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泥浆处理设备在桩基施工中的应用

发布时间:2017-8-7 已阅览:793次

泥浆处理设备作为在泥浆护壁施工中可以控 制泥浆性能指标的一种桩基辅机,它可以实现对 泥浆比重、黏度和含砂率的严格控制,由于该类 设备在泥浆净化处理的同时可对净化过程中所产 生的泥浆废碴进行干排处理,并能实现处理后泥 浆的循环再利用,因此可以大大节约施工泥浆的 运输处理成本。本文通过对施工泥浆进行品质分 析,讲述设备处理后的泥浆与未净化泥浆 , 在施 工过程中对泥浆护壁施工所造成的影响以及对废 浆处理成本所产生的有效收益。

1 泥浆的使用与处理设备之间的联系

桩基基础施工中泥浆可以用作机具的润滑和 冷却剂,它可以在冲洗机具的同时冷却机具,防 止槽壁坍塌或剥落,并维持挖成的形状不变;另 外当施工桩孔进行灌注的时候,泥浆品质的好坏 也会影响到灌注桩的端承效果。因此根据施工工 艺要求的不同,泥浆在制浆过程中,必然会对泥 浆的质量提出一定的标准和要求。桩基泥浆的实 际使用有以下三大控制指标。

1)泥浆比重 实际上是由黏度和含砂量共同 决定的,黏度和含砂量中任一个或者两者同时增 大,泥浆比重就会加大,反之泥浆比重就减小。如果黏度和时间成正比,泥浆含砂量越大,沉碴 就越快,含砂量越小,沉碴就越慢。如果含砂量 和时间相同,泥浆黏度越小,沉碴就越快,黏度 越大,沉碴就越慢。

2)泥浆黏度 是由泥浆中含有黏性颗粒的数 量决定的,泥浆中黏性颗粒比例大,黏度就大, 泥浆中黏性颗粒比例小,黏度就小。如果泥浆全 部由黏土颗粒和水组成,其比重大小都不会造成 很大的沉碴量,因为根本就没碴可沉。

3)含砂率 在《JGJ94-2008 建筑桩基技术 规范》行业标准中,对泥浆的性能指标有明确的 要求,其中对钻孔灌注桩泥浆含砂量的要求为: 泥浆中大于 74m 的砂粒,即 200 目筛通不过的 砂粒占泥浆总体积的含量<6% 。 所以在制浆的过程中,如何稳定控制泥浆的 含砂量和比重就成了控制灌注桩成孔、成桩质量 的一道关键因素。

2 控制泥浆含砂量的意义

泥浆中含砂量的控制目的是控制沉碴量。 在钻孔灌注桩的施工中,沉碴的厚度不能超过 5cm,如果超过 5cm 就会影响到灌注桩的端承效 果。但是泥浆的沉碴是一个时间相关的量,在灌注阶段,终孔到灌注的 2h 内不超过 5cm 就可以 灌注,不影响施工质量。含砂量越大就越容易沉 碴,所以施工时应控制含砂量小于 1%。但是如果 片面的追求含砂量低于 1% 的标准,就会影响到 泥浆的比重,这个就涉及黏度和比重的概念。泥 浆的比重越大,孔壁越安全。为降低含砂量而不 断的抽取泥浆会造成泥浆的稀释,如果泥浆的比 重小于1.1,接近1的时候,随时都会塌孔,后 果很严重。黏度和比重在一定程度上越大,越有 利于孔壁的安全,其悬浮能力和排碴能力越强, 但是这个量越大,施工的成本越高,能耗也越 高。因为拌合泥浆用的是硅藻土或者红土,拌合 一次泥浆一般都要循环使用几次,如果遇到含砂 量大的地层会严重破坏泥浆的质量,也会影响到 终孔验收。钻孔施工有时也会用原位的黏土拌合 泥浆,如果实际操作上没有问题,也是可以的。

3 RM100泥浆处理系统

RM100 泥浆处理系统由RMH100A、 RMT100A、RMP100A 三套设备组合而成(图 1)。 它拥有三级过滤净化装置,该机不需要添加任何 化学药剂,采用纯机械式多级分离净化处理技 术。第一级为除砂机,第二级为除泥机,施工泥 浆通过这二级净化装置的处理,可以实现对泥浆 含砂率和浓度(比重)的控制,并且净化后的泥浆还可以循环利用,废碴则实现干排处理,从而 保障桩基基础施工中泥浆品质的稳定性,可以大 量节约施工泥浆的废浆处理费用(图 2)。RM100 泥浆处理系统性能参数见表 1。

4 设备净化施工案例

关于某工程在灌注桩钻孔施工中泥浆制备的 技术交底。

1)泥浆必须具备的性质 ①物理稳定性,静 置相当时间其性质不变化,不因重力而沉淀;② 化学稳定性,不因水泥等异物混入而污染;③适 当的比重,钻孔过程中泥浆比重大对孔内护壁、 浮渣有利,但比重过大会使泥浆泵的工作能力下 降,同时妨碍混凝土灌注;④良好的触变性,要 求泥浆在流动时,阻力很小,以便泵送,当停止 钻孔时,泥浆能很快凝聚成凝胶状,避免浆中砂 粒迅速下沉,渗入孔内的泥浆能够很快凝聚成凝 胶状,避免浆中砂粒迅速下沉,降低孔内泥浆的 含砂量,而附着在孔壁的泥浆能很快固结,以维 持孔壁稳定;⑤形成薄而韧的泥皮,黏附于孔壁 上,不透水;⑥能够容易从沉淀池、旋流器中分 离出来;⑦不产生过多气泡。

2)泥浆指标要求 钻孔机械采用正循环旋转 钻机,入孔泥浆比重应该为1.1~1.2;黏度:一 般地层 16~22s,松散易坍地层 19~28s;含砂率: 新制泥浆不大于 4%;胶体率:不小于 95%;pH 值:大于 6.5。

3)设备的使用与检测效果 对设备净化前 后的泥浆进行对比检测,泥浆含砂率和泥浆比重 分 别 从 16% 和 1.45g/cm3 降 至 < 1% 和 1.11g/ cm3。另外从图 3 中可以看到符合要求的泥浆其 泥浆中的固相颗粒会附着在井壁上形成泥皮(泥 饼),这个过程即为造壁。若泥浆中的细粒黏土多 而且水化效果好,则形成的泥皮致密而且薄,泥 浆失水便小。反之,泥浆中的粗颗粒多且水化效 果差,则形成的泥皮疏松而且厚,泥浆的失水便 大。由此从图中可以看出,经过 RM100 过滤净化后的泥浆,再次循环使用时,泥浆的造壁效果比 过滤前更加优良。