李繼斌 黃愛軍

【摘 要】非開挖施工中，因?yàn)槠涫┕ぬ攸c(diǎn)和工程地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)泥漿有特殊的要求：1.良好的流變性能，保證有較強(qiáng)的攜鉆屑能力；2.優(yōu)良的潤(rùn)滑性能，降低摩擦阻力，提高施工效率，防止卡鉆；3.較強(qiáng)的護(hù)壁作用，能在鉆孔壁形成一定力學(xué)強(qiáng)度的泥皮，防止泥漿漏失，維護(hù)孔壁穩(wěn)定。本文結(jié)合非開挖施工的特點(diǎn)，分析了非開挖施工中的泥漿問題，并給出了處理對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】非開挖 泥漿 潤(rùn)滑 泥餅

【中圖分類號(hào)】TE927 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0240-01

1 非開挖施工的特點(diǎn)

非開挖技術(shù)是指在不開挖地表的條件下探測(cè)、檢查、修復(fù)、更換和鋪設(shè)各種地下設(shè)施（主要包括各種管線）1、它的主要施工技術(shù)有：水平定向鉆進(jìn)技術(shù)（HofizontalDirectionalDrilling）即HDD技術(shù)；2、頂管和夯管技術(shù)、微型隧道技術(shù)、以及爆管法和裂管法等管線修復(fù)技術(shù)。

非開挖施工技術(shù)大多應(yīng)用于各種管線穿越河流、鐵路、公路、建筑物、構(gòu)筑物等場(chǎng)合。因?yàn)槠涫┕さ攸c(diǎn)的緣故，所穿越地層大多為粘土、粉土、沙土、以及淤泥和砂層等軟弱地層，因此對(duì)泥漿有著許多特殊的要求，而且非開挖施工經(jīng)常在城市和河流附近進(jìn)行，又有一些特別要求，如：不影響交通、綠地，不污染水域和土壤，噪音小、施工迅速等。

2 對(duì)泥漿的特殊要求

非開挖技術(shù)因?yàn)槠涫┕さ攸c(diǎn)的緣故，所穿越地層大多為粘土、粉土、沙土、以及淤泥和砂層等軟弱地層，因此對(duì)泥漿有著許多特殊的要求：

（1）良好的流變性，保證有較強(qiáng)的攜帶鉆屑的能力；

（2）泥漿有較低的摩擦系數(shù)，良好的潤(rùn)滑性能；

（3）有較強(qiáng)的護(hù)壁作用，在孔壁形成一定力學(xué)強(qiáng)度的泥皮，維護(hù)孔壁穩(wěn)定，防止泥漿漏失。

3 泥漿的攜鉆屑能力

在非開挖施工中，泥漿最主要的作用就是攜帶鉆進(jìn)過程中的鉆屑，因?yàn)榉情_挖施工中多為水平孔，因此要求泥漿有較強(qiáng)的攜帶鉆屑的能力，防止鉆孔過程中鉆屑沉積在鉆孔中形成鉆屑床，造成卡鉆及擴(kuò)孔回拖困難等孔內(nèi)事故。

目前，非開挖施工中泥漿體系主要有兩種，一種是在粘土地層中，清水鉆進(jìn)，地層粘土自造漿；另一種是在粉土、沙土地層中使用水基泥漿，其基本配方為：清水加3%～6%的鈉基膨潤(rùn)土。前一種做法是不合理的，因?yàn)榍逅@進(jìn)，泥漿性能不易控制，在開始鉆進(jìn)時(shí)，地層自然造漿，泥漿粘度小，井壁周圍的粘土很容易進(jìn)入泥漿中，引起井壁侵蝕，造成井壁不穩(wěn)定；當(dāng)鉆進(jìn)一段時(shí)間后，泥漿粘度又會(huì)變的很大，增大了鉆具與井壁的摩擦力，加大了能量損耗，而且容易形成較厚的泥餅，容易引起粘附卡鉆。

因此，非開挖施工中，一定要根據(jù)地層選用一種合適的泥漿體系，泥漿要有良好的流變性能，如：在粘土、粉土地層時(shí)，泥漿馬氏漏斗粘度控制在60～65s，在沙土、砂層時(shí)，粘度可適當(dāng)大一些，因?yàn)樯车[顆粒較大，密度較重，需要更強(qiáng)的懸浮泥漿體系。而且，在不同階段，泥漿體系也要及時(shí)調(diào)整，如：在預(yù)擴(kuò)孔和回拖階段泥漿粘度要提高5～10s。

主要使用的處理劑：

（1）鈉基膨潤(rùn)土

鈉基膨潤(rùn)土我們可以直接使用石油系統(tǒng)和地礦系統(tǒng)的鉆井用膨潤(rùn)土，只是要注意在使用前，應(yīng)該先做實(shí)驗(yàn)，確定在特定地層的最優(yōu)加量。不同的膨潤(rùn)土，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、成分和加工工藝不同，有不同的造漿率和泥漿性能，因此要特別注意。另外，在使用前，膨潤(rùn)土泥漿要老化一段時(shí)間，因?yàn)榕驖?rùn)土在水中水化和分散需要一定的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間，在石油鉆井標(biāo)準(zhǔn)中要求24小時(shí)，在非開挖實(shí)際工作中可以適當(dāng)減少。

