化学泥浆护壁总结(最终版)

一、前言
最近几年来，跟着国家建设的飞快发展，高速铁路、高速公路和市政道路
工程不断兴建。

在各项工程中地铁建设发展最为快速，对桩基质量、成孔速
度、环保等要求不断提升。

在钻孔灌输桩施工中，旋挖钻以成孔质量好、速度
快，噪声小、无污染或小污染等优势快速占据了桩基市场。

因为旋挖成孔施工
无循环造浆功能，只好采纳静态泥浆稳固液护壁，靠不断地向孔内进行补浆来
保证孔内外水压的均衡和护壁成效。

当前我国传统上仍采纳膨润土矿物泥浆护
壁，可是在某些复杂地质条件下，膨润土泥浆存在必定的限制性。

跟着市场的
发展，外国化学聚合物泥浆技术渐渐地引入国内，并获得优秀成效。

下边经过
西安地铁六号线 3 标侧坡站的实例来论述在复杂地质条件下采纳化学聚合物
泥浆护壁，大功率旋挖钻机高效成孔技术。

二、工程概略
2.1 工程概括
侧坡站位于高新区，设置在西太路和规划纬三十六路十字路口，车站主体
沿西太路路西呈南、北向跨路口部署，是六号线的第二个车站，南接南客站，
北接纬三十二站。

车站为地下两层岛式站台车站，有效站台宽度11m，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，有效站台中内心程为 YCK12+215.000，车站总长215.75m，标准段总宽 19.7m，有效站台中内心程轨面埋深 15.35m。

2.2 工程地质与水文地质
1.2.1 工程地质
（1）岩土分层及特点
本标段沿线波及地层自上而下主要为：
第四系崭新统 Q4.第四系上更新统 Q
3、第四系中更新统Q2 等。

主要地层特点自上而下分述以下：
1-1 杂填土 Q4ml：
主要散布于西太路沿线，杂色，松懈，成分凌乱，主要由沥青、碎石和混凝土块构成，含大批砂砾。

1-2 素填土 Q4ml：
宽泛散布于地表，以褐黄色为主，硬塑，主要由黏性土构成，含少许砾石，土质不均。

2-1 黄土状土 Q4al+pl：
宽泛散布于地表，为崭新统主要地层，黄褐色为主，局部夹有脆弱层，土质较匀，具针状孔隙，虫孔发育，可见姜石和蜗牛壳碎片；以硬塑为主。

2-2 粉质黏土 Q4al+pl：
主要散布与黄土状土下部，为崭新统主要地层，黄褐色，以可塑为主，局部夹有脆弱层，土质较均，含黑色斑点，偶见姜石或蜗牛壳。

2-4 粉细砂 Q4al+pl：
仅局部揭露，褐黄色，湿润～饱和，密实为主，砂质不纯，含零星砾石，局部夹薄层粉土。

3-1 新黄土 Q3eol：
主要散布于纬三十二站进站段，棕黄色，硬塑为主，土质较均，含白色钙质菌丝，偶见姜石和蜗牛壳碎片。

3-2xxQ3el：
主要散布于纬三十二站进站段，棕红色为主，硬塑，距针状孔隙，可见白色菌丝，含钙质结核，几部富集成层。

3-3 粉质黏土 Q3al+pl：
宽泛散布，为上更新统主要地层，颜色较杂，以浅灰色、棕黄色、黄褐色为主，可塑为主，局部软塑，土质较均，含铁锰质斑点及钙质结核，局部钙质结核富集。

3-4 粉土 Q3al+pl：
局部散布，浅灰色、灰黄色，湿、密实，土质较均，含少许钙质结核，局部夹薄层砂。

3-5 粉细砂 Q3al+pl：
断续散布，浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质较纯，矿物成分以长石石英为主，含少许云母。

3-6 中砂 Q3al+pl：
浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质不纯，含少许黏性土。

3-7 粗砂 Q3al+pl：
浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质不纯，含少许黏性土和砾石。

