奈普顿聚合物泥浆(泥浆粉)在旋挖钻机泥浆护壁灌注桩中的施工工法.doc

i 奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）在旋挖钻机泥浆护壁灌奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）在旋挖钻机泥浆护壁灌 注桩中的施工工法注桩中的施工工法 目目 录录 1.前言前言.1 2.特点特点.1 3.适用范围适用范围.2 4.工艺原理工艺原理.2 5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点.3 6.材料与设备材料与设备.5 7.质量控制质量控制.5 8.安全文明措施安全文明措施.7 9.环保措施环保措施.7 10.经济比选经济比选.8 11.应用实例应用实例.8 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 1 奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）在旋挖钻机泥浆护壁灌奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）在旋挖钻机泥浆护壁灌 注桩中的施工工法注桩中的施工工法 1.前言前言 近年来，随着国家重点工程对桩基质量、成孔速度、环保等要求的不断提 高，以及在高速铁路、地铁建设的带动下，旋挖钻机市场占有率迅速扩大。旋 挖钻机施工具有成孔质量好、速度快，无噪音、污染小等优势。但是，由于旋 挖成孔施工无循环造浆功能，只能采用静态泥浆稳定液护壁，靠不停的向孔内 进行补浆来保证孔内外水压的平衡和护壁效果，所以泥浆的选用及性能指标在 成孔过程中显得尤为重要。 本工程选用奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）技术，它使用简单，小巧轻便， 制浆速度快，护壁效果好，沉淀凝聚速度快，无污染，在泥浆制备中具有广泛 的应用前景。 2.特点特点 奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）是一种先进的国外技术的进口产品，是一种 水溶性、易混合的粉末颗粒高分子聚合物，在水中充分溶解后成半透明糊状， 粘度大。它具有如下特点： 2.1 由于聚合物泥浆（泥浆粉）分子量一般高达 2800 万以上，水解后分子 链扩散并会与其他分子链重新连接，故会形成较为粘稠的近似糊状的泥浆，能 够最大限度的粘住并快速沉淀钻屑。 2.2 在孔内由于钻具连续运动，聚合物泥浆（泥浆粉）和水混合的越均匀 粘度就越强，凝聚力也就越快。 2.3 该泥浆体系能对孔壁提供压力，防止在不稳定地层中钻孔的坍塌 2.4 最大化旋挖钻的装载能力，提高掘进速度。 2.5 聚合物泥浆（泥浆粉）对钢筋机械性能无影响，某品牌聚合物泥浆 （泥浆粉）试验数据如下： 试验项目：钢筋机械性能 溶液：0.05%聚合物溶液 试验结果： 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 2 试验条件破坏荷载（KN）弯曲 120.7合格 清水泡 1d 121.4合格 122.2合格 溶液中泡 1d 122.1合格 试验结论：依据 GB/T228-2002 标准，奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）对钢筋 机械性能无影响。 2.6 聚合物泥浆（泥浆粉）对混凝土抗压强度无影响，奈普顿聚合物泥浆 （泥浆粉）试验数据如下： 试验项目：混凝土抗压强度 溶液：0.05%聚合物溶液 试验结果： 试验条件破坏荷载（KN） 230 236清水泡 7d 220 240 242溶液中泡 7d 230 试验结论：依据 GB/T50081-2002 标准，聚合物泥浆（泥浆粉）对混凝土抗 压强度无影响。 2.7 无毒无污染。 3.适用范围适用范围 适用地层：粘土、砂层、人工填土及含有部分卵石碎石的地层，尤其砂性 土中能发挥较大功效。 4.工艺原理工艺原理 奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）分子量一般高达 2000 万以上，水解后分子链 扩散并会与其他分子链重新连接，故会形成较为粘稠的近似糊状的泥浆，能够 最大限度的粘住并快速沉淀钻屑。 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 3 5.奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）施工工艺流程及操作要点奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程施工工艺流程 5.1.1 根据用量确定泥浆池的大小，并在池边上装好循环泵和空气压缩机。 5.1.2 将清水注入泥浆池后，用 20%氢氧化纳溶液调节水的 PH 值在 8-10 之 间。 5.1.3 在循环泵出水管口加入化学聚合物浆液，要求慢慢均匀加入，然后用 空压机搅拌，使粘度到达使用要求。 5.1.4 在钻进过程中，保持钻进液面，确保地层压力平衡。 5.1.5 钻进完成后，根据地质、孔深，确定沉渣时间，然后打捞沉渣。若沉 渣较多，应再次清渣，以确保下完钢筋笼和导管后沉渣达标。 5.1.6 浇注混凝土时，应及时回收泥浆。由于混凝土会污染泥浆体系，所以 最下面与混凝土接触的一米左右的泥浆不得回收，避免混凝土混入泥浆中，导 致泥浆体系性能产生变化。 5.1.7 在工程施工结束后，可以在泥浆池中添加适量的强氧化剂，如双氧水 或者次氯酸钠等处理剂，同时通过空压机将泥浆混合均匀，静止片刻。聚合物 泥浆（泥浆粉）就会被降解，粘度逐渐降低直至清水状态，待泥浆完全降解后 即可直接排放。 5.2 操作要点操作要点 5.2.1 泥浆配比泥浆配比 泥浆的配比对泥浆的性能影响很大，一般情况下比例按 0.01%0.1%配制， 现场应根据实地情况试验确定配合比例。 表表 5-1 泥浆配比参照表泥浆配比参照表 地层状况泥浆(公斤立方水）粘度（秒） 粘土与页岩 0.2-0.624-30 淤泥，细、中砂 0.3-0.726-32 粗砂，较小的砾石 0.4-0.926-35 卵砾石 0.7-1.135-45 注：上表为奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）配比参考指标注：上表为奈普顿聚合物泥浆（泥浆粉）配比参考指标 5.2.2 注意事项注意事项 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 4 （1）在挖池过程中，尽量保证其大小的准确性，以保证配浆的准确 性，避免浪费。 （2）在配碱过程中，一定要先把氢氧化纳配制成 20%水溶液，切记 直接把固体氢氧化纳直接加入泥浆池中，以便充分溶解。 （3）在上层钻进过程中，正常情况下，泥浆的黏度可以小一些，大 概 28 秒左右就可以使用，如果上层过早出现沙层，尽量不要降低泥浆粘 度。 （4）在一个泥浆池一次配浆不要过多，否则不利于搅拌，在配浆的 时候，要留出充足时间，使产品充分溶解，可以达到节约成本的目的， 不得在没有完全溶解的情况下使用。 （5）对孔内泥浆的浆面下 1m 处及离孔底以上 1m 处各取一次试样 测试。若达不到标准规定，要及时调整泥浆性能。新制泥浆应静置 24 小 时，测试合格后方能应用。 （6）在钻进过程中，保持液面很关键，一般情况下，要求液面不低 于护筒的 1/2 高度处，在钻进完成后，下钢筋笼和导管的时候也要保护液 面，就是说要提前配制好足够的泥浆量。 （7）钻头在出入孔口时，提、放的速度要放缓，尽量减轻对孔内泥 浆的扰动，保护孔壁的稳定，避免孔口坍塌，护筒下沉现象的出现。当 钻头打满提钻时，要适当反钻几下再缓慢提钻，这样可避免孔底因抽吸 力过大而造成孔底部分出现坍蹋。 （8）当孔钻到设计孔深后，钻机先暂不挪位，停留在原地，等待一 会(视孔深而定，一般情况下三十分钟为宜） ，用测绳测量孔深度，计算出 沉渣厚度，再重新下钻捞取沉渣。当钻头接近孔底时，需轻放，以免扰 动沉渣，使沉渣浮起，捞起沉渣将钻头提起到孔口时，不要停留控浆， 应迅速将沉渣甩出。沉渣捞清后，孔内将不再有沉渣出现，便随即可下 放钢筋笼，在放钢筋笼时应保持垂直，避免碰撞孔壁，以免造成新的沉 渣产生。 （9）要求钻机工作人员注意保持好泥浆液面的高度，要及时给予孔 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 5 内补浆。 6.材料与设备材料与设备 6.1 材料材料 清水、20%氢氧化钠溶液、化学聚合物、双氧水或次氯酸钠。 6.2 设备设备(空压机造浆法空压机造浆法) 挖掘机、循环泵、空气压缩机、比重计、重锤、工程漏斗。 7.质量控制质量控制 7.1 出产检验报告出产检验报告 产品进场后，应重点检查产品的出厂检验报告，下图为奈普顿聚合物泥浆 （泥浆粉）的产品检验报告。 