奈普顿化学泥浆在哈佳客运专线中的应用.doc

i 奈普顿化学泥浆在哈佳客运专线旋挖钻机施工中的应奈普顿化学泥浆在哈佳客运专线旋挖钻机施工中的应 用用 目目 录录 1 前言 3 2 适用范围 3 3 工艺原理 3 4 材料特点 3 5 奈普顿化学泥浆施工工艺流程及操作要点 5 6 施工中所需辅助材料与设备 7 7 质量控制 7 8 安全文明措施 8 9 环保措施 8 10 经济比选 8 11 应用实例 9 1 新建哈尔滨至牡丹江铁路客运专线站前工程项目概况新建哈尔滨至牡丹江铁路客运专线站前工程项目概况 建设地点 黑龙江省 投资金额 330 亿元 计划开竣工时间 2015 年 2019 年 新建哈尔滨至牡丹江铁路客运专线地处黑龙江省东南部 线路为东西走向 线路起自改建太平桥站外起 并行哈佳铁路上跨阿什河 绕城高速 从天恒山 北侧烟窝铺村折向南上跨哈同公路 哈同高速后在哈尔滨新区华南城设站 之 后线路向南行进跨越宾西铁路 旅游路后折向东南从玉泉采石场北侧通过 沿 高速公路通道经帽儿山西 乌吉密至尚志后折向东南上跨滨绥铁路 蚂蚁河 沿哈牡高速公路南侧经一面坡 苇河 亚布力 横道河子 海林北 并行牡丹 江西海林街引入改建牡丹江站 沿线经过哈尔滨 尚志 海林 牡丹江四个县 级以上行政区 工程规模 本次招标线路长度 292 995 正线公里 其中 路基工程总长 121 253 正线公里 占线路全长的 41 38 桥梁共 109 座 长度 103 237 正线 公里 占线路全长的 35 24 隧道共 39 座 长度 68 505 正线公里 占线路全 长的 23 38 全线设新香坊北 阿城北 帽儿山西 尚志南 一面坡北 苇河 西 亚布力西 横道河子东 海林北 牡丹江 10 座车站 预留牡丹江西站 工程地点 黑龙江省哈尔滨市 尚志市 海林市 牡丹江市 主要技术标准 铁路等级 客运专线 正线数目 双线 设计速度 250km h 线间距 4 6m 最小曲线半径 一般地段 4000m 困难地段 3500m 限制坡度 20 到发线有效长度 650m 牵引种类 电力 机车类型 动车组 2 建筑限界 按高速铁路设计规范 试行 规定执行 列车运行控制方式 自动控制 列控系统采用 CTCS 2 预留 CTCS 3 接口 条件 行车指挥方式 调度集中 计划工期 本工程施工总工期 54 个月 先行开工段已于 2014 年 12 月 15 日开工 本次招标工程计划于 2015 年 8 月 1 日开工 2019 年 6 月 15 日竣工 本次招标范围 招标内容及标段划分 招标范围 1 正线 自太平桥站 DK0 900 不含 至牡丹江站 DK351 525 含 线路全长 292 995 正线公里 其中 DK0 900 DK296 200 为新建线路 线路长度 290 518 正线公里 DK296 200 DK351 525 将既有牡图客线及工务机械段走 行线改建为哈牡正线 线路长度 2 477 正线公里 不含先行工程已招标内容 2 哈尔滨枢纽改造工程 3 牡丹江枢纽及相关工程 招标内容 1 牡丹江虹云桥改造工程 既有构筑物拆除后的垃圾清运 挖树根 2 路基工程全部 3 桥涵工程全部 4 隧道及明洞工程 不含照明 5 轨道工程 6 信号工程综合接地贯通地线及连接 区间及站场主干线部分 7 牵引供电工程综合接地贯通地线及连接 8 其他生产房屋及建筑物工程地道主体 货物站台墙 站区排水 平过道 走行轨基础 9 大型临时设施和过渡工程 10 其他费 安全生产费 配合辅助工程费 营业线施工配合费等 业主及标段中标单位情况 业主单位 哈牡铁路客运专线有限责任公司 地址 黑龙江省哈尔滨市道外区东直路 333 号 3 SG 2 标 中铁十二局集团有限公司 SG 4 标 中铁一局集团有限公司 SG 6 标 中交隧道工程局有限公司 SG 7 标 中铁十九局集团有限公司 SG 8 标 中铁二十二局集团有限公司 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 本工程选用奈普顿化学泥浆技术 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 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 3 工艺原理工艺原理 奈普顿化学泥浆分子量一般高达 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 4 材料特点材料特点 奈普顿化学泥浆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 4 1 由于聚合物泥浆分子量一般高达 2800 万以上 水解后分子链扩散并会 4 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 4 2 在孔内由于钻具连续运动 聚合物泥浆和水混合的越均匀粘度就越强 凝聚力也就越快 4 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 4 4 最大化旋挖钻的装载能力 提高掘进速度 4 5 聚合物泥浆对钢筋机械性能无影响 某品牌聚合物泥浆试验数据如下 试验项目 钢筋机械性能 溶液 0 05 聚合物溶液 试验结果 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 奈普顿化学泥浆对钢筋机械性能无影 响 4 6 聚合物泥浆对混凝土抗压强度无影响 奈普顿化学泥浆试验数据如下 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 5 试验结论 依据 GB T50081 2002 标准 聚合物泥浆对混凝土抗压强度无影 响 4 7 无毒无污染 5 奈普顿化学泥浆施工工艺流程及操作要点奈普顿化学泥浆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 0 618 30 淤泥 细 中砂 0 3 0 720 32 粗砂 较小的砾石 0 4 0 922 35 6 卵砾石 0 7 1 124 45 注 上表为奈普顿化学泥浆配比参考指标注 上表为奈普顿化学泥浆配比参考指标 5 2 2 注意事项注意事项 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 7 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 内补浆 6 施工中所需辅助材料与设备施工中所需辅助材料与设备 6 1 材料材料 清水 20 氢氧化钠溶液 聚合物 双氧水或次氯酸钠 6 2 设备设备 挖掘机 循环泵 空气压缩机 比重计 重锤 工程漏斗 空压机造浆法 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 下图为奈普顿化学泥浆的产 品检验报告 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 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 8 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 15 1 20 用比重计测 清孔后在距孔底 50cm 处取样 聚合物泥浆为轻质泥浆 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 泥浆池周边按国家安全规范要求做好临边防护 8 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 3 施工人员必带安全帽 8 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 2 泥浆经过降解沉淀后方可排放 9 3 对裸露土体应及时覆盖 防止扬尘 9 4 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 5 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 2015 年新开哈尔滨至佳木斯段客运专线 哈佳客专 宾县段桩施工为 例 施工单位中国中铁五局铁路建筑公司承建 其中基础桩 桩直径均为 1 25 米 桩长 45 米 m 施工地层分部情况 上部为黑土层 以下细 中砂层为主 若以膨润土为造浆材料 则每立方米的水需用 0 5 吨膨润土 若以奈普顿化学 泥浆为造浆材料 则每立方米的水需用 400 克聚合物泥浆 若以膨润土 400 元 吨 聚合物泥浆 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 9 材料单桩理论用量单价单桩总价 膨润土按单桩损耗 50KG m x45m 2250KG 400 元 吨 不含运费 900 元 聚合物泥浆 按用清水打桩计算 0