4-3 粉质黏土 Q2al+l：
宽泛散布，为中更新统主要地层，色杂，以深灰色、青灰色、灰黑色为主，以可塑为主，土质较均，含铁锰质斑点及零星钙质结核，局部钙质结核富集。

4-4 粉土 Q2al+l：
局部散布，颜色较杂，以深灰色为主，属稍湿、密实状态，土质不均，含砂和姜石。

4-5 粉细砂 Q2al+l：
断续散布，灰色，饱和，密实为主，砂质不纯，含少许砾石和黏性土，局部为团状块。

4-6 中砂 Q2al+l：
断续散布，灰色，饱和，密实为主，砂质不纯，含少许砾石和黏性土，局部为团状块。

（2）工程地质条件评论
标段地区穿越地质有关评论如表 2-2：表2-2xx 土层工程地质评论
地层编号 1-2
3-1 3-2 3-3
3-5
3-6
3-7
3-8
4-3
4-5
4-6
4-7
4-8 土
粉砂
中砂
粗砂
砾砂土粉砂
中砂
粗砂
砾砂
粉质黏
中等压缩性，工程性质较好
作为基础持力层，工程性质较好；但基坑开挖后易坍塌，已造成边坡失稳，在水头压力作用下易产生涌砂现象；施工明挖基坑时，降水管井成井及围护桩的施工中易流砂、塌孔，办理不妥易引发工程地质灾祸；桩基易发生塌孔。

称素填土
黄土
古土壤
粉质黏
地层名
特点及对工程的影响
工程性质差，基坑开挖易坍塌，桩基施工易塌孔。

拥有稍微湿陷性，局部拥有中等湿陷性，中等压缩，工程性质一般
膨胀潜势为弱，中等压缩，工程性质一般中等压缩，工程性质较好
作为基础持力层，工程性质较好；但基坑开挖后易坍塌，易造成边坡失稳，在水头压力作用下易产生涌砂现象；施工明挖基坑时，降水管井成井及围护桩的施工中易流砂、塌孔，办理不妥易引发工程地质灾祸；桩基易发生塌孔。

3.2.2 水文地质
（ 1）地下水位及动向特点
依据勘探报告，地下水位高程 411.18～413.53m，地下水位埋深 6.9～9.2m之间。

地下水位与季节、天气、地下水赋存、补给及排泄有亲密的关系，每年
的 7～10 月为雨季，大气降水丰沛，水位会显然抬升，冬天因降水减少，地下
水位随之降落。

依据多年动向资料剖析，地下水年变幅在 1.0～2.0m，水位呈降落趋向。

（ 2）地下水赋存及种类
本段地下水种类主要为第四系松懈层孔隙潜水。

场所潜水赋存于第四系崭
新统、上更新统及中更新统洪积的粉质黏土、砂类土中。

主要含水层为上更新
统及中更新统的粉质黏土及砂层。

（ 3）地下水的补给、径流、排泄
本区地下水补给主要经过大气降水入渗、农业浇灌及侧向径流补给，其径
流方向与地形坡度一致，地下水整体由东南流向西北沣河，垂直向上第四系松
懈层孔隙水与浅层承压水经过越流互相作用联通补给。

排泄方式主要为蒸发、
侧向径流排泄、人工开采、潜水越流排泄等。

三、化学泥浆的制备与使用
3.1 泥浆制备
泥浆在钻孔过程中极为重要，起着保护孔壁，防备坍塌的作用，特别是在
本工程的素填土层和砂层，泥浆性能将直接影响钻孔的成败。

我们经过试桩认
真研究认真比对，结果采纳高分子聚合物化学泥浆护壁的防塌孔、防渗漏性能
最好。

3.2 钻孔泥浆质量差将造成的结果
（1）没法形成护壁泥膜或形成泥皮粘附力差，易于零落，致使孔壁稳固
性差，易塌孔和缩径。

（2）泥浆的稠度大，比重要，含砂率高，形成的泥皮质量差，厚度大，
降低桩的侧摩阻力。

量不好，桩的侧摩阻力也难以发挥。

3.3 黏土造浆
钻孔桩开始施工时，出于对成本的考虑，使用黏土进行造浆。

配比为：
水∶黏土∶纯碱 =100∶40∶
0．2（加入纯碱是为了使泥浆pH 值增大，使黏土颗粒分别，使粘粒表面负荷增添，增添水化膜厚度，提升泥浆的胶体率和稳固性）。

