可利尔化学泥浆材料在工程中的实际应用

可利尔化学泥浆材料在工程中的实际应用

刘道评

水利部长江水利委员会陆水枢纽工程局，湖北省武汉市 430000

摘要：本文讨论了在场地狭窄地带，使用可利尔化学泥浆代替传统膨润土，在钻孔灌注桩泥浆护壁时的应用，不仅节约场地、节约成本，而且加快了工程施工进度。

前言

泥浆材料在保证工程顺利施工，保证施工质量方面起到举足轻重的作用。不过泥浆在施工中的作用大同小异，其主要作用就是护壁。对于不同的地质条件，不同的施工工序中也附带需要，诸如：润滑、冷却、絮凝，控制沉渣等作用。

一、工程中常用的护壁泥浆材料有原土造浆和制备泥浆

原土造浆多用于土质条件好的土层，如黄粘土；而制备泥浆多应用于不适用原土造浆的土层中，如砂性土。制备泥浆材料主要有膨润土以及化学泥浆材料等。

东湖低排泵站新建工程是武汉经济技术开发区东湖水系排涝体系建设的重要组成部分及骨干工程。基坑北侧紧邻钢材市场，基坑底边线距离旁边3层办公楼最近约10m，距离1层房屋仅5m，东侧与长江干堤堤顶中心线间距约60m；南侧紧邻现有东风闸进水渠和拟建箱涵，西侧与现有东风闸进水渠道连通。该泵站共装机6台，单机流量15m3/s，单机功率为1800kw,为大（2）型泵站，工期为18个月。

经统计基坑支护灌注桩总数为706根，单根桩长20~40m之间。因工程多是砂壤性土，粘粒含量低，不适合采用原土造浆。以往膨润土泥浆传统工艺在施工前一个重要准备工作就是造浆。造浆需开挖造浆池，一般情况下造浆池占地面积大约50~100m²左右，100立方米的水需要5到10吨膨润土，需要多名工人一天时间才可以调制好一池浆液。东湖低排泵站新建工程如采用传统方法将加大工程施工难度及工程施工工期，导致施工成本偏高，经济效益较低。

为解决上述问题，我们学习探讨最新技术知识，对现有灌注桩施工技术进行提高和改进，选择采用可利尔化学泥浆护壁钻孔灌注桩施工，取得明显的社会效益和经济效益。

二、可利尔化学泥浆的使用

可利尔化学泥浆是化学泥浆材料的一种，它是郑州可利尔泥浆科技有限公司生产的一种化学泥浆材料，使用可利尔化学泥浆，对工程现场环境不造成任何污染，且施工工艺简单。

该技术于特点主要表现在：可利尔化学泥浆用量极少，100立方米的水池加入50公斤左右即可形成良好的浆液，添加量为万分之五左右。只要有水就可以开钻，这是一个突破。可利尔化学泥浆添加极为方便，可在10秒内溶解，几分钟即可达到极高的粘度值。在施工时可以把可利尔泥浆粉顺着喷射的水流冲入孔内，即可形成良好的护壁浆液。

可利尔化学泥浆形成的浆液可以循环重复利用。在随后的施工使用过程中根据粘度损失情况进行适当添加，砂层地质粘度损失相对较大，这是因为有效成分渗透形成良好护壁效果。而在非砂层地质施工粘度损失相对较小，相对添加量就会少些。使用可利尔化学泥浆，建议使用双底捞砂钻具为好，同时在进入砂层时要遵循三慢原则以保证护壁效果。在施工时，基本无需打理泥浆池子，特别适合场地狭窄、局限的区域桩基施工。

我们通过逐次添加可利尔泥浆粉，实验出50~80立方米水，加入25公斤可利尔泥浆粉，所得出来的稠度最好。

三、通过东湖低排泵站新建工程采用可利尔泥浆护壁钻孔灌注桩，我们发现有如下发明和创新点：

1）与膨润土泥浆相比配置非常简单

膨润土泥浆护壁工艺至少需在施工前两天进行泥浆制备工作，对泥浆的黏度、比重等进行调整，在制备过程中需采用搅拌机不间断搅拌；可利尔化学泥浆只需在施工前制备，在泥浆池中或直接向钻孔中放水的同时加入可利尔化学泥浆搅拌均匀即可施工。

