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海水泥浆在海上钻孔桩中的应用 [复制链接]

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海水泥浆在海上钻孔桩中的应用‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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关键词:海水泥浆   配合比    应用‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
一、‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
工程概况‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
青岛海湾大桥第六合同段位于青岛海湾大桥红岛航道桥西侧,里程桩号为:RK22+550~RK24+830,基础采用钻孔灌注桩,选用气举式反循环钻机成孔,海水水质类型为CL―Na型水,海水对混凝土结构中钢筋(长期浸水)具弱腐蚀性,对钢结构具中等腐蚀性。施工区属规则半日潮类型,两次高潮的高度基本一致,但低潮位有日不等现象,两次低潮的高度略有差异。潮汐周期约为12小时25分,涨潮时间相对较短,落潮时间相对较长,两者相差1小时10分钟左右,平 均 潮 差3.10m最 大 潮 差4.68m‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
桥位地貌类型主要为堆积地貌:山前堆积区、滨海堆积区、山前冲积平原区。桥位区揭露为前第四纪中生界白垩系地层,桥位处揭露地层主要特征如下:‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
上层:软土层;全新世滨、浅海相沉积,主要为青灰色淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粘土、粉砂、细砂;红岛航道桥位主要为淤泥及淤泥质土,厚度5.0~9.0m。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
中层:粘土层、砂层;晚更新世冲~洪积成因,主要岩性为灰黄色亚粘土和中、粗砂、砾砂;厚度1.60~15.70m,底板标高-8.25~-35.30m。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
下层:岩层;红岛航道桥桥位内沉积岩的主要岩性为泥岩、泥质砂岩、角砾岩,局部夹玄武岩。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
二、采用海水泥浆的必要性‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
本工程钻孔灌注桩均处于海中,而且距岸线较远,淡水供应非常困难,且由于区域一年四季均有灾害性天气发生,主要灾害性天气有大风、冰雹、台风、暴雨等。对大桥施工影响的主要是大风和大雾,同样也给海上运输淡水造成困难,鉴于此,我们根据以往海上施工经验,在本工程钻孔灌注桩施工中采用海水泥浆护壁的钻孔工艺。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
三、海水泥浆的配合比设计‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
由于海水中Cl-、Mg2+、Ca2+含量高,泥浆悬浮功能差,出渣困难,钻进效率受到制约,甚至不能很好地起到护壁作用。如果仅采用普通膨润土等造浆材料,仍难以使泥浆达到使用要求。针对这个问题,根据本工程的实际情况,结合本项目以往海上施工经验,拟定出海水泥浆的基本配合比,其施工配合比在钻孔过程中根据实际情况和需要再行调整。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
1、材料的选择‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
根据工程所处的环境条件(海水环境,抗盐性要求高)和地理位置(处在渔民养殖区,不得污染海水),选则以下人工造浆材料:‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
(1)、钠质膨润土‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
其主要成分为蒙脱石,水化能力强,造浆率高,所造泥浆是一种带有电荷的亲水胶体,通过颗粒静电斥力保持稳定的悬浮状态。具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回旋阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。拟采用山东潍坊龙凤钠基膨润土。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