施工过程中对泥浆
进行了抽检， 3 项指标分别为比重
1．03～
1．1，粘度 18～20Pa·s，含砂率 2%～4%。

采纳该泥浆护壁钻孔过程中发生了漏浆、孔壁坍塌现象，主要塌孔地层素填土层和砂层。

经剖析以为塌孔原由为：
泥浆比重偏小，粘度偏低，使孔壁未形成坚固泥皮，对素填土层和砂层缝
隙不可以进行有效封堵，护壁成效差。

3.4 膨润土造浆
依据地勘报告，素填土层、砂层较厚且砂层重复出现，松懈～稍密状，土杂，孔隙率大，简单发生流砂，黏土泥浆已经没法有效护壁，漏浆及塌孔现象
严重，影响成桩质量，故决定改用膨润土造浆。

（ 1）泥浆原资料
钻孔泥浆采纳不分别、低固相、高粘度的钠质膨润土造浆，此外适当加入
纯碱（ Na
2CO
3）。

膨润土：
采纳钠质膨润土，用量为水的8%，即 8kg 膨润土可掺 100kg 的水。

碳酸钠：
又称纯碱，提升泥浆的胶体率和稳固性，降低失水率。

掺入量为泥浆的
0.2%。

（ 2）泥浆拌制
泥浆调制采纳机械搅拌，搅拌时将定量的清水加入搅拌机，而后慢慢地加进与水量相应的膨润土，并开动机器搅拌，最后加入纯碱，成浆后翻开出浆门出浆。

（3）膨润土性能指标检测
泥浆搅拌达成检测泥浆各项性能， 3 项指标分别为比重
1．04～
1．06，粘度 1～20Pa·s，含砂率＜ 1%。

检测达成再次钻孔，护壁成效在素填土层显然提升，但在砂层处没显然成效，仍旧出现泥浆渗漏和塌孔现象。

说明在复杂地质条件下，按惯例性能指标要求，泥浆护壁成效不显然。

3.5 化学泥浆应用
在本工程复杂地质条件下，需要较大粘度、堵漏、护壁成效更好的泥浆达到稳固的护壁成效，完全解决钻孔过程中的漏浆、塌孔问题，保证施工进度和桩身质量。

经过频频对照研究，决定采纳化学聚合物泥浆。

（ 1）泥浆配制
旋挖取土成孔中，静态泥浆作为成孔过程的稳固液，主要作用是护壁。

采纳高分子化学聚合物泥浆能在孔壁四周形成强韧的保护膜，有效封堵孔壁四周的缝隙，防备泥浆渗漏，同时对孔壁供给压力，防备在不稳固地层中钻孔的坍塌、流砂现象的发生。

又能充散发挥旋挖钻工作效能，提升掘进速度。

化学泥浆采纳原资料及掺加比率见表 1。

表 1 化学泥浆主要资料及配比
资料名称比率 /%
100水6
膨润土
0.2
羟甲基纤维素
0.2
纯碱
803大裂痕堵漏剂
重晶粉 1.5
按需量掺入
首批泥浆在搅拌机中搅拌，搅拌时，先将定量的清水加入搅拌机，而后按比率慢慢地加进膨润土，再加各化学增添剂。

因为增粘剂可能会影响膨润土的溶胀，因此要在膨润土以后放入，并开动机械搅拌，成浆后，翻开浆门让泥浆流入泥浆池内的储浆池中。

此后调制泥浆时依据现场实质状况，利用既有钻孔桩的钢护筒作搅拌池进行泥浆拌制，按以上次序加入泥浆原资料，开机搅拌平均后取样进行泥浆检测，检测合格后，将拌制达成的成品泥浆注入泥浆池中储存。

