一种聚合物和膨润土混合泥浆旋挖钻孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋挖钻孔方法，特别是一种采用聚合物和膨润土混合泥浆护壁的旋挖钻孔方法，属于地基基础施工技术领域。
【背景技术】
[0002]在中国西北沙漠边缘地区的工业建设项目中，建设场地的原始地貌多为大小各异的沙丘，地层主要为第四系全新统风积砂土。建设场地整平后一般上部砂层较为疏松，中下部砂层很密实。在这些建设场地进行旋挖钻孔灌注粧施工时，可采用聚合物泥浆或膨润土泥浆护壁钻进工艺。由于沙漠地区气候干燥、地下水埋深很大，采用聚合物泥浆护壁钻进时进尺速度较快，但在上部疏松砂层中聚合物泥浆渗漏很快，单孔泥浆消耗量很大，施工成本急剧升高；采用膨润土泥浆施工时，上部砂层中泥浆渗漏明显减小，但中下部密实砂层在钻孔中形成“铁板砂”，旋挖钻进时钻头在孔底“打滑”，回次进尺仅5-15cm，单孔成孔时间很长，施工效率降低导致施工综合成本急剧升高。因此，寻找一种泥浆渗漏量低、旋挖钻进效率高，适用于无地下水、深厚砂层中旋挖钻孔的施工方法，对保障施工进度，提高工程质量具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种利用聚合物和膨润土混合泥浆旋挖钻孔方法，适用于无地下水、上部疏松、中下部很密实的深厚砂层地层条件下的旋挖钻孔，解决聚合物泥浆护壁钻进时泥浆渗漏严重，膨润土泥浆护壁钻进时“铁板砂”地层中进尺缓慢的技术难题，提高钻进效率，降低施工成本。
[0004]本发明解决其技术问题采取的技术方案是这样的。一种利用聚合物和膨润土混合泥浆旋挖钻孔方法，包括以下步骤:
(1)泥浆制备
聚合物泥浆和膨润土泥浆在两个池内分别制备，聚合物泥浆的漏斗黏度控制在30~36s，膨润土泥浆的比重控制在1.05，漏斗黏度17~18s，两种泥浆的pH值控制在8~10 ；混合泥浆按以下体积比，聚合物泥浆:膨润土泥浆=1: (0.1-0.2)进行混合；
(2)埋设护筒
按照常规方法埋设钢护筒；
(3)向孔内注入聚合物泥浆，开始钻进
(4)发生渗漏时向孔内注入膨润土泥浆，继续钻进
(5)钻至设计孔底标高以上50cm?10cm处停钻15~30min，再钻进至设计孔底标高；
(6)混合泥浆处理。
[0005]本发明是基于聚合物泥浆和膨润土泥浆在砂层中不同的护壁机理，利用聚合物泥浆中的长链高分子侵入孔壁砂层内一定深度，在砂粒间形成网状吸附，保证孔壁稳定，提高铁板砂地层的可钻性，利用膨润土泥浆失水后膨润土颗粒在孔壁形成薄而致密的泥皮，阻止混合泥浆向孔壁砂层内的大量渗漏，既保证了钻机进尺速度，又降低了泥浆渗漏量。
[0006]本发明的旋挖钻孔方法是旋挖钻孔时以聚合物泥浆为主，膨润土泥浆做为堵漏剂使用，钻孔时先向钻孔内注入聚合物泥楽，漏浆时再向钻孔内注入一定量的膨润土泥楽，利用旋挖钻孔反复上提、下放钻杆和钻头、钻具需频繁转动的工艺特点，在孔内将两种泥浆混合均匀。
[0007]本发明所用聚合物泥浆采用的是市售地大华科、顺邦、萘普顿等品牌聚合物泥浆材料制备，膨润土泥浆采用钙基或钠基膨润土制备。
[0008]本发明取得的有益效果如下:
与旋挖钻机施工单独采用聚合物泥浆或膨润土泥浆施工相比，具有进尺速度快、泥浆渗漏量小的优势，可显著降低施工综合成本，可有效解决旋挖钻机在无地下水、上部疏松、中下部很密实的深厚砂层地层条件下采用聚合物泥浆时渗漏量很大，采用膨润土泥浆时进尺速度很慢的技术难题。
【附图说明】
[0009]图1是泥浆制备、供应、回收、净化系统布置图。
[0010]图中标号代表的含义如下:
1、聚合物泥浆制备池 2、聚合物泥浆供应池 3、混合泥浆净化池 4、膨润土泥浆供应池 5、膨润土泥浆制备池 6、膨润土泥浆供应管路 7、混合泥浆回收管路 8、施工钻孔9、聚合物泥浆供应管路。
【具体实施方式】
[0011]以下实施例用于说明本发明。
[0012]某项目厂址位于毛乌素沙漠边缘的中国陕西省榆林市，设计为旋挖钻孔灌注粧，工程量约2800根，粧径800mm，粧长在17m~43m之间。场地细砂层分选好、土质均勾，上部细砂层为中密~密实，中下部细砂层为密实状态，粧端分别进入③层和④层密实细砂层，场地稳定地下水位埋深大于70米。采用本发明的旋挖钻孔方法具体包括以下步骤:
⑴泥浆制备
