粉）在旋挖钻机泥浆护壁灌注桩中的施工工法目录1.前言12.特点13.合用范畴24.工艺原理25.施工工艺流程及操作要点36.材料与设备57.质量控制58.安全文明措施79.环保措施710.经济比选811.应用实例8奈普顿化学泥浆（泥浆粉）在旋挖钻机泥浆护壁灌注桩中的施工工法1.前言近年来，随着国家重点工程对桩基质量、成孔速度、环保等规定的不断提高，以及在高速铁路、地铁建设的带动下，旋挖钻机市场占有率迅速扩大。旋挖钻机施工具有成孔质量好、速度快，无噪音、污染小等优势。但是，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，靠不断的向孔内进行补浆来保证孔内外水压的平衡

2、和护壁效果，因此泥浆的选用及性能指标在成孔过程中显得尤为重要。本工程选用奈普顿化学泥浆（泥浆粉）技术，它使用简朴，小巧轻便，制浆速度快，护壁效果好，沉淀凝聚速度快，无污染，在泥浆制备中具有广泛的应用前景。2.特点奈普顿化学泥浆（泥浆粉）是一种先进的国外技术的进口产品，是一种水溶性、易混合的粉末颗粒高分子聚合物，在水中充足溶解后成半透明糊状，粘度大。它具有如下特点：2.1 由于化学泥浆（泥浆粉）分子量一般高达2800万以上，水解后分子链扩散并会与其她分子链重新连接，故会形成较为粘稠的近似糊状的泥浆，可以最大限度的粘住并迅速沉淀钻屑。2.2 在孔内由于钻具持续运动，化学泥浆（泥浆粉）和水混合的越均

3、匀粘度就越强，凝聚力也就越快。2.3 该泥浆体系能对孔壁提供压力，避免在不稳定地层中钻孔的坍塌2.4 最大化旋挖钻的装载能力，提高掘进速度。2.5 化学泥浆（泥浆粉）对钢筋机械性能无影响，某品牌化学泥浆（泥浆粉）实验数据如下：实验项目：钢筋机械性能溶液：0.05%聚合物溶液实验成果：实验条件破坏荷载（KN）弯曲清水泡1d120.7合格121.4合格溶液中泡1d122.2合格122.1合格实验结论：根据GB/T228-原则，奈普顿化学泥浆（泥浆粉）对钢筋机械性能无影响。2.6 化学泥浆（泥浆粉）对混凝土抗压强度无影响，奈普顿化学泥浆（泥浆粉）实验数据如下：实验项目：混凝土抗压强度溶液：0.05%

4、聚合物溶液实验成果：实验条件破坏荷载（KN）清水泡7d230236220溶液中泡7d240242230实验结论：根据GB/T50081-原则，化学泥浆（泥浆粉）对混凝土抗压强度无影响。2.7 无毒无污染。3.合用范畴合用地层：粘土、砂层、人工填土及具有部分卵石碎石的地层，特别砂性土中能发挥较大功能。4.工艺原理奈普顿化学泥浆（泥浆粉）分子量一般高达万以上，水解后分子链扩散并会与其她分子链重新连接，故会形成较为粘稠的近似糊状的泥浆，可以最大限度的粘住并迅速沉淀钻屑。5.奈普顿化学泥浆（泥浆粉）施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程5.1.1根据用量拟定泥浆池的大小，并在池边上装好循环泵和空气

5、压缩机。5.1.2将清水注入泥浆池后，用20%氢氧化纳溶液调节水的PH值在8-10之间。5.1.3在循环泵出水管口加入化学聚合物浆液，规定慢慢均匀加入，然后用空压机搅拌，使粘度达到使用规定。5.1.4在钻进过程中，保持钻进液面，保证地层压力平衡。5.1.5钻进完毕后，根据地质、孔深，拟定沉渣时间，然后打捞沉渣。若沉渣较多，应再次清渣，以保证下完钢筋笼和导管后沉渣达标。5.1.6浇注混凝土时，应及时回收泥浆。由于混凝土会污染泥浆体系，因此最下面与混凝土接触的一米左右的泥浆不得回收，避免混凝土混入泥浆中，导致泥浆体系性能产生变化。5.1.7在工程施工结束后，可以在泥浆池中添加适量的强氧化剂，如双氧