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 6 7.2 规范对泥浆的要求规范对泥浆的要求 规范对泥浆的性能及检测方法给出了依据，现场泥浆应满足规范要求。 7.2.1 地下铁道工程施工及验收规范（地下铁道工程施工及验收规范（2003 年版年版 GB50299-1999）对泥浆提）对泥浆提 出以下要求：出以下要求： （1）粘性土中成孔，可注入清水，以原土泥浆护壁，排渣泥浆比重应控制 在 1.1-1.2； 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 7 （2）砂土和较厚夹砂层中成孔，泥浆比重应控制在 1.1-1.3，在穿越砂夹卵 石层或容易坍孔土层中成孔时，泥浆比重控制在 1.3-1.5； （3）施工中应经常测定泥浆比重，并定期测定粘度、含砂率和胶体率，其 指标控制：粘度为 18-22s，含砂率为 4%-8%，胶体率不小于 90%； （4）孔壁土质较差时，宜用泥浆循环清孔，清孔后泥浆比重应控制在 1.15-1.25。 （5）聚合物聚合物泥浆为轻质泥浆，泥浆比重控制在 1-1.1 之间。 7.2.2 轨道交通车站工程施工质量验收标准（轨道交通车站工程施工质量验收标准（QGD-006-2005）同样对泥浆）同样对泥浆 提出要求：提出要求： （1）膨润土泥浆的比重（粘土或砂性土）控制在 1.151.20（用比重计测， 清孔后在距孔底 50cm 处取样） ；聚合物泥浆（泥浆粉）为轻质泥浆，泥浆比重 控制在 1.1 以内。 （2）泥浆面标高应高于地下水位 0.5-1.0m（目测） ； （3）沉渣厚度：端承桩50mm；摩擦桩150mm（用沉渣仪或重锤测量） 。 8.安全文明措施安全文明措施 8.1 现场安全文明措施现场安全文明措施 8.1.1 泥浆池周边按国家安全规范要求做好临边防护。 8.1.2 所有施工设备和机具使用时必须由专职人员负责进行检查和维修，确 保状况良好。各技术工种必须经过培训考核取得合格证，方可持证上岗操作， 杜绝违章作业。 8.1.3 施工人员必带安全帽。 8.1.4 所有施工人员应掌握安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员 各自保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专 业电气操作人员乱动电器设备。 9.环保措施环保措施 9.1 聚合物泥浆（泥浆粉）环保措施聚合物泥浆（泥浆粉）环保措施 9.1.1 泥浆经过降解沉淀后方可排放； 9.1.2 对裸露土体应及时覆盖，防止扬尘； 奈普顿(北京)泥浆科技有限公司 北京地铁 15 号线一期工程 10 标项目部 8 9.1.3 专业绿色文明施工队伍洒水降尘，保持施工现场整洁干净； 9.1.4 外出车辆应冲洗，防止挟渣带泥上路。 10.经济比选经济比选 以地铁 15 号线 10 标围护桩施工为例，基坑围护桩直径均为 800mm，桩 长 23.05m，间距 1400mm，土层为以细、中砂层为主。若以膨润土为造浆材料， 则每立方米的水需用 80kg 膨润土，若以奈普顿化学聚合物为造浆材料，则每立 方米的水需用 0.8kg 的化学聚合物。若以膨润土 400 元/吨，化学聚合物 20000 元/吨计算，则单桩理论用量如下： 单桩理论用量表单桩理论用量表 材料单桩理论用量单价单桩总价 膨润土 80KG/mx15m=1200KG 400 元/吨480 元 化学聚合物 0.8KG/mx15m=12KG 20000 元/吨240 元 由上表可以看出，就泥浆这一项而言，与以膨润土为造浆材料相比，以化 学聚合物为造浆材料，单桩成本节约 50%。该工程主体结构围护桩共计 323 颗， 若都以化学聚合物为造浆材料，则可节约成本 77520 元。 此外，目前北京市场，泥浆外运消纳 100 元/ m左右，土方外运 30 元/ m 左右，由于聚合物泥浆（泥浆粉）可以降解，因此降解处理后的泥浆可直接按 土方外运，而膨润土泥浆外运则有 1.2-1.5 的消纳系数（本例取 1.2） 。仍以上述 工程为例，则单桩泥浆消纳理论费用比较见下表： 单桩泥浆消纳理论费用对比表单桩泥浆消纳理论费用对比表 材料单桩理论泥浆量消纳方式单桩总价 膨润土 15mx1.2=18m 泥浆外运18x100=1800 元 化学聚合物 15m 降解后按土方外运15x30=450 元 实际应用中，虽不可能每颗桩都消纳泥浆，但也会依据场地条件和围护桩 的数量，设置多个泥浆池。因此