表 2 化学泥浆性能指标
项目
泥浆比重 / （g·cm3）
粘度 / （Pa·s）
PH 值
含砂量 /%指标
1.1
33
8．0～
11．0≤0．5 检测方法
比重计丈量
标准漏斗粘度计测定
PH 试纸
含砂计测定
因本工程地质特别，素填土层和砂层松懈，孔隙率大，因此适合提升了泥浆的粘度和比重。

施工时泥浆中高分子聚合物充分填补孔壁缝隙，形成强韧保护膜；同时大比重泥浆能够给孔壁更大的侧压力，进而保证孔壁稳固，有效防备渗浆、流砂、塌孔发生。

四、钻孔
4.1 成孔
本工程采纳履带式旋挖钻机钻进，柴油机自带动力装置，行走方便，能知足现场复杂的场所状。

钻进系统用液压动力头带动钻杆，钻头切削土体。

钻杆采纳伸缩式，不必安装拆卸，自带仪表随时监控孔深及钻孔倾斜度。

（1）开钻前找准桩位并拉好“十”字线，瞄准桩位后，经现场技术人员检查合格后方可开钻。

（2）开钻时（地表下 8m 之内），应轻压慢进，适合延伸钻进时间，并实时将泥浆注入孔内，均衡地层压力，并在孔壁四周形成泥皮，保护孔壁。

钻头旋挖切削土体，提出孔外，翻开钻头底盖倒土至铲车斗内运至指定地址。

（3）因本工程上层为回填土，地层松懈，正常钻进时应控制进尺速度，
做到轻提慢放，要求每回次不超出
0．5m。

在不一样的地质层中换用相应的钻头，并随进尺注入泥浆到孔内保护孔壁
化学泥浆护壁总结(最后版)
（4）严格控制孔内液面高度，采纳储浆池经过泥浆沟与钻孔相连，实时补
充泥浆到孔内，施工中应一直保持孔内液面在护筒底部100cm 以上。

（5）靠近终孔时，应采纳封底捞砂钻头钻进，减少回次进尺量（达到
30cm 左右），渐渐把孔底的稠泥浆取出。

达至终孔深度时，阻滞20～30min，使泥浆中的悬浮物积淀，用钻头捞出，保证沉渣厚度不大于10cm。

（6）钻进过程中应认真填写钻进记录，详尽记录地层变化状况，并依据土
层变化状况在不一样土层处拿出土样，当发现地层异样时，应实时通知现场技术
人员。

封底捞砂钻头切削土体后直接将钻碴所有提出孔外，故在成孔时孔内已
基本无悬浮钻屑，因此在吊装钢筋笼后丈量沉渣厚度均不超出 5cm，依据实质状
况可不进行二次清孔，有效提升了成孔效率和成桩质量，表现了化学泥浆的
优胜性。

五、化学泥浆护壁旋挖高效成孔应用成效
（1）采纳化学泥浆护壁后，极少出现过渗漏、、流砂、塌孔现象，有效
保证了成孔质量。

（2）使用传统泥浆护壁法成孔速度较慢且在下钢筋笼前需多次清孔，化
学泥浆护壁法例大大提升了成孔速度，减少了清孔次数。

（3）化学泥浆护壁旋挖高效成孔钻孔时不产生大批的液体泥浆，钻碴为
固态，且数目少，易清理、外运办理，节俭泥浆办理花费，降低成本，并可减
少环境污染，有益于环境保护。

六、结束语
高分子聚合物化学泥浆作为一种新式资料已被引入中国市场，特别是针对
复杂的松懈、孔隙率大、不稳固的粉细砂及砂砾石较厚的易坍塌地层，其优秀
的护壁性能在现场施工中获得了优秀的实质成效。

我国日趋占有市场主导地位的大功率旋挖钻机可高效成孔，配以化学泥浆
护壁，既提升了成孔效率，又能保证钻孔灌输桩施工质量，为飞快发展的国家
基础设备建设供给有益保障。

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