泥浆的主要指标有: 泥浆比重、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度和稳定性。泥浆的各项性能指标对地层的破裂压力、坍塌压力有很大的影响。通过改变泥浆的性能指标来改变泥浆对地层相互作用的结果，从而增加施工的安全系数，解决复杂地层钻进的技术难题。
【关键词】泥浆；比重；粘度；钻孔灌注桩
在高层建筑工程中，钻孔灌注桩的施工尤为重要。钻孔施工中的安全问题和技术问题主要表现在缩径、超径、松散坍塌等孔壁失稳现象。而这些现象的产生都与泥浆的性能有很大的关系，泥浆的各项性能指标对地层的
破裂压力、坍塌压力有很大的影响。通过改变泥浆的性能指标来改变泥浆对地层相互作用的结果，从而增加施工的安全系数，解决复杂地层钻进的技术难题。
孔壁失稳过程首先是一个泥质岩层和黏土矿物水化膨胀的过程。地层中的泥质成分及其黏土矿物在地层压力、水平地应力、地层流体等作用下, 处于相对平衡状态。而一旦被钻开, 泥浆与地层开始接触, 地层岩石应承受的
各种压力会发生变化。黏土矿物表面遇水, 产生水化膨胀, 造成强度降低。其失稳的主要形式为剥落、掉块、坍塌、缩径、超径等。有因钻孔缩径造成卡钻，也有因泥浆质量不好造成坍孔。
防止孔壁坍塌，需要泥浆液柱的有效支撑；防止孔壁缩径、超径, 需要最大可能地降低泥浆的失水量。在泥浆与地层接触产生滤失后, 在孔壁上形成的低渗透薄而韧的泥皮与地层隔离, 阻止泥浆内的自由水向地层渗透, 使地
层的水敏、水化速度减慢。根据分析, 可以通过对泥浆添加一些造浆材料、化学处理剂等对现有泥浆体系的技术性能指标进行改良, 从而达到抑制水敏、水化, 防止坍塌、掉块、孔壁失稳的目的。
一、泥浆的主要性能及配制
1. 泥浆的主要性能指标
1.1 比重
泥浆的比重越大，对孔壁的静压力就越大，对孔壁的稳定越有利。泥浆比重的大小决定于泥浆中固相含量和固相的比重, 其次与泥浆液中可溶性盐的数量有关。但是，比重过大的泥浆，其失水量亦大，孔壁泥皮增厚增
加泥浆消耗，加大钻具磨损，加大清孔、灌注砼的难度，降低钻进速度。
1.2 粘度
泥浆的粘度越大，悬浮钻渣的能力越强，护壁的能力也越强，泥浆产生的孔壁泥皮厚，孔壁稳定，但易“粘钻”，影响钻进速度，增加泥浆净化难度。一般地层泥浆粘度以 16～22s 为宜，松散宜塌地层以 19～28s 为宜。
1.3 含砂率
泥浆含砂率大时，会降低粘度，增加沉淀，容易磨损泥浆泵和水管摇头、钻锥等机具；停钻时易造成埋钻、卡钻事故。常采用 LNH 型泥浆含砂量测定器测量：泥浆中不能通过 200 号筛网（相当于直径大于 0.75mm）
砂子体积的百分比为泥浆含砂率。
1.4 失水率
失水率小的泥浆有利于护壁；失水率过大的泥浆形成孔壁泥皮过厚，使钻孔直径缩小甚至坍孔。
1.5 稳定性
高质量的泥浆要求有稳定性性能指标。高级泥浆的稳定性要小于 0.03。
2. 泥浆的配制
为达到以上要求，在灌注桩施工过程中，应根据现场的施工条件和地基地质情况，配制出相应的护壁泥浆。因此，护壁泥浆必须具有稳定的性质，在密度、粘滞度、沉淀量等方面与桩孔周围的土质相适应，同时，还应
有很好的造膜性，能形成一定厚度的泥膜。为了使泥浆具有良好的性能，还需耍加入一些处理剂，以调整其性能指标。
2.1 粘土
粘土是组成泥浆的基本材料，其组成成分比较复杂，不同批次粘土间的成分差异也较大。成浆选用的粘土应具备以下特征：具有较强的抗剪性，干裂破碎时能形成坚固的尖锐边棱，即使是小块也不易用手捏开；半湿的
粘土用小刀切开时，其切面光亮平滑且细腻, 颜色稍深，有油脂光泽；用水浸湿后手指捏搓时有粘性，滑腻，韧性好，加水揉合可搓捏成细长的泥条；干燥时易断裂，在水中易膨胀。为保证泥浆质量，近年来天然粘土已很
