本發(fā)明是一種用于鉆孔灌注樁護壁的有機泥漿及其制備方法，屬于建筑基礎(chǔ)施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
樁基工程中大直徑鉆孔灌注樁施工，對于易塌孔地層：砂層、卵石層和粉土層，鉆孔時往往需要進行泥漿護壁，以確保孔壁穩(wěn)定，不塌孔，鋼筋籠順利放入孔內(nèi)，混凝土水下灌注樁身質(zhì)量完整，孔底沉渣厚度滿足要求。普通泥漿配制需要在施工場地內(nèi)挖一個或多個泥漿池，在泥漿池中提前進行攪拌造漿，泥漿質(zhì)量通常用比重、粘度、濾失量、泥皮厚度來進行衡量，造好的泥漿質(zhì)量合格后通過泥漿泵泵入樁孔內(nèi)，以保證鉆機鉆孔穿越砂卵石等易塌孔地層時，樁孔壁不塌孔。目前工程中大多數(shù)采用膨潤土、粘土、紅粘土進行攪拌造漿，這樣鉆孔出渣會夾帶大量泥漿，且廢棄泥漿會含有較多的沙礫，會給施工現(xiàn)場處理這些出渣和廢棄的泥漿帶來很大的麻煩，施工現(xiàn)場極度泥濘，現(xiàn)場文明程度極差。且由于渣土和廢棄的泥漿土顆粒極細(xì)，保水性好，現(xiàn)場晾干、消納非常困難，外運消納成本極高且會造成二次污染環(huán)境。研發(fā)經(jīng)濟、環(huán)保、簡單易行、性能良好的護壁材料非常必要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有施工中存在的問題而設(shè)計提供了一種用于鉆孔灌注樁護壁的有機泥漿，其目的是減少粘性土的使用量，節(jié)約成本，減少鉆孔出渣土中粘土含量，減少現(xiàn)場的泥漿污染。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種用于鉆孔灌注樁護壁的有機泥漿，該有機泥漿是由聚丙烯酰胺、粘性土和水混合而成，聚丙烯酰胺、粘性土、水的重量配比關(guān)系為：0.02～0.08∶3～20∶100；
所述粘性土為膨潤土、紅粘土、粘土或粉質(zhì)粘土。
本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種制備該用于鉆孔灌注樁護壁的有機泥漿的方法，其特征在于：該方法的步驟為：
步驟一、樁位定位，旋挖鉆機就位、預(yù)鉆孔，埋設(shè)護筒；
步驟二、繼續(xù)鉆進，旋挖至一定深度至不塌孔為止；
步驟三、往鉆孔內(nèi)先加入一定量的水，再加入粘性土，下放鉆桿進行充分混合攪拌，直至形成渾水；
步驟四、再往攪拌好的渾水里，均勻的加入聚丙烯酰胺，邊加邊進行充分?jǐn)嚢?，形成符合配比的有機泥漿；
步驟五、采用泥漿粘度計、比重計和含砂率計等進行有機泥漿的質(zhì)量檢驗；
步驟六、有機泥漿達到要求后，下放鉆機鉆桿進行砂層、卵石層等易塌孔層鉆進。
本發(fā)明技術(shù)方案中，有機泥漿中的有機成分主要是聚丙烯酰胺，其余為粘性土和水。樁基工程，在旋挖鉆孔中，由粘性土、聚丙烯酰胺和水按照一定的添加順序和配比，充分?jǐn)嚢瓒傻娜芤悍Q為有機泥漿。有機泥漿的命名分為有機膨潤土泥漿、有機紅粘土泥漿、有機粘土泥漿、有機粉質(zhì)粘土泥漿等。有機膨潤土泥漿的命名是因為其成分中有機物聚丙烯酰胺含量少，膨潤土含量多；有機紅粘土泥漿的命名是因為其成分中有機物聚丙烯酰胺含量少，紅粘土含量多；有機粘土泥漿的命名是因為其成分中有機物聚丙烯酰胺含量少，粘土含量多；有機粉質(zhì)粘土泥漿的命名是因為其成分中有機物聚丙烯酰胺含量少，粉質(zhì)粘土含量多。有機泥漿粘度隨聚丙烯酰胺的含量增加而增加，在相同的聚丙烯酰胺含量條件下，粘粒含量越高有機泥漿粘度越大，比如加入膨潤土的有機泥漿粘度大于一般粘性土的泥漿粘度；在粘粒含量一定的條件下，聚丙烯酰胺的含量增減對有機泥漿的比重影響較??；在粘粒含量小于5％條件下，有機泥漿比重為1.01～1.04；有機泥漿的濾失量指標(biāo)隨聚丙烯酰胺含量的增加而逐漸減小，粘粒含量越高，濾失量越小，同時在不添加粘性土的純凈的聚丙烯酰胺溶液的護壁性能較差，主要是形成不了泥皮，濾失量大。不同性質(zhì)的粘性土與不同量的聚丙烯酰胺攪拌而成的有機泥漿的基本物理性質(zhì)通過試驗測得的數(shù)據(jù)如下表1、表2、表3、表4。
表1膨潤土含量5％時，有機泥漿物理指標(biāo)
表2粉質(zhì)粘土含量5％時，有機泥漿物理指標(biāo)
表3膨潤土含量0.04％時，有機泥漿物理指標(biāo)與膨潤土含量關(guān)系
表4粉質(zhì)粘土含量0.04％時，有機泥漿物理指標(biāo)與粉質(zhì)粘土含量關(guān)系
