泥漿的主要指標有:泥漿比重、粘度、靜切力、含砂率、膠體率、失水率、酸堿度和穩(wěn)定性。泥漿的各項性能指標對地層的破裂壓力、坍塌壓力有很大的影響。通過改變泥漿的性能指標來改變泥漿對地層相互作用的結(jié)果，從而增加施工的安全系數(shù)，解決復雜地層鉆進的技術(shù)難題。
【關(guān)鍵詞】泥漿；比重；粘度；鉆孔灌注樁
在高層建筑工程中，鉆孔灌注樁的施工尤為重要。鉆孔施工中的安全問題和技術(shù)問題主要表現(xiàn)在縮徑、超徑、松散坍塌等孔壁失穩(wěn)現(xiàn)象。而這些現(xiàn)象的產(chǎn)生都與泥漿的性能有很大的關(guān)系，泥漿的各項性能指標對地層的
破裂壓力、坍塌壓力有很大的影響。通過改變泥漿的性能指標來改變泥漿對地層相互作用的結(jié)果，從而增加施工的安全系數(shù)，解決復雜地層鉆進的技術(shù)難題。
孔壁失穩(wěn)過程首先是一個泥質(zhì)巖層和黏土礦物水化膨脹的過程。地層中的泥質(zhì)成分及其黏土礦物在地層壓力、水平地應力、地層流體等作用下,處于相對平衡狀態(tài)。而一旦被鉆開,泥漿與地層開始接觸,地層巖石應承受的
各種壓力會發(fā)生變化。黏土礦物表面遇水,產(chǎn)生水化膨脹,造成強度降低。其失穩(wěn)的主要形式為剝落、掉塊、坍塌、縮徑、超徑等。有因鉆孔縮徑造成卡鉆，也有因泥漿質(zhì)量不好造成坍孔。
防止孔壁坍塌，需要泥漿液柱的有效支撐；防止孔壁縮徑、超徑,需要最大可能地降低泥漿的失水量。在泥漿與地層接觸產(chǎn)生濾失后,在孔壁上形成的低滲透薄而韌的泥皮與地層隔離,阻止泥漿內(nèi)的自由水向地層滲透,使地
層的水敏、水化速度減慢。根據(jù)分析,可以通過對泥漿添加一些造漿材料、化學處理劑等對現(xiàn)有泥漿體系的技術(shù)性能指標進行改良,從而達到抑制水敏、水化,防止坍塌、掉塊、孔壁失穩(wěn)的目的。
一、泥漿的主要性能及配制
1. 泥漿的主要性能指標
1.1 比重
泥漿的比重越大，對孔壁的靜壓力就越大，對孔壁的穩(wěn)定越有利。泥漿比重的大小決定于泥漿中固相含量和固相的比重,其次與泥漿液中可溶性鹽的數(shù)量有關(guān)。但是，比重過大的泥漿，其失水量亦大，孔壁泥皮增厚增
加泥漿消耗，加大鉆具磨損，加大清孔、灌注砼的難度，降低鉆進速度。
1.2 粘度
泥漿的粘度越大，懸浮鉆渣的能力越強，護壁的能力也越強，泥漿產(chǎn)生的孔壁泥皮厚，孔壁穩(wěn)定，但易“粘鉆”，影響鉆進速度，增加泥漿凈化難度。一般地層泥漿粘度以16～22s 為宜，松散宜塌地層以19～28s 為宜。
1.3 含砂率
泥漿含砂率大時，會降低粘度，增加沉淀，容易磨損泥漿泵和水管搖頭、鉆錐等機具；停鉆時易造成埋鉆、卡鉆事故。常采用LNH 型泥漿含砂量測定器測量：泥漿中不能通過200 號篩網(wǎng)（相當于直徑大于0.75mm）
砂子體積的百分比為泥漿含砂率。
1.4 失水率
失水率小的泥漿有利于護壁；失水率過大的泥漿形成孔壁泥皮過厚，使鉆孔直徑縮小甚至坍孔。
1.5 穩(wěn)定性
高質(zhì)量的泥漿要求有穩(wěn)定性性能指標。高級泥漿的穩(wěn)定性要小于0.03。
2. 泥漿的配制
為達到以上要求，在灌注樁施工過程中，應根據(jù)現(xiàn)場的施工條件和地基地質(zhì)情況，配制出相應的護壁泥漿。因此，護壁泥漿必須具有穩(wěn)定的性質(zhì)，在密度、粘滯度、沉淀量等方面與樁孔周圍的土質(zhì)相適應，同時，還應
有很好的造膜性，能形成一定厚度的泥膜。為了使泥漿具有良好的性能，還需耍加入一些處理劑，以調(diào)整其性能指標。
2.1 粘土
粘土是組成泥漿的基本材料，其組成成分比較復雜，不同批次粘土間的成分差異也較大。成漿選用的粘土應具備以下特征：具有較強的抗剪性，干裂破碎時能形成堅固的尖銳邊棱，即使是小塊也不易用手捏開；半濕的
粘土用小刀切開時，其切面光亮平滑且細膩,顏色稍深，有油脂光澤；用水浸濕后手指捏搓時有粘性，滑膩，韌性好，加水揉合可搓捏成細長的泥條；干燥時易斷裂，在水中易膨脹。為保證泥漿質(zhì)量，近年來天然粘土已很
少使用，多采用商品膨潤土制漿。
