技术领域：
本发明属于建筑材料领域，尤其属于冲积平原岩溶发育区钻孔成桩泥浆技术领域。
背景技术：
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工程建设中，常常在砂砾土地层中钻孔(如灌注桩等)或开挖深槽(如防渗墙等)以便就地浇筑桩基础或浇注混凝土截渗墙。如何在复杂地层中提高钻孔灌注桩或防渗墙的成孔、成槽质量，日益受到工程技术人员的重视。钻孔灌注桩以其单桩承载力高、抗剪压强度大、易施工、不受地层条件约束以及不易变形和断桩等特点倍受人们的青睐，它是中高层建筑工程和路桥工程等的首选基础。随着高层建筑层数的增加，桥梁工程跨度的加大，基础所受荷载越来越大，导致混凝土钻孔灌注桩的直径和长度不断增加，目前，最大桩径己达8米，最大桩长己达150米，而且还有继续增大趋势。
灌注桩基一般采用旋挖钻机施工,泥浆贯穿于钻孔灌注桩施工全过程。旋挖钻机钻孔施工方法是在泥浆保护下钻进,钻进速度较快,因钻机结构决定,钻头钻进时,每孔要多次上下往复作业。泥浆主要作用是保护孔壁,压抑地下水,防止孔壁坍塌悬浮钻渣,延缓钻渣沉降。如果对护壁泥浆管理不善,就可能发生坍孔等事故,因此泥浆的性能指标是影响成孔、成桩质量的重要因素。传统的泥浆配制方法是直接选用自来水、粘质土配制泥浆,由于粘土颗粒难分解,因此粘度降低,失水量增加,流动性降低,制得的泥浆比重等性能指标偏大,需要进行长时间的清孔,不能满足工期和施工技术要求。
泥浆是钻孔成桩技术安全和经济的重要保障。其材料的组分和比例就是决定泥浆是否适用于冲击平原岩溶地区的关键。近年来钻孔成桩施工技术虽然得到了极大的改善，但鲜有人研究钻孔成桩的好坏与泥浆配比的关系，虽然泥浆达到规范要求，但由于泥浆比重降低、粘度下降，有时会发生渗漏、塌孔等事故。在钻孔施工中的安全问题主要表现在缩径、超径、松散坍塌等孔壁失稳现象，而这些现象的产生都与泥浆的性能有很大的关系。泥浆的各项性能指标对地层的破裂压力、坍塌压力有很大的影响。但现在钻孔成桩技术所使用的泥浆组合配比趋于一致、无创新，极大地限制了钻孔成桩技术的使用范围。同时由于同一种泥浆无法适用于所有的地形地貌，所以要针对不同的地貌研制出适用于不同地貌的泥浆。
技术实现要素：
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发明目的：
本发明提供一种冲积平原岩溶发育区钻孔成桩护壁泥浆及其制备方法，其目的是解决以往所存在的问题。
技术方案：
一种冲积平原岩溶发育区钻孔成桩护壁泥浆，其特征在于：该泥浆有以下质量份的组分制备而成：水100份、粘土6-10份、钠性膨润土5-14份、碳酸钠0.2-0.3份、聚丙烯酰胺0.002-0.005份、羧甲基羟丙基纤维素0.5-0.6份、水玻璃0.6-0.9份、铁铬木质素磺酸盐0.1-0.3份、重晶石粉0.1-0.3份和腐植酸钾0.25-0.5份。
水100份、粘土6份、钠性膨润土5份、碳酸钠0.25份、聚丙烯酰胺0.003份、羧甲基羟丙基纤维素0.5、水玻璃0.9份、铁铬木质素磺酸盐0.1份、重晶石粉0.2份和腐植酸钾0.3份。
制备上述的冲积平原岩溶发育区钻孔成桩护壁泥浆的方法，其特征在于：
步骤一、称取水，将粘土、碳酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃、铁铬木质素磺酸盐、腐植酸钾、重晶石粉按比例称量放置于阴凉通风处；
步骤二、将的水加热至40℃—50℃，然后将称取后的聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃倒入10-30％质量分的水中，使用搅拌机搅拌3小时—4小时，将混合液体存放在阴凉处静置12小时—18小时，得到混合溶液a；
步骤三、将钠性膨润土与重晶石粉按比例称量后，放入干燥机中，在100℃—120℃的温度范围内干燥2—3小时，干燥后再加入铁铬木质素磺酸盐拌合均匀，得到混合物b；
步骤四、将称量后的碳酸钠、腐植酸钾与20-30％的水混合均匀，得到混合溶液c；