钠基膨润土物理、化学指标一览表‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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项目‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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粒度‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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pH‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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SiO2‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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Al2O3‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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Fe2O3‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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MgO‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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CaO‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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Na2O‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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K2O‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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烧失量‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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数值‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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200目通过96%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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8.2‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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71.95%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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8.23%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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0.54%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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1.05%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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2.10%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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1.75%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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12.8%‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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(2)、碳酸钠(Na2CO3)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
碳酸钠作为一种分散剂主要作用是使进入水中的膨润土分散开来,形成外包水化膜的胶体颗粒,提供钠离子和碳酸根离子,调整泥浆pH值,使粘土颗粒分散、表面负电荷增加,更好地吸收外界的正离子,增加水化膜的厚度,提高了泥浆的交替率和稳定性,降低失水率,并且使钢筋处于弱碱性环境中,对钢筋的锈蚀起到保护作用。掺入量为膨润土的0.3~0.5%。拟采用山东海化股份有限公司纯碱‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
(3)、聚阴离子纤维素(PAC)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
PAC是一种增粘剂,是羧甲基纤维素(CMC)的衍生物,无毒无害,是一种阴离子型线性高分子物质,能在海水中不降粘,具有增稠性、保水性、抗盐性及较好的薄膜成型性。PAC有高粘度和低粘度两种。粘度越高,增稠效果越好,但粘度过高会影响其在泥浆中的溶解性。拟采用山东一腾化工有限公司产PAC‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
(4)、海水,直接去之胶州湾海上,未作任何处理。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
2、根据以往海上施工经验,特拟定出海水泥浆的基本配合比,其施工配合比在钻孔过程中根据实际情况和需要再行调整。根据基准配合比做了三组试验,检测个指标结果如下表所示:(海水:膨润土:PAC:纯碱)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

泥浆材料质量比‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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相对密度‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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度(Pa.s)
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含砂率(%)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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胶体率(%)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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失水率(ml/30min)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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泥皮厚度(mm/30min)‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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PH‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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1:0.14:0.0035:0.0045‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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1.090‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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24.15‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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2.1‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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1:0.13:0.0037:0.0045‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
1.085‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
25.08‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
1.7‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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规范要求范围‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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1.06~1.10‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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18~28‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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≤4‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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≥95‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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≤20‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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≤3‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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9~11‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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根据试验中实测泥浆各项性能指标分析,当按照海水:膨润土:PAC:纯碱=1:0.13:0.0037:0.0045的质量比配制的泥浆,其各项性能指标均满足规范要求。因此,建议按照海水:膨润土:PAC:纯碱=1:0.13:0.0037:0.0045的质量比人工配制海水泥浆,进行现场施工。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
、海水泥浆的制备和循环‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
1、泥浆的制备‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
钻孔泥浆的配制,采取在钢护筒内钻机自行造浆。钻机就位后,将钻头提升至孔底以上10cm左右,连接好气管以及泥浆循环回路,开动钻机;根据孔内的水量和泥浆基本配合比计算出膨润土及外加剂的用量,人工逐袋加入膨润土,外加剂逐步投入,通过钻机的转动搅拌孔内混合物制造泥浆;开动空气压缩机,孔内泥浆通过气举经过钻杆和泥浆管进入泥浆分离器,通过泥浆分离器把直径大于0.074㎜以上的颗粒从泥浆中分离出来,钻渣装入储渣筒内,净化后的泥浆进入泥浆池,通过钢护筒与泥浆池之间的连通槽流入正在钻进的孔内,经过气举反循环调配孔内上、下层的泥浆;在泥浆调配过程中,对孔内和泥浆池出口处的泥浆技术指标进行检测,根据检测结果对泥浆进行调整,即调整海水、膨润土及两种外加剂的用量,直到满足所设计的基本配合比为止。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
2、泥浆的循环‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
钻孔泥浆循环系统由钻机的钻杆系统、泥浆净化机、泥浆池、泥浆连通槽、空压机(气举)等组成,泥浆循环通过钻机钻杆气举携渣孔道吸出,进入泥浆净化机,再由泥浆净化机输入泥浆池,经过沉淀,由泥浆池内通过泥浆连通管流入相邻钢护筒内,经过周围相连护筒循环回到原护筒内,以此循环自始至终。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
五、结束语‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
  海水泥浆在海上钻孔桩中的应用大大节约了工程成本,加快了施工进度,通过现场使用情况的验证,不失为海上钻孔桩施工护壁的一种优选方案。‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä

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回复:海水泥浆在海上钻孔桩中的应用

很好,谢谢楼主!‘M0ÚZ“Žrnñbbs.3c3t.comq|HÌÑÀ˜ä
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