本发明涉及护壁泥浆领域。更具体地说，本发明涉及一种钻孔护壁用泥浆及其配制工艺以及现场施工工艺。
背景技术：
目前，在桥梁基础工程中，钻孔灌注桩基础已经占据了重要地位，随着钻孔桩向大直径、高深度发展，泥浆护壁材料的性能对钻孔质量影响越来越大，目前市面上的护壁泥浆普遍存在均匀性较差、成孔效果差的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种钻孔护壁用泥浆，泥浆均匀，上下层的黏度比例一致，持久能力越高，成孔效果越好。
为了实现以上目的，本发明提供一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比8-14：0.8-1.2：0.01的水、膨润土以及外掺料；
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝600-800ml：60-80g：1.4-1.65g：1.54g混合。
优选的是，所述的钻孔护壁用泥浆，当该泥浆应用于黏土层时，该泥浆的相对密度为1.15-1.18，粘度为18-22s，含砂率≤2％，失水率≤10ml/30min，胶体率≥95％，ph值9～10。
优选的是，所述的钻孔护壁用泥浆，当该泥浆应用于易坍地层时，该泥浆的相对密度为1.20-1.22，粘度为22-28s，含砂率≤4％，失水率≤10ml/30min，胶体率≥95％，ph值9～10。
优选的是，所述的钻孔护壁用泥浆，原料还包括经改性处理的高岭土和蒙脱土，其中经改性处理的高岭土的加入量为膨润土质量的1/10，经改性处理的蒙脱土的加入量为膨润土质量的1/20。
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。
优选的是，所述的钻孔护壁用泥浆的配制工艺，还包括：
步骤2)、将十八烷基三甲基氯化铵投入80℃质量分数4％的盐水中，制备得到质量分数10％的改性溶液，将该改性溶液置于密封容器中，并向其中投入高岭土，向容器中通入氮气至容器内压力达0.04mpa，浸泡24h，且整个浸泡过程于超声波氛围中进行；待浸泡完毕，用纯水进行清洗2-3遍，并进行烘干，得到经改性处理的高岭土，备用；
步骤3)、将蒙脱土浸没于质量分数8％的氯化钾溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.05mpa，浸泡18h，再将蒙脱土浸没于质量分数12％的硝酸钠溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.07mpa，浸泡24h；且两步浸泡过程均在超声环境中进行，得到经改性处理的蒙脱土，备用；
步骤4)、混合步骤2)得到的改性高岭土、步骤3)得到的改性蒙脱土以及步骤1)得到的泥浆初体，得目标产物泥浆。
优选的是，所述的钻孔护壁用泥浆的配制工艺，步骤1)搅拌过程中通入空气，以使原料充分融合溶解。
一种钻孔护壁用泥浆的现场施工工艺，包括：
步骤a、取上述比例取水、土以及外掺料投入设有容器内，混合搅拌，并于钢护筒上排浆孔以下连通接气管道，以往容器内灌入空气，使得造浆材料充分融合溶解，等待直至造浆材料完全水解膨胀，得泥浆；
步骤b、将泥浆倒入钻孔内，且钻孔过程中钻孔产生的土体将会与泥浆混合，进一步混浆，且钻孔过程中实时监控泥浆的各项指标；若指标不合格，往其中投入预先制备好的泥浆，直至各项指标合格。
本发明的泥浆至少包括以下有益效果：
1、护壁效果好，砂层内使用旋挖钻不塌孔；
2、黏度合适，不会造成糊钻；
3、泥浆均匀，上下层的黏度比例一致；
4、有效时间长，可重复利用，直接减少了成本；
5、十八烷基三甲基氯化铵制备得到改性溶液，并且高压浸泡高岭土，其中的有机胺阳离子进入高岭土晶层空间，使片层表面得到改性，晶层间距增加，使得高岭土的层间距离增大，从而改善了其疏水性，增加了高岭土与高分子的亲和性，增强了高岭土的吸附能力，其可以很好的吸附泥浆原料中的其它组分，形成复杂胶状结构，从而大大增强了泥浆的粘度；而整个改性过程在高压状态下进行，可以加速有机胺阳离子进入高岭土晶层空间。
6、将蒙脱土浸没于氯化钾溶液中，并于高压状态下超声浸泡18h，在超声的剧烈能量作用和高压作用下，将钾快速送入蒙脱土的内部晶层空间内，与其内部的重金属离子进行离子交换，使得蒙脱土的层间距离增大，而由于钾离子直径较小，易于进入内部空间，使得离子交换效率较高；而后再将蒙脱土高压浸没于硝酸钠溶液中，再进一步离子交换，使得蒙脱土的层间距离进一步增大，从而改善了其疏水性，增加了蒙脱土与高分子的亲和性，增强了蒙脱土的吸附能力，其可以很好的吸附泥浆原料中的其它组分，形成复杂胶状结构，从而大大增强了泥浆的粘度；而且钾离子、钠离子的置换将增加泥浆表面的负电荷，以吸附带正电荷的钻屑，改善泥浆悬浮钻屑性能；