步骤五、将混合溶液a、混合物b、混合溶液c、与剩余的水混合均匀后静置18小时—48小时，使其充分混合，然后将混合物倒入泥浆搅拌器将泥浆搅拌器搅拌速率调为为30r/min-50r/min搅拌2—3小时，使混合物搅拌均匀，搅拌之后即得。
优点效果：
本发明提供一种冲积平原岩溶发育区钻孔成桩护壁泥浆及其制备方法，本发明所做的泥浆适用于岩溶地区钻孔成桩技术，降低了钻孔成桩安全事故发生的概率。通过改变泥浆的性能指标来改变泥浆与地层相互作用的结果，从而增加施工的安全系数，弥补复杂地层钻进的技术缺陷。保证了岩溶地区施工钻孔灌注桩的成桩质量和施工进度，降低桩基础施工期间存在的施工风险，减少不必要的损失，提高岩溶地区桩基础施工技术水平，减少环境污染，降低桩基施工事故的概率。施工中的泥浆护壁对于钻孔灌注桩具有平衡水位，防止塌孔等重要作用。
具体实施方式：
本发明提供一种冲积平原岩溶发育区钻孔成桩护壁泥浆，该泥浆有以下质量份的组分制备而成：水100份、粘土6-10份、钠性膨润土5-14份、碳酸钠0.2-0.3份、聚丙烯酰胺0.002-0.005份、羧甲基羟丙基纤维素0.5-0.6份、水玻璃0.6-0.9份、铁铬木质素磺酸盐0.1-0.3份、重晶石粉0.1-0.3份和腐植酸钾0.25-0.5份。
本发明为适应于冲积平原岩溶发育区地貌的泥浆，上述膨润土为钠性膨润土，钠性膨润土相对于钙性膨润土虽然吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大、阳离子交换量高、在水介质中分散性好，胶质价高。
上述粘土是冲积平原岩溶发育区的粘土，取材方便经济。
上述碳酸钠使ph值增大到9-12从而增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量。
上述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，增加泥浆的粘度，提高泥浆的携渣能力。
上述羧甲基羟丙基纤维素，其特征在于使泥浆有较好的增稠性、保水性、薄膜成型性。
上述水玻璃，使泥浆有较好的粘度，可以提高泥浆的粘结性。
上述铁铬木质素磺酸盐为铁铬木质素磺酸钠，作高效泥浆分散剂。
上述腐植酸钾，降低泥浆粘度和切力，防止井壁坍塌。
上述重晶石粉，增加泥浆的比重。
羧甲基羟丙基纤维素为阴离子型线性的高分子物质，能够使泥浆有较好的增稠性、保水性、薄膜成型性。
实施例1：
冲积平原岩溶发育区钻孔成桩泥浆的制备方法：
泥浆的原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：
水：粘土：碳酸钠：聚丙烯酰胺：羧甲基氢丙基纤维素：水玻璃:铁铬木质素磺酸盐:重晶石粉＝100份:10份：0.25份：0.03份：0.5份：0.9份：0.1份：0.2份。
步骤一、按试验方案称取水、粘土、碳酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃、铁铬木质素磺酸盐、腐植酸钾、重晶石粉，放置于阴凉通风处。
步骤二、将适量水加热至50℃，然后将称取后的聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃倒入水中，使用搅拌机搅拌三小时，将混合液体存放在阴凉处静置一天，得到混合溶液a；
步骤三、将称量后的钠性膨润土与重晶石粉手工粉碎后，放入干燥机中干燥，干燥后再加入铁铬木质素磺酸盐拌合均匀，得到混合物b；
步骤四、将称量后的碳酸钠、腐植酸钾与水混合均匀，得到混合溶液c；
步骤五、将混合溶液a、混合物b、混合溶液c、与剩余的水混合均匀后静置一天，使其充分混合，然后将混合物倒入泥浆搅拌器将泥浆搅拌机搅拌速率调为为30r/min-50r/min搅拌两小时，使混合物搅拌均匀。搅拌之后所得到的泥浆及本专利所研究的泥浆；
步骤六、用1002型泥浆比重秤测量泥浆密度、苏氏漏斗泥浆测量粘度、用na-1型泥浆含砂量测定仪测量泥浆含砂率、用泥浆失水量测定仪测量泥浆失水率、用ph测试仪测试泥浆的酸碱值，观测泥浆的凝结时间，记录数据；泥浆密度：1.072kg/m3；粘度：19.3s；含砂率:2.4％；胶体率：98％；ph：10；泥皮厚度：1.7mm
