正反循环钻泥浆施工

正反循环钻泥浆施工

21、0～2、53～58～108～10反循环一般地层易坍地层卵石层1、02～1、0

61、06～1、101、10～1、1516～xx～2820～35≤4≤4≤4≥95≥95≥95≤20≤20≤20≤3≤3≤31～2、51～2、51～2、58～108～108～10注：①地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限； ②地质较好、孔径或孔深较小时，指标取低限，反之取高限； ③在不宜坍塌的粘性土层中，使用推钻、冲抓、反循环回转方法钻进时，可用清水提高水头（≥2m）维护护壁。

④对遇水膨胀或易坍塌的地层如泥页岩等，其失水率应小于（3mL～5mL）/30min； ⑤相对密度是泥浆密度宜4℃纯水密度之比。3、2泥浆的制备1、材料种类（1）粘土一般可选塑性指数大于25，粒径小于0、074mm的颗粒含量大于50%的粘性土制浆。当缺少上述性能的粘性土时，可用性能略差的粘性土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘土；粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好，但应尽量就地取材。调制泥浆的粘土应符合下列要求：1）自然风干后，用手不易掰开捏碎；2）干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角；3）用刀切开时，切面光滑，颜色较深；4）水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指揉捻，感觉砂粒不多。浸水后能大量膨胀。5）胶体率不低于95%。6）含砂率不大于4%。7）制浆能力不低于2、5L/kg。（2）膨润土膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种，前者质量较好，在钻孔泥浆中用量较大。膨润土泥浆具有相对密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8%，即8kg膨润土可掺100kg的水。对于粘质土地

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层，可降低到3%～5%，较差的膨润土用量为水的12%左右。（3）处理剂常用处理剂的分类和用途见下表。常用泥浆处理剂的分类和用途序号种类用途1分散剂1 分散黏土上颗粒，提高泥浆的稳定性和黏土的造浆率；2 防止盐分或水泥对泥浆的污染，使已被污染的泥浆再生；3 改善泥浆的突变性能；4 增强防止槽孔坍塌的能力2增粘剂1 防止盐分或水泥对泥浆的污染；2 提高泥浆的黏度，增强防止槽孔坍塌的能力；3 提高成孔效率3加重剂增大泥浆的重度，防止槽孔坍塌4防漏剂降低泥浆的流动性，防止或减少泥浆漏失1）分散剂：能够提高泥浆中黏土颗粒的负电荷，置换有害离子或使其惰性化，从而起到提髙黏土颗粒吸附水分子的能力、增加水化膜的厚度、分散黏土颗粒、保持泥浆稳定性的作用。除钠质膨润土泥浆外，新制泥浆一般都需加分散剂，否则泥浆的稳定性和黏度都难以满足要求。分散剂还可以使因受钙离子等阳离子污染而性质变坏的泥浆再生。分散剂有以下几类：①FCI：又称铁铬木质素磺酸盐，为分散剂，可改善混杂有土、粉砂、混凝上及盐分等而使稳定液变质的性能，可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀，既达到重复使用的目的又具有高质量性能。②硝基腐殖酸钠盐（简称煤碱剂）。它是由褐煤中提炼出来的腐殖酸用硝酸和氢氧化钠处理后的东西，其作用与FCI相似。它具有很强的吸附能力，在粘土颗粒表面形成结构性溶剂水化膜，阻止自由水渗透，使失水量降低，但粘度增加。若掺入量少可使粘度不上升，具有部分稀释作用。③碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。它的作用可使pH值增大，使粘土颗粒进行分散，粘粒表面负电荷增加，为粘土吸收外界的正离子颗粒提供了条件，可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率。2）增黏剂：增黏剂可以增加泥浆的黏度和屈服值，改善泥浆的胶体性质，减少失水量，提高对钻渣的悬浮能力和固壁效果，并能防止水泥和盐分污染。常用的增黏剂有以下几类：①CMC，即羧甲基纤维素。具有使地基土表而形成薄膜而使之强化和降低失水率的作用。②PHP，即聚丙烯酰胺絮凝剂。它的作用是使泥浆中的钻渣能成为不分散的絮凝状态，因而泥浆循环到井孔外泥浆池中时，易于被清除出去，从而使泥浆能保持不分散的低