参见图1，聚合物泥浆和膨润土泥浆在两个泥浆池1、5内分别制备，制备时先调整搅拌用水的PH值为8~10，聚合物泥浆采用市售地大华科生产的聚合物泥浆材料制备，每立方米清水中加入聚合物泥浆材料450g，拌和均匀后形成的聚合物泥浆漏斗黏度值为30~36s。膨润土泥浆采用钙基膨润土，每立方米水中加入膨润土 70kg，形成的膨润土泥浆比重约
1.05，漏斗黏度值17~18s，含砂率小于2%。
[0013]⑵埋设护筒
钢护筒的长度采用2.0m，直径1000mm。钻孔前利用旋挖钻机在孔位处埋入钢护筒，护筒四周用粘土封填密实。
[0014]⑶向孔内注入聚合物泥浆，开始钻进
如图1，用泥浆栗从聚合物泥浆供应池2通过管路9向钻孔8内注入聚合物泥浆，泥浆面高度达到护筒出水口下30~50cm后开始钻进，每回次进尺控制在50~70cm，保证钻斗中充填满泥砂，减少提钻时钻斗内泥沙散落倒泥浆中。施工时要注意控制钻具提起和下放速度，减少对孔壁的扰动，保证孔壁稳定。钻头提出后应直接转离孔口弃土，不要在孔口停留，避免钻斗内泥砂泄流到钻孔内。钻进过程中要注意观察钻孔内聚合物泥浆的渗漏速度。
[0015]⑷发生渗漏时向孔内注入膨润土泥浆，继续钻进
发现渗漏时从膨润土泥浆供应池4通过管路6向钻孔8内注入膨润土泥浆，膨润土泥浆的注入量按聚合物泥浆:膨润土泥浆=1:(0.1-0.2)体积比进行控制，膨润土泥浆注入过多会在孔内形成大量泥浆絮凝物沉淀到孔底，钻头打滑，影响钻进效率。
[0016]膨润土泥浆注入钻孔8后会很快下沉到孔底，为保证两种泥浆均匀混合，要减小回次进尺至30~50cm，增加钻头在孔底的回转时间，通过频繁的提钻、下钻来保持两种泥浆充分混合。3-5个回次后恢复正常进尺速度。
[0017](5)钻至设计孔底标高以上50cm?10cm处停钻15~30min，再钻进至设计孔底标高钻进至设计孔底标高以上50cm?10cm时，暂时停止钻进，使孔内泥浆静置15~30min，
混合泥浆中的泥砂絮凝物沉淀到孔底后，继续钻进至设计孔底标高，目的是控制成孔后的孔底沉渣厚度，保证施工质量。
[0018](6)混合泥浆处理
灌注混凝土时混合泥浆从钻孔8排入混合泥浆净化池3内，此时混合泥浆中含有大量泥砂絮凝物，必须经过处理才能重复利用。混合泥浆的处理采用沉淀净化法，灌注回收的泥浆送入泥浆净化池3内静置沉淀60-120min，将混合泥浆净化池3上部的合格泥浆通过预留通道放入聚合物泥浆供应池2内，重复使用。混合泥浆净化池3底部沉淀的泥砂絮凝物要定期清理。
【主权项】
1.一种聚合物和膨润土混合泥浆旋挖钻孔方法，其特征在于包括以下步骤: 泥浆制备 聚合物泥浆和膨润土泥浆在两个泥浆池内分别制备，聚合物泥浆的漏斗黏度控制在30~36s，膨润土泥浆的比重控制在1.05，漏斗黏度17~18s，两种泥浆的pH值控制在8~10 ；埋设护筒 按照常规方法埋设钢护筒； 向孔内注入聚合物泥浆，开始钻进； 发生渗漏时向孔内注入膨润土泥浆，继续钻进； 钻至设计孔底标高以上50cm?10cm处时停钻15~30min，再钻进至设计孔底标高； (6)混合泥浆处理。2.根据权利要求1所述的旋挖钻孔方法，其特征在于混合泥浆按以下体积比，聚合物泥浆:膨润土泥浆=1:(0.1-0.2)进行混合，利用旋挖钻孔反复上提、下放钻杆和钻头、钻具频繁转动，在孔内将两种泥浆混合均匀。
【专利摘要】本发明公开了一种聚合物和膨润土混合泥浆旋挖钻孔方法。包括：（1）在两个池内分别制备聚合物泥浆和膨润土泥浆，聚合物泥浆的漏斗黏度控制在30-36s，膨润土泥浆的比重控制在1.05，两种泥浆的pH值控制在8-10；（2）按照常规方法埋设钢护筒；（3）向孔内注入聚合物泥浆，开始钻进；（4）发生渗漏时向孔内注入膨润土泥浆，继续钻进；（5）钻至设计孔底标高以上50cm～100cm处停钻15-30min，再钻进至设计孔底标高；（6）混合泥浆处理。本发明具有进尺速度快、泥浆渗漏量小的优势，可显著降低施工综合成本，有效解决了旋挖钻机在无地下水、上部疏松、中下部很密实的深厚砂层地层条件下采用聚合物泥浆时渗漏量大，采用膨润土泥浆时进尺速度缓慢的技术难题。
【IPC分类】E02D5/38
【公开号】CN105133582
【申请号】CN201510588197
【发明人】胡建敏, 王国辉, 李友东, 陈军红, 张树楹, 谷习光
【申请人】河北建设勘察研究院有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月16日