2）沉渣少、成孔快

膨润土泥浆施工工艺为泥浆包裹钻孔渣土，使渣土随泥浆置换排出，旋挖钻孔桩施工因成孔较快，在成孔后泥浆中存在较多钻渣，进行钢筋笼下放和导管安装过程中泥浆无法循环，需进行二次清孔工作，加大了钻孔灌注桩成桩时间。而可利尔化学泥浆主要由高分子聚合物水解后形成。由于泥浆聚合物分子量一般高达2000万以上，水解后分子链扩散并会与其他分子链重新连接，形成较为黏稠的近似糊状的泥浆，能够最大限度地粘住并沉淀钻屑，因此在孔桩成孔的过程中，钻渣会随着开挖进度不断沉淀，成孔后沉渣较小，避免了二次清孔情况，有效的提高了成桩进度。根据现场实际情况，在基坑支护钻孔灌注桩施工过程中，成孔后至混凝土浇筑开始之间的时间空隙至少为60min，一般情况下不需要进行二次清孔可直接进行混凝土灌注。而膨润土泥浆在基坑支护钻孔灌注桩成孔后的钢筋笼和导管安装期间，不可避免的产生大量沉渣，在混凝土灌注前必须进行二次清孔。通过对比发现，钻孔成型30min后，采用膨润土泥浆护壁的沉渣厚度在8~10cm左右，而采用可利尔化学泥浆护壁的沉渣厚度在5~6cm左右。钻孔成型150min后，采用膨润土泥浆护壁的沉渣厚度高达28~30cm左右，而采用可利尔化学泥浆护壁的沉渣厚度在9~10cm左右。

3）废浆少，可循环性强

膨润土泥浆在进行钻孔过程中泥浆里会不断的掺入砂、土等钻渣，当泥浆中的钻渣含量超过要求时，泥浆的黏度就会大大削减，导致废浆产生，因此膨润土泥浆在施工过程中需定期对钻孔产生的废浆进行清运处理，避免影响环境；而可利尔化学泥浆主要由高分子聚合物水解后形成的分子链最大限度地粘住并沉淀钻屑，随着钻机钻孔时被排出，浆液中的钻渣含量很少，避免了废浆的产生，可重复循环利用。

4）对环境影响小

可利尔化学泥浆无毒、易于降解，不会对环境造成污染。通过现场实际施工，可利尔化学泥浆在钻进时，使钻渣更快速的凝结，并随钻头一起被挖出，表现为钻渣表面糊状黏结物，在渣土晒干后，糊状黏结物消失。钻孔灌注桩施工完成后，泥浆池中剩余浆液在排放前可用低浓度的NaCl或者NaOH溶液进行处理产生化学反应，可保证泥浆的充分氧化，处理过后的溶液是环保无害的。

5）优化施工流程、减少施工时间

膨润土泥浆钻孔在施工过程中因等待时间较长会多出一道施工工序，此工序加大了人工成本，延长了施工时间。可利尔化学泥浆在成孔后沉渣情况较稳定，无需增加二次清孔工序，较膨润土泥浆施工减少了人工成本，有效地加快了施工进度。膨润土泥浆钻孔在施工中会不断产生废浆，现场需及时对废弃泥浆进行清运，增加了运输和处理成本。可利尔化学泥浆在施工中不会产生废浆，无需进行废浆处理。

四、利用可利尔化学泥浆护壁工艺，我们发现成本比膨润土泥浆护壁工艺节约许多，主要表现在：

1）可利尔化学泥浆用量少

同一大小泥浆池，添加50公斤可利尔化学泥浆，需要人民币约800元；而添加膨润土则需要5-8吨，需要成本约3000元。

2）沉渣程度

使用可利尔化学泥浆沉渣少，无需二次清孔，极大提高成桩速度，从而提高施工效益。使用膨润土需要二次清孔，一般需要2个小时清孔，电费及人工费约需要100元。

3）可利尔化学泥浆造浆方便

可利尔化学泥浆造浆仅需一名工人，工资约200元；膨润土造浆需要三名工人，工资约600元。

4）使用可利尔化学泥浆无需清理泥浆池

可利尔化学泥浆液可重复利用，根据粘度损失情况进行补加；使用膨润土需定期清理泥浆池，浆液中含砂率高，清理泥浆池需要2个小时，费用约200元，同样根据粘度损失情况需进行补加。

项目开工以来，通过可利尔化学泥浆施工技术的应用，实际节约人力1400人次。节约成本约300万元，而且减少了工期。同时也响应了国家倡导的“绿水青山就是金山银山”的理念，经济效益和社会效益都是显而易见的。

参考文献：

1、常建军《可利尔化学泥浆使用介绍以及举例说明》-百度文库-专业资料-工程科技，2016-3-12

2、中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工规范》GB51004-2015

2