步骤七、根据泥浆的物理特性、泥皮的防塌孔能力以及工程中所要求的经济原则综合选取出适应于冲积平原岩溶发育区钻孔成桩的泥浆配置方法。
实施例2：方法同实施例1
实施例3：具体方法同实施例1
实施例4：方法同实施例1
实施例5：
步骤一、称取水，将粘土、碳酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃、铁铬木质素磺酸盐、腐植酸钾、重晶石粉按比例称量放置于阴凉通风处；
步骤二、将的水加热至40℃，然后将称取后的聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃倒入10质量分的水中，使用搅拌机搅拌3小时，将混合液体存放在阴凉处静置12小时，得到混合溶液a；
步骤三、将钠性膨润土与重晶石粉按比例称量后，放入干燥机中，在120℃的温度范围内干燥2小时，干燥后再加入铁铬木质素磺酸盐拌合均匀，得到混合物b；
步骤四、将称量后的碳酸钠、腐植酸钾与30％的水混合均匀，得到混合溶液c；
步骤五、将混合溶液a、混合物b、混合溶液c、与剩余的水混合均匀后静置18小时，使其充分混合，然后将混合物倒入泥浆搅拌器将泥浆搅拌器搅拌速率调为为50r/min搅拌2小时，使混合物搅拌均匀，搅拌之后即得。
实施例6：
步骤一、称取水，将粘土、碳酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃、铁铬木质素磺酸盐、腐植酸钾、重晶石粉按比例称量放置于阴凉通风处；
步骤二、将的水加热至50℃，然后将称取后的聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃倒入30％质量分的水中，使用搅拌机搅拌4小时，将混合液体存放在阴凉处静置18小时，得到混合溶液a；
步骤三、将钠性膨润土与重晶石粉按比例称量后，放入干燥机中，在100℃的温度范围内干燥3小时，干燥后再加入铁铬木质素磺酸盐拌合均匀，得到混合物b；
步骤四、将称量后的碳酸钠、腐植酸钾与20％的水混合均匀，得到混合溶液c；
步骤五、将混合溶液a、混合物b、混合溶液c、与剩余的水混合均匀后静置48小时，使其充分混合，然后将混合物倒入泥浆搅拌器将泥浆搅拌器搅拌速率调为为30r/min搅拌3小时，使混合物搅拌均匀，搅拌之后即得。
实施例7：方法同实施例1
步骤一、称取水，将粘土、碳酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃、铁铬木质素磺酸盐、腐植酸钾、重晶石粉按比例称量放置于阴凉通风处；
步骤二、将的水加热至45℃，然后将称取后的聚丙烯酰胺、羧甲基羟丙基纤维素、水玻璃倒入20％质量分的水中，使用搅拌机搅拌3.5小时，将混合液体存放在阴凉处静置15小时，得到混合溶液a；
步骤三、将钠性膨润土与重晶石粉按比例称量后，放入干燥机中，在110℃的温度范围内干燥2.5小时，干燥后再加入铁铬木质素磺酸盐拌合均匀，得到混合物b；
步骤四、将称量后的碳酸钠、腐植酸钾与25％的水混合均匀，得到混合溶液c；
步骤五、将混合溶液a、混合物b、混合溶液c、与剩余的水混合均匀后静置30小时，使其充分混合，然后将混合物倒入泥浆搅拌器将泥浆搅拌器搅拌速率调为为40r/min搅拌2.5小时，使混合物搅拌均匀，搅拌之后即得。
根据本次试验可以得出结论：a.在泥浆中只加入膨润土可以增加泥皮的各项性能，由于膨润土大量使用造价高昂，在实际操作中不经济。而在泥浆中只加入粘土虽然经济，但是泥皮形成时间慢，比重较大，影响钻孔成桩的速度。b.根据试验例5、6和7表明在泥浆中加入黏土和钠性膨润土混合所形成的泥皮较薄，泥皮形成的时间较快，经济实用，更适合和于冲积平原岩溶发育区钻孔成桩的使用。
本发明针对冲积平原岩溶发育区的岩溶地貌做特殊性研究，针对岩溶地貌的特性做模拟试验。针对岩溶地区两种分布较广的覆盖型岩溶和埋藏岩溶地貌做适用于这两种地貌的泥浆，以来推广到岩溶发育区钻孔成桩技术的应用上。本发明相对于普遍的泥浆配比具有更加良好的保护孔壁、排渣、清孔、冷却钻具和润滑的能力，并且节省了成本，使钻孔成桩技术在岩溶发育区能够得到更加广泛的应用。