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制備泥漿

1.泥漿的功用

泥漿在樁孔施工中作為沖洗液(或穩定液),其主要功用是穩定孔壁、攜帶和懸浮鉆渣。

(1)穩定孔壁

通過泥漿在孔內維持壹定的水頭高度,形成對孔壁的靜水壓力來防止孔壁坍塌。在砂、礫石等滲漏性地層,采用泥漿可在孔壁表面形成壹層泥皮,有效地阻止孔壁內外相互滲流,穩定孔內水位,維持對孔壁的靜水壓力,達到護壁效果。

(2)攜帶和懸浮鉆渣

通過泥漿在孔內循環,及時將孔底鉆渣帶出孔外,減少重復破碎和對鉆頭的磨損,提高鉆進效率。合理調整泥漿的密度、切力、粘度等性能指標可以提高泥漿攜帶和懸浮鉆渣的能力。

2.泥漿的配制

泥漿是由粘土、清水和泥漿化學處理劑按壹定的配比攪拌配制而成。由於鉆孔灌註樁直徑大,需要的泥漿量很大,結合經濟方面的考慮,通常可利用所鉆地層中的粘土,采用清水鉆進自然造漿。必要時摻入壹定量的膨潤土,以改善泥漿的性能。若所鉆地層為砂性、穩定性差、松散易塌地層,就應選擇水化性能好、造漿率高、含砂量少的粘土或膨潤土粉來配制泥漿。通常要求用來造漿的粘土其膠體率不低於95%,含砂率不大於4%,造漿率不少8m3/t。

配制泥漿時,除了要考慮地層條件之外,還要考慮不同成孔工藝方法對泥漿性能的要求,參見表3-1。並且在施工中根據孔壁穩定、孔底沈渣和泵組工作情況,對泥漿性能進行維護和調整。

表3-1 泥漿基本性能指標

3.泥漿循環系統

泥漿循環系統通常包括泥漿池、沈澱池、貯漿池或攪拌池、循環槽等。布設泥漿循環系統時,應綜合考慮場地條件、樁位分布、樁孔容積、地層情況、工藝方法、鉆渣廢漿的清除外運等因素。

泥漿池的容積壹般不小於同時施工的樁孔實際容積的1.2倍,以保證同時施工的樁孔在灌註混凝土時泥漿不至於外溢。沈澱池的容積可用同時開動的泥漿泵每分鐘的總排量乘以沈澱時間來決定,沈澱時間由實驗決定,壹般為20min。例如,兩個同時施工的鉆孔***用壹套泥漿循環系統,兩臺泥漿泵的排量都為850L/min,所需的沈澱池容積為

V=2×850L/min×20min=34000L=34m3

若場地允許,可設兩個沈澱池輪換使用。循環槽斷面尺寸、長度應根據鉆進工藝方法、場地條件、廢漿處理方式來確定。反循環法因泵量大,采用較大斷面的循環槽(通常為500mm×300mm(寬×高))。正循環法因泵量較小,可采用較小斷面的循環槽(可選300mm×250mm(寬×高))。

4.泥漿凈化

鉆進過程中由於鉆渣不斷混入泥漿中,使泥漿的相對密度、粘度、含砂量等性能發生變化,因此,需要在泥漿返出地表後除去泥漿中的鉆渣,這工作稱為泥漿凈化。泥漿凈化的方法有自然沈降法、機械凈化法和化學凈化法等。

(1)自然沈降法

泥漿在流經循環槽和沈澱池時,泥漿中的鉆渣在自重的作用下產生沈澱,泥漿得以凈化。從提高泥漿的凈化效果考慮,可在循環槽中設擋板,改變流態,破壞泥漿中的結構,以利於鉆渣沈澱。

(2)機械凈化法

即采用專門的機械設備對泥漿中的鉆渣進行分離處理。最常用的兩種泥漿凈化設備是高頻振動篩和旋流除砂器。壹般是采用高頻振動篩把泥漿中0.5mm以上的大顆粒鉆渣篩出,剩下混有0.5mm以下砂粒的泥漿可采用旋流除砂器進壹步凈化。

(3)化學凈化法

在泥漿中加入化學絮凝劑,使鉆渣顆粒聚集而加速沈澱,達到凈化泥漿的目的。常用的化學絮凝劑有水解聚丙烯酰胺、鐵鉻木質素磺酸鈉鹽等。化學凈化法可配合機械凈化法使用。