由于本發(fā)明技術(shù)方案中有機泥漿中加入的粘性土含量少，這樣就減少了鉆孔出渣土中粘土含量，同時也就減少了現(xiàn)場的泥漿污染。而且有機泥漿在自然環(huán)境下可自行化學(xué)降解和生物降解，最終降解成CO2、H2O、CH4和有機酸等無污染的碳水化合物。
本發(fā)明技術(shù)方案中有機泥漿的干燥速度比普通泥漿快，其特點體現(xiàn)在以下方面：
1)有機泥漿隨著時間的增加，干燥降解速度先增加后減小直至完全干燥；
2)試驗中，在聚丙烯酰胺含量相同的情況下，含膨潤土的有機泥漿的干燥速度最慢，在72小時之后才逐漸完全干燥；含粉質(zhì)粘土的有機泥漿的干燥速度居中，在48小時后基本完全干燥；不含粘性土的聚丙烯酰胺溶液干燥降解速度最快，在8-24小時之間就基本完全干燥；
3)隨著聚丙烯酰胺含量的逐漸增加，有機泥漿的干燥降解速度逐漸減慢，此情況是由聚丙烯酰胺具有吸水保濕的作用所導(dǎo)致。
在實際工程施工中，有機泥漿的制作是先將粘性土加入到樁孔內(nèi)攪拌成一定濃度的稀泥漿，再向樁孔內(nèi)加入聚丙烯酰胺，經(jīng)攪合后形成符合配比的有機泥漿，所使用的粘性土可以就地開挖。
本發(fā)明技術(shù)方案的特點及有益效果體現(xiàn)在以下幾點：
1.有機泥漿是首次應(yīng)用于樁基工程鉆孔灌注樁護壁，加入了高分子化合物聚丙烯酰胺，由于聚丙烯酰胺具有橋聯(lián)作用，使有機泥漿中粘性顆粒聚結(jié)成抗剪強度較高的泥皮，泥皮形成后，拉攏作用會使泥皮更加致密，從而更加有效地穩(wěn)固孔壁，防止孔壁坍塌；
2.普通泥漿通過不斷加大粘性土含量提高泥漿粘度，來增加護壁效果，而聚丙烯酰胺是大分子化合物具有很強的增粘效果，在極稀濃度的普通泥漿中加入少量的聚丙烯酰胺就能達到增粘效果，聚丙烯酰胺摻入量一般在萬分之四到萬分之六，大大減少了粘性土的用量，有利于保護環(huán)境，節(jié)約資源；
3.有機泥漿在自然狀態(tài)下容易干燥降解，降解后，除剩余粘性土外，其余為CO2、H2O、CH4等，有利于環(huán)境再生。且干燥降解速度隨溫度和紫外線照射條件的增強而增加。隨粘性土含量減少而提高。
附圖說明
圖1為本發(fā)明制備方法的流程示意圖
具體實施方式
以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步地詳述：
以成都某工程為例，該工程為多層大跨度廠房，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，單柱豎向荷載20000-26000KN，場地穩(wěn)定地下水位9.3-13.7m，場地地層依次為1、層雜填土，2、層粉質(zhì)黏土，3、1層粉砂夾層，4、層松散卵石，5、層稍密卵石，6、層中密卵石，7、層密實卵石，8、1層粗砂夾層，9、層密實卵石，10、1層粗砂夾層，11、層密實卵石，12、1層粗砂夾層，其卵石一般粒徑2～7cm，最大粒徑達20cm以上，卵石含量約60％～70％，且局部含少量漂石。
該工程基礎(chǔ)形式采用樁基，樁長8.5-12.0m，樁徑800mm，單樁極限承載力要求8500-13000KN，樁端持力層為6層密實卵石層，樁基施工采用旋挖鉆機成孔、泥漿護壁、水下灌注混凝土工藝，在基礎(chǔ)樁施工時，護壁材料選用了當(dāng)?shù)氐募t粘土和聚丙烯酰胺制作有機泥漿，該有機泥漿中聚丙烯酰胺、紅粘土、水的重量配比關(guān)系為：0.04∶5～10∶100，該有機泥漿比重為1.1～1.15，粘度21～23s，混凝土充盈系數(shù)1.25～1.3之間，施工結(jié)束后對樁進行了鉆芯試驗，根據(jù)試驗取芯觀測孔底的塌孔現(xiàn)象表明，孔壁不塌孔，孔底無沉渣。
參見附圖1所示，該有機泥漿的制作步驟為：
步驟一、樁位定位，旋挖鉆機就位、預(yù)鉆孔，埋設(shè)護筒；
步驟二、繼續(xù)鉆進，旋挖至一定深度至不塌孔為止；
步驟三、往鉆孔內(nèi)先加入一定量的水，再加入紅粘土，下放鉆桿進行充分混合攪拌，直至形成渾水；
步驟四、再往攪拌好的渾水里，均勻的加入陰離子聚丙烯酰胺，邊加邊進行充分?jǐn)嚢?，形成符合配比的有機泥漿；
步驟五、采用泥漿粘度計、比重計和含砂率計等進行有機泥漿的質(zhì)量檢驗；
步驟六、有機泥漿達到要求后，下放鉆機鉆桿進行砂層、卵石層等易塌孔層鉆進。
通過實際工程施工表明，采用本發(fā)明所述的有機泥漿能起到很好的護壁作用，其取材方便、粘性土用量大大減少，造漿容易、速度快，經(jīng)濟成本低；孔內(nèi)造漿，減少了泥漿池使用；跑漿少，節(jié)約了水的使用量；鉆孔出土、出渣含泥量低，能快速晾干，且晾干后不用外運，可以直接做為場區(qū)的回填材料使用；沉渣清理徹底,能滿足樁身完整性要求。