本发明涉及护壁泥浆的
技术领域：
，具体地指一种适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆及其制备方法。
背景技术：
：桩基工程成孔作业中，国内常采用旋挖钻进行施工，具有功率大、效率高、施工灵活等特点。针对不同地质情况，施工时应采用不同的施工工法。当桩基处于松散、较易坍塌地层，或处于地下水位下的地层时，施工时必须采用湿式旋挖工法，使用护壁泥浆进行护壁，起到保持孔壁稳定、防止坍塌、清孔并排除钻渣等作用。然而，施工过程中，多数工程常采用相同配比的护壁泥浆进行灌注，不会针对土层性质的不同进行合理的修正。对不同地质条件，配比不当会导致泥浆性能指标不满足要求，降低成孔质量，拖延施工进度。普通的膨润土基泥浆成分简单、功能单一、分散性较差，难以满足不同地层的施工要求，尤其是在厚砂层地质，不能很好地形成泥膜，容易造成塌孔埋钻，且清孔速度过慢，泥浆含砂率高。此外，工程中往往忽略泥浆配置的经济性，原料成本高，造成不必要的浪费。技术实现要素：本发明的目的就是要提供一种适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆及其制备方法，该护壁泥浆的泥浆成分多样、功能全面、分散性好，能满足不同地层的施工要求，尤其是在厚砂层地质，泥浆稠度高，在泥浆表面形成泥膜保护胶体和水分，防止孔壁剥落，循环过程中携渣效果好，能较快降低泥浆内含砂率。为实现上述目的，本发明所提供的一种适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土5-15份、纯碱1-3份、羧甲基纤维素0.4-1.2份、聚丙烯酰胺0.003-0.006份、植物胶0.0001-0.0003份、聚苯乙烯磺酸钠0.0001-0.0002份。作为优选方案地，所述的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土8-10份、纯碱1.5-2份、羧甲基纤维素0.6-1份、聚丙烯酰胺0.004-0.005份、植物胶0.0001-0.0002份、聚苯乙烯磺酸钠0.0001-0.0002份。作为最佳方案地，所述的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土9份、纯碱1.8份、羧甲基纤维素0.8份、聚丙烯酰胺0.0045份、植物胶0.0002份、聚苯乙烯磺酸钠0.00015份。进一步地，所述植物胶为田菁胶、瓜尔胶、香豆胶中的一种或者多种。进一步地，所述黄粘土中含有蒙脱石，所述蒙脱石占黄粘土总质量的质量百分数为50-60％。本发明的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆的制备方法，包括如下步骤：按质量份数配方把黄粘土粉碎投入套管，使用钻斗旋转制浆，加入纯碱搅拌至体系的pH为9-10，再依次加入羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、植物胶、聚苯乙烯磺酸钠拌和均匀，搅拌成的浆料水化分解24-36h，即可。与现有技术相比，本发明具有如下优点：其一，本发明的膨润土采用黄粘土作为主要的造浆原料。黄粘土含有大量的蒙脱石(质量百分数为50-60％)，其粒径较小、遇水易膨胀、粘性强、可塑性高、含砂量低，是一种天然的特殊粘土，工程中采用黄粘土，原料来源广泛、极易取得，在保证桩基工程质量的同时，能有效降低成本，经济性高，且利于环境保护，减少污染。其二，本发明采用羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酰胺(PAM)、植物胶、聚苯乙烯磺酸钠作为添加剂，其中羧甲基纤维素(CMC)吸水膨胀，形成黏胶状液体，能够增加稠度，在土层表面成膜，保护胶体和水分，防止孔壁剥落；聚炳烯酰胺(PAM)水解生成絮凝剂PHP(聚丙烯酰胺)，掺入少量就能极大地提高泥浆的粘性，从而携渣、堵漏，大大提高泥浆的工作性能；植物胶遇水能溶胀水合形成高粘度的溶胶液，其粘度随粉剂浓度增加而显著增加，而且加入植物胶后的泥浆具有很好的流变性能，有利于孔壁稳定；聚苯乙烯磺酸钠是一种具有独特作用的水溶性聚合物，大分子链上的磺酸基团，使其具有很强的浸润分散作用。其三，本发明的配方中含有纯碱，能够增大泥浆的pH值；在强碱性环境中，粘土颗粒更易分解，泥浆的稳定性、胶体率均有所提高，高品质的护壁泥浆有效避免孔壁坍塌的现象，桩基施工后的桩孔孔径、垂直度等数据均达到设计要求，确保成孔质量和效率，保证高效有序施工。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例1：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)5份、纯碱3份、羧甲基纤维素0.8份、聚丙烯酰胺0.003份、植物胶0.0001份(田菁胶0.00005g、瓜尔胶0.00005g)、聚苯乙烯磺酸钠0.0001份。