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1-a
一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比8：0.8：0.01的水、膨润土以及外掺料；
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝600ml：60g：1.4g：1.54g混合。
实施例1-b
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。
实施例2-a
一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比12：1.0：0.01的水、膨润土以及外掺料；
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝600-800ml：60-80g：1.4-1.65g：1.54g混合。
实施例2-b
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。
实施例3-a
一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比14：1.2：0.01的水、膨润土以及外掺料；
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝800ml：80g：1.65g：1.54g混合。
实施例3-b
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。
实施例4-a
一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比8：0.8：0.01的水、膨润土以及外掺料；原料还包括经改性处理的高岭土和蒙脱土，其中经改性处理的高岭土的加入量为膨润土质量的1/10，经改性处理的蒙脱土的加入量为膨润土质量的1/20。
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝600ml：60g：1.4g：1.54g混合。
实施例4-b
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。搅拌过程中通入空气，以使原料充分融合溶解。
步骤2)、将十八烷基三甲基氯化铵投入80℃质量分数4％的盐水中，制备得到质量分数10％的改性溶液，将该改性溶液置于密封容器中，并向其中投入高岭土，向容器中通入氮气至容器内压力达0.04mpa，浸泡24h，且整个浸泡过程于超声波氛围中进行；待浸泡完毕，用纯水进行清洗2-3遍，并进行烘干，得到经改性处理的高岭土，备用；
步骤3)、将蒙脱土浸没于质量分数8％的氯化钾溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.05mpa，浸泡18h，再将蒙脱土浸没于质量分数12％的硝酸钠溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.07mpa，浸泡24h；且两步浸泡过程均在超声环境中进行，得到经改性处理的蒙脱土，备用；
步骤4)、混合步骤2)得到的改性高岭土、步骤3)得到的改性蒙脱土以及步骤1)得到的泥浆初体，得目标产物泥浆。
实施例5-a
一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比12：1.0：0.01的水、膨润土以及外掺料；原料还包括经改性处理的高岭土和蒙脱土，其中经改性处理的高岭土的加入量为膨润土质量的1/10，经改性处理的蒙脱土的加入量为膨润土质量的1/20。
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝600-800ml：60-80g：1.4-1.65g：1.54g混合。
实施例5-b
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。