（2）Na-CMC——鈉羧甲基纖維素

鈉羧甲基纖維素是一種常用的泥漿有機(jī)處理劑，它有高粘、中粘、低粘和速溶四種。在泥漿中，主要起增加粘度和降低失水的作用。通常，中粘CMC加量小于0.2%，根據(jù)實(shí)際情況，可以適當(dāng)增加。

（3）HEC——羥乙基纖維素

HEC在泥漿中主要起增加粘度的作用，同時(shí)也有一定的護(hù)壁作用，加少量的HEC可以大幅度的提高泥漿的粘度，根據(jù)HEC型號(hào)的不同，加量小于0.1%。用HEC增粘的泥漿容易被酸、酶或氧化劑降解為碳?xì)浠衔?，沒有明顯毒性，不污染環(huán)境。

4 泥漿的潤(rùn)滑能力

非開挖施工中泥漿的潤(rùn)滑性能至關(guān)重要，比如頂管中，提高泥漿的潤(rùn)滑性能，可以成倍的增加頂管長(zhǎng)度、提高施工效率、縮短施工時(shí)間；在定向鉆施工中，可以降低回拖力，增加回拖距離，降低成本。目前，非開挖施工中，潤(rùn)滑劑使用的還比較少，我們應(yīng)該借鑒石油鉆井中打大位移井和水平井的做法，在泥漿中加入合適的潤(rùn)滑劑，可以大幅度的降低泥漿的摩擦系數(shù)。

在此，我們可以從石油鉆井中借鑒以下潤(rùn)滑劑作為非開挖泥漿中的潤(rùn)滑劑：

（1）植物油基潤(rùn)滑劑、植物油衍生物

這類產(chǎn)品的名稱很多代號(hào)很亂，各個(gè)廠家都用自己的名稱代號(hào)，如：潤(rùn)滑劑RF、MY—1、RT441、磺化油腳DS848、FKl0、T862。其實(shí)這類產(chǎn)品的主要成分為各種表面活性劑和植物油以及一些油脂的下腳料。其加量一般為0.5%～2%，摩擦系數(shù)降低率為40%～60%。因?yàn)檫@類產(chǎn)品的主要成分為植物油，可以在自然環(huán)境中分解，所以比較環(huán)保，推薦使用。

（2）以柴油為基礎(chǔ)油與表面活性劑、有機(jī)物的混合物

這類產(chǎn)品的種類和名稱也比較多，如乳化渣油RH9051、RH-525、RH-3、FRH、改性柴油、6401、RT931。其主要成分為柴油、表面活性劑、礦物油等，加量一般為0.3%～2%，摩擦系數(shù)降低率為40%～70%。這類產(chǎn)品存在一定的污染問題，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。

（3）固體潤(rùn)滑劑（含塑料小球、玻璃小球等）

固體潤(rùn)滑劑的粒徑一般為10～50目，根據(jù)需要有一定的粒徑分布，加量一般為3%～6%。固體潤(rùn)滑劑的特點(diǎn)是：a它粘附在井壁上能將鉆具與孔壁之間的面接觸轉(zhuǎn)化為點(diǎn)接觸，減少接觸面，降低摩擦系數(shù)；b固體潤(rùn)滑劑能有效地降低泥餅的粘附系數(shù)；且固體潤(rùn)滑劑的粒徑較大時(shí)，降摩阻的效果較好；隨著加量增大，降摩阻的效果亦愈好；c塑料小球，玻璃小球在一定條件下可以回收，重復(fù)使用，不污染環(huán)境。

5 泥漿的護(hù)壁能力

非開挖施工中，泥漿的另一重要作用就是，在孔壁形成一定力學(xué)強(qiáng)度的泥皮，維護(hù)孔壁穩(wěn)定，防止泥漿漏失，尤其在一些松散地層和易坍塌地層，這個(gè)問題更為重要。根據(jù)非開挖施工的特點(diǎn)，目前使用的護(hù)壁堵漏材料主要有：

（1）化學(xué)漿液堵漏材料，如：脲醛樹脂、丙烯酰胺、水玻璃、硅酸鹽和各種合成乳膠。這類化學(xué)材料注入不穩(wěn)定地層，形成凝膠，可以封堵漏失通道，提高孔壁的力學(xué)穩(wěn)定性。

這類漿液的特點(diǎn)是：凝結(jié)時(shí)間可以自由調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)固化，滲透性和流動(dòng)性好，漿液可以固化，價(jià)格較貴。

（2）無機(jī)凝膠物質(zhì)堵漏材料，如：各種水泥漿及水泥混合漿液。在非開挖施工中，當(dāng)遇到流沙層或比較嚴(yán)重的漏失地層時(shí)，可以采用這種方法堵漏。

6 結(jié) 論

本文分析了非開挖施工的特點(diǎn)和一些常見的泥漿問題，并根據(jù)具體情況給出了具體的處理對(duì)策，在非開挖施工中，關(guān)于泥漿問題，我們要注意：

（1）用鈉基膨潤(rùn)土造漿，保持泥漿有合適的流變性，有較強(qiáng)的攜帶鉆屑的能力，必要時(shí)加入適量的CMC和HEC；

（2）在泥漿中加入合適的潤(rùn)滑劑，使泥漿有良好的潤(rùn)滑性能，這樣可以大幅度提高施工效率，降低施工成本；

（3）遇到復(fù)雜地層和易漏失地層時(shí)，要用一些護(hù)壁材料和堵漏材料，使泥漿在孔壁形成一定力學(xué)強(qiáng)度的泥皮，維護(hù)孔壁穩(wěn)定，防止泥漿漏失。

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