少使用，多采用商品膨润土制浆。
2.2 水
在配制泥浆过程中，通常对水的用量控制比较严格，而忽视了水质方面的要求，多是就近就便取水。其实，当使用含有大量盐类的地下水或其他超标工业污染水时，会明显改变泥浆性能而呈现出非理想状态。一般来
说，施工中取用自来水是最安全的，如果钠离子和钙离子浓度较高时，可在泥浆中加入粘土分离剂和使用盐的处理剂。
2.3 其它处理剂
为了更好地适应地层状态和施工条件，在配制泥浆时，当通过增减粘土量不能满足要求时，可在泥浆中加入相应的泥浆处理剂。施工中常用的处理剂主要有：
①纯碱 (Na2CO3)。可提高泥浆粘度, 降低含砂量和失水量。
②重晶石粉 (BaSO4)。可提高泥浆比重。
③羧钾基纤维素钠 (Na～CMC)。可提高粘滞度，减少失水量，并可使孔壁泥膜变薄。
④水解聚丙烯酰胺 (PHP)。可以增加絮凝作用，降低失水量和提高粘滞度。
在检测泥浆的质量时，要注意控制好漏斗粘度、密度、含砂率等方面的指标。
2.4 配制要点
配制泥浆时，要掌握以下几个要点：
①用普通的天然粘土配制泥浆时，配制前要事先将粘土浸泡在水中进行预水化处理，预水化时间可根据粘土质量而定，—般不得少于浸泡 8h。
②在用浸泡好的粘土按配比设计中的土量加水搅拌时，由于搅拌时间不可能很长，粘土颗粒短时间内难以充分水化分散，因此要将所搅拌出来的新泥浆集中存放在储浆池里进行 24 h 以上陈化处理，陈化处理后的泥
浆，其粘滞度和附着力都有明显提高。
③对于高分子处理添加剂, 如 PHP 等，由于这类材料很难溶于水，使用时要先将其配制成低浓度的溶液后再掺加到泥浆中。
④配制泥浆的过程，实际上是选择、调节其性能的过程。这往往不是一次可以完成的，在了解工地土层结构的基础上，需要多次对比调试，经过初选—试用—改性—再应用等环节，逐步达到满意的效果。
二、泥浆的作用
泥浆是钻进过程中的重要环节，有人把泥浆比作钻进的血液，泥浆循环停止，钻进工作就不能进行。泥浆对孔壁的保护是通过泥皮实现的，泥浆在液压作用下浸入土层，在一定范围内泥浆凝胶体粘附在土颗粒上，固定
了土颗粒的相对位置，在孔壁周围形成了较稳定的土层，使土层抗剪强度增加，从而维持了孔壁的稳定性。泥浆的继续渗透使泥浆中的土颗粒逐渐替补了孔壁土层的空隙，从而堵塞了水道，在孔壁形成隔水膜，即泥皮。这
样，泥皮在泥浆的液态静压力和孔壁外的水土压力作用下保持平衡，防止了地下水的渗入和泥浆进一步失水，维持孔壁的平衡稳定。
1. 保护孔壁的作用
在钻孔桩施工中，因为泥浆经过钻机旋转搅动，在离心力的作用下，泥浆被甩落到孔壁上，形成一定厚度的泥皮，加之孔中水头作用，孔壁土面基本上得到封闭，土层中的地下水、承压水很难进入孔中。实践证明，较
大比重的泥浆，护壁效果更佳，但也不是泥浆比重越大越好，泥浆比重过大也会影响钻孔进度。
2. 排渣作用
泥浆的一个基本功能就是将钻头破碎的岩土屑带出钻孔，保持钻进的进行，当临时停止泥浆循环时，泥浆能把钻屑悬浮住，不致很快下沉，防止沉砂卡钻的危险。
3. 清孔作用
一般情况下，成孔后要立即清孔。清孔的目的是为了防止砂粒在孔中沉淀，超过设计规定的沉淀厚度。在钻进过程中，泥浆将钻屑带出，还减少了钻头对钻屑的重复破碎，降低了钻头的磨损。此外，泥浆具有冷却钻头
的作用，延长了钻头寿命。
三、结束语
泥浆作为钻探的一种冲洗液，除起护壁作用外，还具有携带、悬浮与排除岩粉、冷却和润滑钻头、堵漏等功能。泥浆性能好坏直接影响钻进功效和安全生产，泥浆的性能对泥浆作用的发挥有重要的影响，在认清泥浆的
作用和保壁机理的前提下，应合理控制泥浆性能，确保钻孔灌注桩成孔工作顺利进行。
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