步骤2)、将十八烷基三甲基氯化铵投入80℃质量分数4％的盐水中，制备得到质量分数10％的改性溶液，将该改性溶液置于密封容器中，并向其中投入高岭土，向容器中通入氮气至容器内压力达0.04mpa，浸泡24h，且整个浸泡过程于超声波氛围中进行；待浸泡完毕，用纯水进行清洗2-3遍，并进行烘干，得到经改性处理的高岭土，备用；
步骤3)、将蒙脱土浸没于质量分数8％的氯化钾溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.05mpa，浸泡18h，再将蒙脱土浸没于质量分数12％的硝酸钠溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.07mpa，浸泡24h；且两步浸泡过程均在超声环境中进行，得到经改性处理的蒙脱土，备用；
步骤4)、混合步骤2)得到的改性高岭土、步骤3)得到的改性蒙脱土以及步骤1)得到的泥浆初体，得目标产物泥浆。
实施例6-a
一种钻孔护壁用泥浆，采用的原料包括以下成分：
质量比14：1.2：0.01的水、膨润土以及外掺料；原料还包括经改性处理的高岭土和蒙脱土，其中经改性处理的高岭土的加入量为膨润土质量的1/10，经改性处理的蒙脱土的加入量为膨润土质量的1/20。
所述外掺料按比例水：钠基膨润土：聚合氯化铝以及碳酸钠＝800ml：80g：1.65g：1.54g混合。
实施例6-b
一种钻孔护壁用泥浆的配制工艺，采用以下步骤：
步骤1)、按上述比例取水、土以及外掺料，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体。
步骤2)、将十八烷基三甲基氯化铵投入80℃质量分数4％的盐水中，制备得到质量分数10％的改性溶液，将该改性溶液置于密封容器中，并向其中投入高岭土，向容器中通入氮气至容器内压力达0.04mpa，浸泡24h，且整个浸泡过程于超声波氛围中进行；待浸泡完毕，用纯水进行清洗2-3遍，并进行烘干，得到经改性处理的高岭土，备用；
步骤3)、将蒙脱土浸没于质量分数8％的氯化钾溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.05mpa，浸泡18h，再将蒙脱土浸没于质量分数12％的硝酸钠溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.07mpa，浸泡24h；且两步浸泡过程均在超声环境中进行，得到经改性处理的蒙脱土，备用；
步骤4)、混合步骤2)得到的改性高岭土、步骤3)得到的改性蒙脱土以及步骤1)得到的泥浆初体，得目标产物泥浆。
实施例7
一种钻孔护壁用泥浆的现场施工工艺，包括：
步骤a、取取上述比例取水、土以及外掺料投入设有容器内，混合搅拌，并于钢护筒上排浆孔以下连通接气管道，以往容器内灌入空气，使得造浆材料充分融合溶解，等待直至造浆材料完全水解膨胀，得泥浆；
步骤b、将泥浆倒入钻孔内，且钻孔过程中钻孔产生的土体将会与泥浆混合，进一步混浆，且钻孔过程中实时监控泥浆的各项指标；若指标不合格，往其中投入预先制备好的泥浆，直至各项指标合格。
实施例8
为了保证良好的成孔护壁效果，项目部进行了大量实验验证：
(1)厂家试验室验证
项目部前期在桥位处打井，对井水进行化验分析，并根据实施例2的配方和配制方法，配制得到泥浆，检测结果如下：
检测结果显示，指标较好，可以满足成孔要求。
(2)工地实验室试配
为了保证到场膨润土及外掺料的性能，项目部在工地试验室取样试配，试配结果如表1所示；
表1
试配结果显示，泥浆指标良好，满足成孔要求。
(3)钻孔验证
在主墩整个桩基的施工过程中，项目部技术、试验人员通过日常抽样对钻孔过程中及清孔的泥浆指标进行把控。钻进过程中泥浆护壁效果良好，成孔后检孔未出现缩孔、塌孔迹象，钻孔完成后孔内泥浆继续循环7天后仍保持良好的性能，确定泥浆可以保证在钻孔、下放钢筋笼、砼浇筑过程中的稳定性。
根据试桩项目部确定了孔内泥浆的主要控制指标，如下表2所示：
表2
在桩基施工中，泥浆具备足够的稳定性，指标均能满足制定的控制参数，具有良好的护壁效果。同时，通过将钻孔、钢筋笼下放、浇筑全过程的水头控制在1.5～3m；不同地层采用不一样的钻进速度；采用可同时下放两节钢筋笼的32m高龙门吊，2台180型搅拌站生产供应混凝土，以缩短成孔后的施工时间等措施，保障了通明海特大桥35#主墩桩基的安全、质量、进度目标的完成。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。