2.2 水
在配制泥漿過程中，通常對水的用量控制比較嚴格，而忽視了水質(zhì)方面的要求，多是就近就便取水。其實，當使用含有大量鹽類的地下水或其他超標工業(yè)污染水時，會明顯改變泥漿性能而呈現(xiàn)出非理想狀態(tài)。一般來
說，施工中取用自來水是最安全的，如果鈉離子和鈣離子濃度較高時，可在泥漿中加入粘土分離劑和使用鹽的處理劑。
2.3 其它處理劑
為了更好地適應地層狀態(tài)和施工條件，在配制泥漿時，當通過增減粘土量不能滿足要求時，可在泥漿中加入相應的泥漿處理劑。施工中常用的處理劑主要有：
①純堿( Na2CO3) ?？商岣吣酀{粘度,降低含砂量和失水量。
②重晶石粉( BaSO4) ?？商岣吣酀{比重。
③羧鉀基纖維素鈉( Na～CMC) ?？商岣哒硿?，減少失水量，并可使孔壁泥膜變薄。
④水解聚丙烯酰胺( PHP) 。可以增加絮凝作用，降低失水量和提高粘滯度。
在檢測泥漿的質(zhì)量時，要注意控制好漏斗粘度、密度、含砂率等方面的指標。
2.4配制要點
配制泥漿時，要掌握以下幾個要點：
①用普通的天然粘土配制泥漿時， 配制前要事先將粘土浸泡在水中進行預水化處理，預水化時間可根據(jù)粘土質(zhì)量而定，—般不得少于浸泡8h。
②在用浸泡好的粘土按配比設計中的土量加水攪拌時，由于攪拌時間不可能很長，粘土顆粒短時間內(nèi)難以充分水化分散，因此要將所攪拌出來的新泥漿集中存放在儲漿池里進行24 h 以上陳化處理，陳化處理后的泥
漿，其粘滯度和附著力都有明顯提高。
③對于高分子處理添加劑,如PHP 等，由于這類材料很難溶于水，使用時要先將其配制成低濃度的溶液后再摻加到泥漿中。
④配制泥漿的過程，實際上是選擇、調(diào)節(jié)其性能的過程。這往往不是一次可以完成的，在了解工地土層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，需要多次對比調(diào)試，經(jīng)過初選—試用—改性—再應用等環(huán)節(jié)，逐步達到滿意的效果。
二、泥漿的作用
泥漿是鉆進過程中的重要環(huán)節(jié)，有人把泥漿比作鉆進的血液，泥漿循環(huán)停止，鉆進工作就不能進行。泥漿對孔壁的保護是通過泥皮實現(xiàn)的，泥漿在液壓作用下浸入土層，在一定范圍內(nèi)泥漿凝膠體粘附在土顆粒上，固定
了土顆粒的相對位置，在孔壁周圍形成了較穩(wěn)定的土層，使土層抗剪強度增加，從而維持了孔壁的穩(wěn)定性。泥漿的繼續(xù)滲透使泥漿中的土顆粒逐漸替補了孔壁土層的空隙，從而堵塞了水道，在孔壁形成隔水膜，即泥皮。這
樣，泥皮在泥漿的液態(tài)靜壓力和孔壁外的水土壓力作用下保持平衡，防止了地下水的滲入和泥漿進一步失水，維持孔壁的平衡穩(wěn)定。
1. 保護孔壁的作用
在鉆孔樁施工中，因為泥漿經(jīng)過鉆機旋轉(zhuǎn)攪動，在離心力的作用下，泥漿被甩落到孔壁上，形成一定厚度的泥皮，加之孔中水頭作用，孔壁土面基本上得到封閉，土層中的地下水、承壓水很難進入孔中。實踐證明，較
大比重的泥漿，護壁效果更佳，但也不是泥漿比重越大越好，泥漿比重過大也會影響鉆孔進度。
2. 排渣作用
泥漿的一個基本功能就是將鉆頭破碎的巖土屑帶出鉆孔，保持鉆進的進行，當臨時停止泥漿循環(huán)時，泥漿能把鉆屑懸浮住，不致很快下沉，防止沉砂卡鉆的危險。
3. 清孔作用
一般情況下，成孔后要立即清孔。清孔的目的是為了防止砂粒在孔中沉淀，超過設計規(guī)定的沉淀厚度。在鉆進過程中，泥漿將鉆屑帶出，還減少了鉆頭對鉆屑的重復破碎，降低了鉆頭的磨損。此外，泥漿具有冷卻鉆頭
的作用，延長了鉆頭壽命。
三、結(jié)束語
泥漿作為鉆探的一種沖洗液，除起護壁作用外，還具有攜帶、懸浮與排除巖粉、冷卻和潤滑鉆頭、堵漏等功能。泥漿性能好壞直接影響鉆進功效和安全生產(chǎn)，泥漿的性能對泥漿作用的發(fā)揮有重要的影響，在認清泥漿的
作用和保壁機理的前提下，應合理控制泥漿性能，確保鉆孔灌注樁成孔工作順利進行。
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