冻结土层中桩基成孔用泥浆性能试验分析.pdf

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1、142低温建筑技术2014年第9期(总第195期)冻结土层中桩基成孔用泥浆性能试验分析郝延周(河南城建学院土木工程学院。河南平顶山467036)【摘要】冻结土层在我国分布广泛，在其中进行桩基成孔最主要的技术就是循环泥浆液的抗冻性，为了使低温环境中泥浆保持正常的性能，通过试验分析得出抗低温介质乙二醇、氯化钠以及乙二醇和氯化钠混合物在低温条件下的抗低温性能。将低温介质加入常温状态的泥浆配方中进行试验，分析试验成果得到最优的抗低温泥浆配方应用于冻结土层的桩基础施工中。工程应用表明所得泥浆配方能够在一8℃环境中保持良好的性能。【关键词】冻结土层；桩基；抗低温介质；泥浆性

2、能【中图分类号】TU475．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)139—0142—03抗低温泥浆是土层冻结状态下进行桩基成孔所1．2抗低温泥浆试验方案需的泥浆技术，其关键技术就是在低温状态下泥浆能抗低温泥浆试验将分两个步骤进行。第一步为够保持正常性能。抗低温泥浆是确保在低温条件下能正常钻进、避免事故的一个重要因素。在低温条件抗低温介质的优选试验；第二步为抗低温泥浆体系的低温试验。抗低温介质的优选试验中，分别把不同质下，泥浆要有良好的流变特性、护壁能力和防塌能力，量分数的抗低温介质放入冰柜降温，得出最佳抗低温从而有效的悬浮岩土屑和维持井壁稳

3、定。介质。低温试验中将优选出的不同质量分数的抗低1抗低温泥浆试验方法1．1常温下泥浆液各组分选择温介质分别加入选出的泥浆配方中，并放入冰柜中降温，在各个温度状态下观察泥浆的凝固点温度，并将在冻结低温环境中，不分散低固相泥浆中加入抗低温状态的泥浆液迅速放入仪器进行试验得出试验低温介质，从而降低泥浆的冰点，使其在低温环境中数据，再对试验数据进行分析，得出最佳泥浆配方。保持流变性，正常发挥泥浆性能。初选乙二醇和氯化试验方法采用正交试验法。钠作为抗低温介质。2抗低温介质的低温试验在冻结土体中钻孔除泥浆的抗低温外，还需要考2．1试验及数据分析虑泥浆对孔壁稳定性的影响，泥浆

4、携带钻屑的能力以分别配制浓度分别为5％、10％、15％、20％、及其他性能等。常温状态下用泥浆成分见表1。25％、30％、35％的乙二醇溶液、氯化钠溶液各100ml表1优选配方各项成分加量(常温20％配制)，降温设备选取冰柜(-36％)。分别对乙二醇溶液、氯化钠溶液、乙二醇溶液中加入5％的氯化钠溶液混合溶液和氯化钠溶液中加入5％乙二醇溶液进行低温试验。试验结果见表2。表2不同溶液不同浓度时的凝固点统计从表中试验数据可以看出，当开启冰柜开始致冷10％的乙二醇溶液开始发生凝固，温度降低到温度降低到-4．1℃时，浓度为5％的乙二醇溶液开始一23．8℃时35％的乙二醇溶

5、液开始冻结。当温度降发生凝固，其余溶液均为液体，继续降温至一7．3℃时，低到一3．9℃时，5％浓度的氯化钠溶液就开始发生凝郝延周：冻结土层中桩基成孔用泥浆性能试验分析143固，其余溶液均为液体，当温度降到一7．5qC时10％的凝固点比乙二醇中加入5％氯化钠形成的混合物溶液氯化钠溶液开始发生凝固，直到温度降低到一26．2℃的凝固点要低。时35％的氯化钠溶液开始冻结。浓度，％当温度降低到一5．4℃时，5％乙二醇和5％氯化5152535+5％钠混合物溶液开始发生凝固，其余混合物溶液均为液0体，继续降温至一11．O'tC时，10％乙二醇和5％氯化钠一10混合物溶液开始发

6、生凝固，直到温度降低到一26．I℃《晤时35％乙二醇和5％氯化钠混合物溶液才开始冻结。-20从试验中可以明显的得到在不同质量分数的乙二醇溶液中加入5％的氯化钠溶液时，混合溶液整体的凝固点有所降低。图2不同浓度c2l{602+5％NaCL~NaCL+5％C2H6O2的凝固点当温度降低到一5．1c【=时，5％氯化钠和5％乙二醇混合物溶液开始发生凝固，其余混合物溶液均为液2．2试验小结体，继续降温到一11．5"13时10％氯化钠和5％乙二醇根据以上四组试验，考虑人工冻结温度一10℃，混合物溶液开始发生凝固，直到温度降低到一28．6℃15％的乙二醇、15％的氯化钠、5％

7、氯化钠和10％乙二时35％氯化钠和5％乙二醇混合物溶液才开始冻结。醇混合物、5％乙二醇和10％氯化钠混合物四种抗低从试验中可以明显的看出在不同质量分数的氯化钠温介质均符合低温条件要求。从经济条件上考虑，氯溶液中加入5％的乙二醇溶液时，混合溶液整体的凝化钠价格比较便宜、来源比较广泛。因此，选取15％固点有所降低。的氯化钠、5％氯化钠和10％乙二醇混合物、5％乙二分别对比乙二醇和氯化钠溶液不同浓度时的试醇和10％氯化钠混合物三种抗低温介质来研究。验数据，乙二醇中加入5％氯化钠形成的混合物溶液3抗低温泥浆液的低温试验和氯化钠中加入5％乙二醇形成的混合物溶液的试验3．1

8、试验过程数据，见图1和图