6、水或者次氯酸钠等解决剂，同步通过空压机将泥浆混合均匀，静止半晌。化学泥浆（泥浆粉）就会被降解，粘度逐渐减少直至清水状态，待泥浆完全降解后即可直接排放。5.2 操作要点5.2.1 泥浆配比泥浆的配比对泥浆的性能影响很大，一般状况下比例按0.01%0.1%配制，现场应根据实地状况实验拟定配合比例。表5-1 泥浆配比参照表地层状况泥浆(公斤立方水）粘度（秒）粘土与页岩0.2-0.624-30淤泥，细、中砂0.3-0.726-32粗砂，较小的砾石0.4-0.926-35卵砾石0.7-1.135-45注：上表为奈普顿化学泥浆（泥浆粉）配比参照指标5.2.2 注意事项（1）在挖池过程中，尽量保证其大小的精

7、确性，以保证配浆的精确性，避免挥霍。（2）在配碱过程中，一定要先把氢氧化纳配制成20%水溶液，牢记直接把固体氢氧化纳直接加入泥浆池中，以便充足溶解。（3）在上层钻进过程中，正常状况下，泥浆的黏度可以小某些，大概28秒左右就可以使用，如果上层过早浮现沙层，尽量不要减少泥浆粘度。（4）在一种泥浆池一次配浆不要过多，否则不利于搅拌，在配浆的时候，要留出充足时间，使产品充足溶解，可以达到节省成本的目的，不得在没有完全溶解的状况下使用。（5）对孔内泥浆的浆面下1m处及离孔底以上1m处各取一次试样测试。若达不到原则规定，要及时调节泥浆性能。新制泥浆应静置24小时，测试合格后方能应用。（6）在钻进过程中，保

8、持液面很核心，一般状况下，规定液面不低于护筒的1/2高度处，在钻进完毕后，下钢筋笼和导管的时候也要保护液面，就是说要提前配制好足够的泥浆量。（7）钻头在出入孔口时，提、放的速度要放缓，尽量减轻对孔内泥浆的扰动，保护孔壁的稳定，避免孔口坍塌，护筒下沉现象的浮现。当钻头打满提钻时，要合适反钻几下再缓慢提钻，这样可避免孔底因抽吸力过大而导致孔底部分浮现坍蹋。（8）当孔钻到设计孔深后，钻机先暂不挪位，停留在原地，等待一会(视孔深而定，一般状况下三十分钟为宜），用测绳测量孔深度，计算出沉渣厚度，再重新下钻捞取沉渣。当钻头接近孔底时，需轻放，以免扰动沉渣，使沉渣浮起，捞起沉渣将钻头提起到孔口时，不要停留控

9、浆，应迅速将沉渣甩出。沉渣捞清后，孔内将不再有沉渣浮现，便随后可下放钢筋笼，在放钢筋笼时应保持垂直，避免碰撞孔壁，以免导致新的沉渣产生。（9）规定钻机工作人员注意保持好泥浆液面的高度，要及时予以孔内补浆。6.材料与设备6.1 材料清水、20%氢氧化钠溶液、化学聚合物、双氧水或次氯酸钠。6.2 设备(空压机造浆法)挖掘机、循环泵、空气压缩机、比重计、重锤、工程漏斗。7.质量控制7.1 出产检查报告产品进场后，应重点检查产品的出厂检查报告，下图为奈普顿化学泥浆（泥浆粉）的产品检查报告。7.2 规范对泥浆的规定规范对泥浆的性能及检测措施给出了根据，现场泥浆应满足规范规定。7.2.1 地下铁道工程施工

