CN102898073A

CN102898073A - 一种适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆

Info

Publication number: CN102898073A
Application number: CN2012103919926A
Authority: CN
Inventors: 吴亚平; 段志东; 严培武
Original assignee: Lanzhou Jiaotong University
Current assignee: Lanzhou Jiaotong University
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明公开了一种适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆，该施工泥浆由水、膨润土、羟丙基甲基纤维素、粘土和纯碱组成；其中，膨润土:羟丙基甲基纤维素:粘土:纯碱的质量比为(100～105):0.0075:(95～100):0.7，所述施工泥浆的相对密度为1.12～1.2。本发明泥浆在孔壁上形成的泥皮薄、隔水效果好，泥浆静水压力可有效平衡旋挖土层孔壁承受的土压力，满足孔壁稳定需求，该泥浆还能悬浮和携带钻渣，可用于清孔，且制备容易，成本低廉。

Description

一种适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆

技术领域

本发明属于旋挖法钻孔灌注桩技术领域，具体涉及一种适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆。

背景技术

我国冻土面积约占国土面积的75%左右。贺兰山至哀牢山一线以西的广大地区，以及此线以东，秦岭至淮河一线以北的地区主要为季节性冻土，约占国土面积的52.6%。中国西部的广大地区主要为季节性冻土覆盖的地区，冬季初期，地表温度下降到0℃以下，表土开始冻结，温度继续降低，冻层向下加厚。到了春天，温度逐渐升到0℃以上，冻土层从上下两面逐渐融化，最后全部解冻。其地层主要为粉质粘土、粘质粉土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土，部分区域还有砂层、卵砾石层和基岩等。

钻孔灌注桩技术于20世纪40年代首先在美国出现，目前已在世界各地得到广泛应用。旋挖钻进技术是一种利用旋挖钻机设备及其配套设备在各种地层上开挖成孔的技术，随着国内旋挖钻机设备的研制成功和该技术在青藏铁路旱桥结构桩基施工中的大量采用，旋挖成孔工艺在中国得到了蓬勃发展。

旋挖成孔工艺与地层的物理性质息息相关，对粘聚力强的地层可使用干成孔工艺，否则须使用泥浆的静水压力平衡地层开挖产生的土压力，从而尽可能避免孔壁发生塌落和颈缩。泥浆除静水压力作用外，还具有在孔壁上形成泥皮产生隔水效应的特定，因而泥浆的性能在一定程度上决定了孔壁的稳定性。目前，已有文献和发明主要针对松撒砂石层开展泥浆配比研究，但还缺乏适合于西部季节性冻土地带淤泥质粉土、淤泥、粉质粘土、粉土和粉质粘土土层特性的旋挖钻孔灌注桩成孔施工所需泥浆。

发明内容

本发明的目的解决在季节性冻土地带钻孔灌注桩旋挖施工时孔壁塌落和颈缩的问题，提供一种利于孔壁稳定的适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆。

本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆，该施工泥浆由水、膨润土、羟丙基甲基纤维素、粘土和纯碱组成；其中，膨润土:羟丙基甲基纤维素:粘土:纯碱的质量比为(100～105):0.0075:(95～100):0.7，所述施工泥浆的相对密度为1.12～1.2。

所述施工泥浆的制备方法，包括如下步骤

（1）将羟丙基甲基纤维素溶解于水中，配制成质量百分比浓度为1.5%的羟丙基甲基纤维素溶液；

（2）将纯碱溶解于水中，配制成质量百分比浓度为20%的纯碱溶液；

（3）将膨润土、羟丙基甲基纤维素溶液、粘土和纯碱溶液依次加入水中，搅拌均匀，使泥浆相对密度达到1.12～1.2，即得到所述施工泥浆。

所述施工泥浆适用季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩。

所述季节性冻土地带地层从上到下依次为淤泥质粉土、淤泥、粉质粘土、粉土和粉质粘土。

本发明的施工泥浆在钻孔灌注桩施工中的主要作用如下：

1、平衡旋挖土层孔壁承受的土压力

未施工时地层在自重作用下处于平衡状态，当钻孔灌注桩旋挖成孔时，由于部分土体被挖出，土层应力在孔壁位置被释放，周围土体对孔壁形成挤压力，当该力大于土层承受的极限应力时就会造成孔壁土体的塌落。泥浆溶液具有静水压力，该压力可抵消周围土体对孔壁的压力。本发明泥浆的密度在1.12～1.2，可有效平衡旋挖土层孔壁承受的土压力；

2、泥皮水封固壁作用

泥浆中的细小粒子颗粒向孔壁周围土层渗透，填充到孔壁周围0～2米范围内，由于胶体颗粒的渗透使得这部分土体的粘聚力有所增加，起到了固壁的作用。泥浆中固体颗粒附着在孔壁上形成一层泥皮，阻碍泥浆和土体中水分子的迁移，起到隔水膜的作用；

3、悬浮和携带钻渣

旋挖过程中钻渣不可避免，泥浆具有一定的粘度和凝胶强度，可以悬浮一定大小的钻渣而不沉底，因而可以利用泥浆清孔，且制备容易，成本低廉。

在旋挖钻进过程中，应根据泥浆的性能和地层情况，适量补充水和粘土，并每隔2小时对泥浆主要性能指标进行检测。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

将羟丙基甲基纤维素和水按照质量比1:65.6配制成质量百分比浓度为1.5%的羟丙基甲基纤维素溶液。

将纯碱和水按照质量比1:4配制成质量百分比浓度为20%的纯碱溶液。

再依次将100kg膨润土、0.5kg羟丙基甲基纤维素溶液、95kg粘土和3.5kg纯碱溶液加入1吨水中，充分搅拌1小时，至均匀，所得泥浆浆液在常温下放置24小时后，进行性能指标检测，与水的相对密度为1.12、粘度每秒18滴。实施例2

再依次将105kg膨润土、0.5kg羟丙基甲基纤维素溶液、100kg粘土和3.5kg纯碱溶液加入1吨水中，充分搅拌1小时，至均匀，所得泥浆浆液在常温下放置24小时后，进行性能指标检测，与水的相对密度为1.14、粘度每秒21滴。

实施例3

再依次将105kg膨润土、0.5kg羟丙基甲基纤维素溶液、100kg粘土和3.5kg纯碱溶液加入950Kg水中，充分搅拌1小时，至均匀，所得泥浆浆液在常温下放置24小时后，进行性能指标检测，与水的相对密度为1.2、粘度每秒23滴。

本发明施工泥浆的主要性能指标如下：

。

Claims

1.一种适用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩的施工泥浆，其特征在于：所述施工泥浆由水、膨润土、羟丙基甲基纤维素、粘土和纯碱组成；其中，膨润土:羟丙基甲基纤维素:粘土:纯碱的质量比为(100～105):0.0075:(95～100):0.7，所述施工泥浆的相对密度为1.12～1.2。

2.权利要求1所述施工泥浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.权利要求1所述施工泥浆的应用，其特征在于：所述施工泥浆用于季节性冻土地带旋挖法钻孔灌注桩。

4.根据权利要求3所述施工泥浆的应用，其特征在于：所述季节性冻土地带地层从上到下依次为淤泥质粉土、淤泥、粉质粘土、粉土和粉质粘土。