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固相、低相对密度、低粘度的优良性能。3）加重剂：加重剂，用以增加泥浆的相对密度。它们是：①重晶石，即硫酸钡；②方铅矿；③珍珠岩；④石灰石等。4）防漏剂：防漏剂的作用是堵塞地层中的大孔隙和渗漏通道，防止泥浆大量漏失。常用的防漏剂有水泥、黏土、水玻璃（硅酸钠）、珍珠岩、纸屑、纤维、锯末、稻草等。水玻璃一般呈黏稠状半透明水溶液，其浓度用玻美度Be′表示。玻美度与密度ρ的关系为：

（7-28）水玻璃中氧化钠与二氧化硅的克分子比值称水玻璃的模数，施工用水玻璃的模数一般为2、0～3、2，模数低的水玻璃化学活性、可溶性和相对密度均较大。2、泥浆的调制（1）制备原则1）应根据地基条件和施工方法来确定泥浆的制备方案。2）泥浆的原材料、配合比和配制方法应通过试验确定。3）在泥浆性能满足使用要求的前提下，应尽可能选择成本低、效率高且便于管理的制备方案。（2）制备步骤1）调查分析地基和施工条件，掌握易塌地层的特性和施工对泥浆的要求。2）调查料源（料场），选定泥浆材料和外加剂。3）针对上述条件，确定泥浆的黏度、密度等基本性能指标。4）拟定泥浆的基本配合比。5）进行配制试验，调整配合比。6）进行制浆工艺试验，确定配料程度、搅拌方法和搅拌时间。7）拌制并储存施工用泥浆。3、泥浆配制（1）黏土泥浆的配制1）确定单位体积泥浆用土量在确定了泥浆的密度后，可按下式计算单位体积泥浆的黏土用量：

（6、2-4）式中：

m配制泥浆所需黏土的质量（t）；ρc黏土的密度（t/m3）；ρs所配制的泥浆的密度（t/m3）；ρw水的密度（t/m3）。2）拌制黏土泥浆目前拌制黏土泥浆大多仍用2m3或4m3卧轴式搅拌机，实际搅拌体积一般小于额定容积，搅拌顺序是：①向搅拌机

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内注入定量的水，加水量应扣除土中的含水率；加水宜采用自动化的计量方法，以确保加水准确。②开动搅拌机，向机内投放定量的黏土，并同时加入定量的碳酸盐钠。③搅拌30min左右后，取样测试泥浆的黏度。④继续搅拌，并每隔5min测试一次泥浆粘度，若两次测量的数值不变，则泥浆制成。据此来确定以后泥浆的搅拌时间，搅拌好的泥浆需经过一个0、77mm的筛网放入储浆池中。（2）膨润土泥浆的拌制1）使用膨润土配制泥浆时，必须使用高速搅拌机进行搅拌，搅拌时间一般可控制在4～5min，这是因为膨润土分散至98%所需时间为4min，全部分散需要9min。2）对于使用前要放置较长时间的泥浆，搅拌时间为4min左右；对于搅拌好之后立即就用的泥浆，搅拌时间一般为7min。3）膨润土的水化溶胀有一个过程，一般膨润土与水混合后3h可达70%以上的溶胀，可供最低要求的工程施工使用，经过1d的时间之后，可以达到完全的溶胀。经搅拌后的膨润土泥浆在储浆池中放置5h后，其性能可基本达到预期指标，为了发挥泥浆的功能，最好是泥浆充分溶胀后再使用。4）在泥浆中加入CMC时，需一点一点点的往泥浆中掺加其粉末。也可事先用清水溶解CMC成1%～3%的溶液，然后再掺入泥浆中搅拌，就会很容易的混合在一起。且CMC溶液可能会妨碍膨润土的溶解，所以要在膨润土之后加入。4、泥浆的储存（1）新制泥浆一般储存在用用浆砌块筑成的泥浆池中，受场地限制时，也可储存在高度较大的钢制泥浆罐中。（2）整个泥浆池需分割成3～4个不同用途的泥浆池，并至少要有2个用于倒换存放新制泥浆，以满足泥浆溶胀的要求；此外，还应有单独的浆池存放清孔用泥浆和回收泥浆。（4）为了防止浆池内的泥浆沉淀，应在浆池底部布置风管，经常用压缩空气搅动浆池内的泥浆，也可用泥浆泵循环浆池内的泥浆。3、3泥浆性能测定（此处仪器可上图）1、相对密度（ρ）的测定（1）可采用HB-1型相对密度计测定。（2）将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，然后置于支架上。（3）移动游码，使杠杆呈水平状态（即气泡处于中央），读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度。（4）若无以上仪器，可用一口杯先称其质量设为m1，

