泥漿的配置方法

旋挖鉆孔灌注樁是一項隱蔽性地下連續(xù)作業(yè)一次性完成的施工技術(shù)，特別是在旋挖鉆孔期間，在復(fù)雜地層地段施工中，為了確保施工質(zhì)量，要向孔內(nèi)不斷添加在鉆孔開工前制作的泥漿來確保使孔壁不發(fā)生坍塌。在好的地層段施工（如在黃粘土層地段）進(jìn)行旋挖鉆孔施工可采用清水成孔作業(yè)或干成孔作業(yè)即成本低而且施工效率高。在特殊地層段施工如砂層（粗砂層和細(xì)砂層）、粉砂層、砂巖層、粉質(zhì)土層、流砂層等等時，工地開工之前都要進(jìn)行大量膨潤土采購進(jìn)行先期泥漿調(diào)制。在使用過程中，還要繼續(xù)不斷地進(jìn)行泥漿制作，若是遇到含沙量大，砂礫石及流砂的地層施工，這就要求現(xiàn)場管理工人員必須具有良好盡業(yè)素質(zhì)及豐富的施工經(jīng)驗。本文只針對旋挖鉆機鉆孔泥漿和不同而選用不同地層情況進(jìn)行論述。一、旋挖鉆孔灌注樁護(hù)壁泥漿分類通常情況下，在施工現(xiàn)場大多是通過人工利用攪拌機械進(jìn)行膨潤土泥漿制造，造漿時灰塵彌漫，不但污染環(huán)境且對人身也有一定傷害，所消耗膨潤土最少也得用幾十噸甚至上百噸，既是用量這么大但護(hù)壁效果還是不理想，孔內(nèi)沉渣量大，普通地層孔內(nèi)沉渣量也在2~3米是很常見。膨潤土分為鈉基土、鈣基土和鋰基土三種。前兩者質(zhì)量較好，大量用于旋挖鉆孔泥漿配制和煉鋼鑄造中。雖然膨潤土泥漿具有相對密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、穩(wěn)定性強、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)率高、造漿能力大等優(yōu)點。但對地層適應(yīng)性較差。實例：2008年9月兩臺NCB鉆機在某高鐵線上施工，該地段為粘土層和泥巖層地質(zhì)，該施工單位當(dāng)時選用鈉基土按1000kg水：20kg土:8kg堿的配比量進(jìn)行進(jìn)場造漿，添加碳酸鈉（Na2CO3）進(jìn)行孔內(nèi)護(hù)壁，受現(xiàn)場其它因素的影響成孔后需等待3~5小時，甚至7~10小時才能進(jìn)行砼灌注，在現(xiàn)場技術(shù)員的嚴(yán)格把關(guān)下孔內(nèi)經(jīng)過多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范圍內(nèi)方可灌注。由于泥巖地層浸泡時間長常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成經(jīng)濟(jì)損失25萬元。目前市面上的造漿材料很多，但鈉基土和鈣基土在鉆孔泥漿上用的較為普遍，其理論用量：為8﹪，即8㎏的膨潤土可摻100L的水，對粘質(zhì)土地層用量可降低3﹪~5﹪，較差的膨潤土用量為水的12﹪左右。為了增強膨潤土漿液的護(hù)壁效果就得配合外加劑來配制泥漿進(jìn)行護(hù)壁。針對上述情況現(xiàn)就對泥漿原料及外用添加劑性能要求詳解如下：（一）、泥漿原料粘質(zhì)土的性能要求一般可選用塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.074mm的粘粒含量大于50﹪的粘質(zhì)土制漿，這類地質(zhì)在我國分布不多，目前土質(zhì)最好產(chǎn)地是遼寧、山東、河南省份為主。當(dāng)采用性能較差的粘質(zhì)土調(diào)制的泥漿其性能指標(biāo)不符合要求時，可在泥漿中摻入Na2OH3（俗稱堿粉或純堿）、NaOH（氫氧化鈉）或膨潤土粉末以提高泥漿性能指標(biāo)。一般碳酸鈉的摻入量約為孔中泥漿土量的0.1﹪~0.4﹪。（二）、泥漿膨潤土的性能、用量和價格1、鈉基膨潤土性能分析2002年的下半年，捷高公司開始在設(shè)在中國的唯科東明工廠進(jìn)行工廠試生產(chǎn)。在經(jīng)過了九個月的工廠試生產(chǎn)與產(chǎn)品工地測試之后，捷高公司最終成功的使用國內(nèi)鈣土作為原料生產(chǎn)出了三種不同的高性能的HDD泥漿材料：DrillGel是一種基本型的90bbl造漿率的產(chǎn)品；Hydraul-EZ“易鉆”是一種多用途的HDD泥漿材料；SuperGel-X“捷鉆”是一種高造漿率的產(chǎn)品。先進(jìn)的“多用途”的Hydraul-EZ“易鉆”擁有多種功能，它可以降低HDD工程的施工風(fēng)險。這些功能能夠?qū)Ω洞蠖鄶?shù)的地層。