实施例2：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)15份、纯碱3份、羧甲基纤维素0.8份、聚丙烯酰胺0.006份、植物胶0.0003份(田菁胶0.0001g、瓜尔胶0.0001g、香豆胶0.0001g)、聚苯乙烯磺酸钠0.0002份。实施例3：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)15份、纯碱1.8份、羧甲基纤维素0.8份、聚丙烯酰胺0.004份、植物胶0.0001份(田菁胶0.00005g、香豆胶0.00005g)、聚苯乙烯磺酸钠0.0001份。实施例4：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)8份、纯碱3份、羧甲基纤维素0.6份、聚丙烯酰胺0.005份、植物胶0.00025份(田菁胶0.00025份)、聚苯乙烯磺酸钠0.0002份。实施例5：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)10份、纯碱1份、羧甲基纤维素1.2份、聚丙烯酰胺0.0045份、植物胶0.0002份(香豆胶0.0002份)、聚苯乙烯磺酸钠0.0002份。实施例6：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)9份、纯碱1.8份、羧甲基纤维素0.8份、聚丙烯酰胺0.0045份、植物胶0.0002份(香豆胶0.00005份、瓜尔胶0.00005g、田菁胶0.0001份)、聚苯乙烯磺酸钠0.00015份。实施例7：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)12份、纯碱1.5份、羧甲基纤维素1.0份、聚丙烯酰胺0.005份、植物胶0.00015份(香豆胶0.00005份、田菁胶0.0001份)、聚苯乙烯磺酸钠0.0001份。实施例8：本实施例的适用于厚砂层地质旋挖钻成孔的护壁泥浆，按照质量份数由如下组分配制而成：水100份、黄粘土(含有质量百分数为50-60％的蒙脱石)9份、纯碱2份、羧甲基纤维素0.4份、聚丙烯酰胺0.0045份、植物胶0.0002份(香豆胶0.0001份、田菁胶0.0001份)、聚苯乙烯磺酸钠0.00015份。实施例1～8的配方如表1所示：表1本发明制浆工艺流程为：黄粘土混合粉碎→开机制浆→加水→加入黄粘土→拌和→NaCO3→拌和→加入羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、植物胶、聚苯乙烯磺酸钠→拌和→指标检验→合格出浆。各个步骤具体操作如下：制浆前，应先把黄粘土打碎，便于制浆。制浆前要对水源的pH值进行测定，根据测定数据确定纯碱NaCO3的添加量，以保证泥浆体系的pH值在9-10之间为准，从而减少pH值对泥浆性能的影响。制浆时，将粉碎的粘土投入套管，使用钻斗旋转制浆，同时按比例逐渐加入水，使粘土迅速、充分地水化分散。粘土分散后，先加入纯碱拌和，再加入羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酰胺(PAM)、植物胶、聚苯乙烯磺酸钠拌和，保证泥浆中各材料拌和均匀。待粘土搅拌成泥浆后，经试验确定泥浆的配比、性能均满足指标要求后，可进行旋挖钻钻孔。制浆时，应严格遵循以下要求：(1)严格按照配比拌制泥浆，拌制时间不应小于10min；拌制成的新浆须在泥浆池中水化分解24h后方可使用；新浆放置期间须用泥浆泵进行池内循环。制备好的泥浆应不透明，胶结为一体，近距离观测时可见细颗粒悬浮，长时间放置浆体表面会析出2-3cm厚的清水层，如受扰动，泥浆又成胶结状。钻孔灌注完成后，多余的泥浆用振动筛分离出固体颗粒后，排至沉淀池自然沉淀。最终，沉渣运至蒸发池自然脱水固化后，送至储料场，方便二次利用。施工时应根据地层情况对泥浆配置进行调整：对粘质土层，泥浆密度应适当取小值；对粉砂土层，泥浆密度应适当加大。使用时应考虑地层情况，及时调浆、补浆，避免影响施工质量。另外，施工中应测定相对密度、粘度和含砂率3项指标，实现对泥浆性能的动态观测。使用上述实施例1～8制备的护壁泥浆以及对比例1采用市售普通护壁泥浆在钻孔施工成孔1小时后，检测孔内泥浆性能指标并进行统计如下表1所示：表1项目比重(g/cm2)粘度(pa.s)含砂率(％)沉渣厚度(m)实施例11.18411.70实施例21.19431.90实施例31.17401.80.1实施例41.14391.90实施例51.18421.80实施例61.16441.60实施例71.19411.90.1实施例81.17401.80对比例11.2352.20.4从表1可以看出，实施例1～8的粘度优于对比例1，含砂率为1.6～1.9％，远小于对比例1的含砂率3.5％，而且沉渣厚度几乎为0，从而证明本发明制备的护壁泥浆更为均一稳定，分散性更好，具有更优越的携砂能力。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3