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在装清水称其质量设为m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量设为m3，则ρx=（m3-m1）/（m2-m1）。2、粘度η的测定（1）用标准漏斗粘度计测定。（2）用两端开口量杯分别量取200mL和500mL泥浆。（3）通过滤网滤去大砂粒后，将700mL泥浆注入漏斗。（4）使泥浆从漏斗流出，流满500mL量杯所需时间（s），即为所测泥浆的粘度。3、含砂率的测定（1）釆用HA-1型含砂率计测定。（2）把调制好的泥浆50mL倒进含砂率计。（3）然后再倒450mL清水，将仪器口塞紧，摇动1min，使泥浆与水混合均匀。（4）再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物的体积（由仪器上刻度读出〉乘2就是含砂率（%）。（有一种大型的含砂率汁，容积是1000mL，从刻度读出的数不乘2即为含砂率）。4、胶体率的测定（1）将100mL的泥浆放入干净量杯中，用玻璃板盖上，静置24h。（2）量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水，量杯底部可能有沉淀物。以100－（水＋沉淀物）体积即等于胶体率。5、失水量和泥皮厚度的测定（1）用一张120mm120mm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径30mm的圆圈。（2）将2mL的泥浆滴于圆圈中心，30min后，量算湿润圆圈的平均半径减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径（mm）即失水量。（3）算出的结果（mm）值代表失水量，单位：mL/min。（4）在滤纸上量出泥饼厚度（mm）即为泥皮厚。泥皮愈平坦、愈薄，则泥浆质量愈高，也可采用HS-1型失水仪及泥皮厚度测试仪。3、4泥浆的使用在成孔和清孔换浆时，必须依靠泥浆将钻渣带出孔外，根据成孔和清孔的方式不同，泥浆的使用大致可分为静止和循环两种方式。循环方式按孔内泥浆流动的方向又可分为正循环和反循环；其中，反循环按抽吸孔底泥浆的设备和原理不同，又可分为泵吸反循环、气举反循环和射流反循环三种工作方式。1、静止方式静止方式是指在出渣过程中泥浆本身并不流动，孔底含渣泥浆被成孔工具一起提出孔外，随着孔深的增加和泥浆的消耗，不断向孔内补充新鲜泥浆的工作方式。排出的泥浆一般不作净化处理和重复使用。冲击钻机成孔、抽砂筒出渣均属于泥浆静止工作方式。2、循环方式（1）循环方式是指在

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成孔过程中，依靠不断循环流动的泥浆将孔底钻渣携出孔外，并随着孔深的增加不断向孔内补充新鲜泥浆的工作方式。返回的含渣泥浆一般经过净化处理后重复使用“通过钻杆或送浆管把泥浆压送到孔底，含渣泥浆在管外上升、把钻渣带出地面的工作方式称正循环：泥浆从排渣管外流入槽内，孔底含渣泥浆通过排渣管被抽吸到地面上来的工作方式称反循环。（2）泥浆的携渣能力和排渣效率除与泥浆本身的性质有关外，还与泥浆的流速有关：流速越大，携带渣土的粒径越大。由于反循环是通过排渣管排渣，其过流面积远小于管外的桩孔，故其排渣流速和排渣能力比正循环要大得多。（3）反循环方式的选择应符合下列要求：1）泵吸反循环在孔深较小时效率较高，适用钻孔深度一般在50rn以内。2）气举反循环在孔深较大时效率较高，适用深度一般在30m以上。3）射流反循环的效率较低，一般很少采用。

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