先進(jìn)的化學(xué)添加劑與處理工藝使它們適合于在沙、粘土、粉土、礫石甚至卵石地層中進(jìn)行鉆進(jìn)施工。這種技術(shù)使得施工單位可以進(jìn)行長距離、穿越多種地層的施工而不用中途更換泥漿。同時降低鉆屑的膨脹率。這種包覆作用可使鉆屑變?yōu)榭闪鲃拥囊簯B(tài)物，并能夠隨泥漿循環(huán)流出樁孔。2、用量配漿用水PH值調(diào)整至8~10后加入0.8~1.8㎏/1000L。3、使用方法在現(xiàn)場通常按照聚合物泥漿0.5㎏：5立方清水進(jìn)行配比，在配比過程中,手感稍有粘度起線絲狀即可；純堿或堿粉的配比0.3﹪~0.5﹪。再利用空氣壓縮機將氣壓放入池內(nèi)進(jìn)行泥漿充分均和即可。市場價格1㎏/80元該漿的最大特點是固壁性強，孔內(nèi)沉渣凝聚力強，沉淀速度快，人員勞動強度低，無污染，制漿快，無浪費，易保存，不易變質(zhì)，使用簡單直接均勻溶解水中即可。三、無固相泥漿概念無固相泥漿的基本概念清水中不含粘土，只需加入各種化學(xué)處理劑就能配出防塌，滿足鉆探工藝要求性能良好的沖洗液，即無粘土沖洗液。無粘土沖洗液又稱無固相沖洗液，也有人稱它為“化學(xué)水”。它是六十年代發(fā)展起來的一種新型沖洗液，在國外種類甚多，廣為應(yīng)用，如生物聚合物，羥乙基纖維素，瓜爾膠，РАМ加生物聚合物，РАМ加氯化鉀等多種聚合物型無粘土漿液。無固相鉆井液早期用于勘探鉆井施工，各地質(zhì)勘探隊用的種類較多，它可以從根本上實現(xiàn)對油氣層的保護(hù)，解決靜態(tài)、動態(tài)攜砂、清潔井眼和減小鉆頭阻力提高鉆速的問題，近年來國內(nèi)外開發(fā)了一系列的無固相鉆井液，品牌多種類雜無法一一祥解。在此，本文只對無固相鉆井液的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀與方向進(jìn)行闡迷。國內(nèi)外泥漿工作的發(fā)展先后經(jīng)歷了清水—天然泥漿—細(xì)分散泥漿—粗分散泥漿—不分散低固相泥漿—無固相泥漿等幾個階段。為了進(jìn)一步消除粘土對泥漿性能的危害，由不分散低固相泥漿發(fā)展成生物聚合物無固相泥漿，即在水中加入全絮凝劑控制固相含在l%以下，另外加入一些高性能聚合物產(chǎn)品即成為無固相泥漿，使得鉆井速度大幅度提高，目前國內(nèi)的無固相泥漿體系正在建立和發(fā)展。實例：由上海騰興工程機械租賃有限公司代理國內(nèi)某家生產(chǎn)的無固相泥漿在哈爾濱松蒲大橋鉆孔中得到應(yīng)用，該段砂層較多，特別是在細(xì)、中砂層地段清渣效果比膨潤土好，成孔后在下放鋼筋籠導(dǎo)管等灌注工具時，只要不破壞孔壁的情況下，放置3-4小時粘結(jié)性能不發(fā)生變化，滲水量不大，且不易發(fā)生孔壁坍塌縮徑現(xiàn)象，由于該橋址樁深量大，跨江面較長，施工場地小等因素，成孔后有時也要等場地平整，鋼筋籠轉(zhuǎn)場，砼運輸?shù)葐栴}停放長達(dá)15-18小時左右，孔內(nèi)沉渣也未超過10~15cm，有力保障了鉆機在砂層段施工難的問題，該泥漿液目前的市場價約3.8~4.0萬元/噸左右。其使用配比可參照前面捷高產(chǎn)品配比方法。無固相鉆井液體系包括各種類型的水溶液和各種高聚物溶液，還包括用酸溶性材料組成的各類鉆井液。鉆井液具有低密度和低流動阻力的優(yōu)點，有利于井下的正常工作和鉆頭功率的充分發(fā)揮。無固相鉆井液具有粘度低，靜切力小，利于除砂、除氣和挑帶巖屑，特別適用于低壓、低滲裂縫發(fā)育的油氣藏，利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層。目前，國內(nèi)外無固相鉆井泥漿液主要研究方向為:(l)甲酸鹽無固相鉆井泥漿液。該鉆井泥漿密度調(diào)整范圍大，具有穩(wěn)定性好、無腐蝕、無毒等優(yōu)點。其缺點是成本較高，貨源缺乏;不能形成泥餅，存在二次沉淀損害油氣層的風(fēng)險。(2)無固相鹽水聚合物鉆井泥漿液。該鉆井液完井液性能穩(wěn)定，易于維護(hù)，配制方便，密度可調(diào)整，具有特殊的流變性和良好的拼巖效果，綜合成本低。(3)無固相正電性鉆井泥漿液。該鉆井泥漿液是一種在正電狀態(tài)下分散的膠體體系，全部由陽離子處理劑配制而成。該體系具有獨特的性能，(電位大于20mv，具有極強的抑制粘土分散能力，能夠最大限度地分散粘土顆粒侵入油氣層而造成的損害。(4)無固相有機鹽鉆井泥漿液。有機鹽是帶雜原子取代的有機酸跟陰離子與金屬離子(鉀離子、鈉離子等