10、及验收规范（GB50299-1999）对泥浆提出如下规定：（1）粘性土中成孔，可注入清水，以原土泥浆护壁，排渣泥浆比重应控制在1.1-1.2；（2）砂土和较厚夹砂层中成孔，泥浆比重应控制在1.1-1.3，在穿越砂夹卵石层或容易坍孔土层中成孔时，泥浆比重控制在1.3-1.5；（3）施工中应常常测定泥浆比重，并定期测定粘度、含砂率和胶体率，其指标控制：粘度为18-22s，含砂率为4%-8%，胶体率不不不小于90%；（4）孔壁土质较差时，宜用泥浆循环清孔，清孔后泥浆比重应控制在1.15-1.25。（5）聚合物化学泥浆为轻质泥浆，泥浆比重控制在1-1.1之间。7.2.2 轨道交通车站工程施工质量验收原

11、则（QGD-006-）同样对泥浆提出规定：（1）膨润土泥浆的比重（粘土或砂性土）控制在1.151.20（用比重计测，清孔后在距孔底50cm处取样）；化学泥浆（泥浆粉）为轻质泥浆，泥浆比重控制在1.1以内。（2）泥浆面标高应高于地下水位0.5-1.0m（目测）；（3）沉渣厚度：端承桩50mm；摩擦桩150mm（用沉渣仪或重锤测量）。8.安全文明措施8.1 现场安全文明措施8.1.1 泥浆池周边按国家安全规范规定做好临边防护。8.1.2 所有施工设备和机具使用时必须由专职人员负责进行检查和维修，保证状况良好。各技术工种必须通过培训考核获得合格证，方可持证上岗操作，杜绝违章作业。8.1.3 施工人员

12、必带安全帽。8.1.4 所有施工人员应掌握安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。9.环保措施9.1 化学泥浆（泥浆粉）环保措施9.1.1 泥浆通过降解沉淀后方可排放；9.1.2 对裸露土体应及时覆盖，避免扬尘；9.1.3 专业绿色文明施工队伍洒水降尘，保持施工现场整洁干净；9.1.4 外出车辆应冲洗，避免挟渣带泥上路。10.经济比选以地铁15号线10标围护桩施工为例，基坑围护桩直径均为800mm，桩长23.05m，间距1400mm，土层为以细、中砂层为主。若以膨润土为造浆材料，则每立方米的水需用

13、80kg膨润土，若以奈普顿化学聚合物为造浆材料，则每立方米的水需用0.8kg的化学聚合物。若以膨润土400元/吨，化学聚合物0元/吨计算，则单桩理论用量如下：单桩理论用量表材料单桩理论用量单价单桩总价膨润土80KG/mx15m=1200KG400元/吨480元化学聚合物0.8KG/mx15m=12KG0元/吨240元由上表可以看出，就泥浆这一项而言，与以膨润土为造浆材料相比，以化学聚合物为造浆材料，单桩成本节省50%。该工程主体构造围护桩合计323颗，若都以化学聚合物为造浆材料，则可节省成本77520元。此外，目前北京市场，泥浆外运消纳100元/ m左右，土方外运30元/ m左右，由于化学泥浆

14、（泥浆粉）可以降解，因此降解解决后的泥浆可直接按土方外运，而膨润土泥浆外运则有1.2-1.5的消纳系数（本例取1.2）。仍以上述工程为例，则单桩泥浆消纳理论费用比较见下表：单桩泥浆消纳理论费用对比表材料单桩理论泥浆量消纳方式单桩总价膨润土15mx1.2=18m泥浆外运18x100=1800元化学聚合物15m降解后按土方外运15x30=450元实际应用中，虽不也许每颗桩都消纳泥浆，但也会根据场地条件和围护桩的数量，设立多种泥浆池。因此，从上表可以看出，化学泥浆（泥浆粉）在消纳上的经济效益远远高于膨润土泥浆。11.应用实例15号线10标大屯路东站共有围护桩323颗，其中约163颗采用化学聚合物制浆，在场地布置、绿色文明施工、加快施工进度、经济效益等方面均有较好的工程应用。此外在奥体中心商务楼基坑、大兴区观音寺商业楼基坑、京沪线高铁沧州段承台基本、房山京良路路基、地体4号线公益西桥车站基坑等工程的工程桩施工中均采用过化学聚合物造浆材料，效果良好。