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典型沙质地层特征及分类

沙质地层在全国广泛分布，在河流及河流两岸地区分布最多。以下举例说明典型沙质地层特征及分类。
1、纯沙质地层：沙质地层含沙量90%以上，如辽河、南昌红谷开发区。沙中不含泥质，沙直接可用作建筑材料。
2、沙质粉土地层：黄河下游地区，从洛阳、郑州、开封、濮阳、滨州至东营。广泛分布，而且分布均匀 。上部粉土含沙，下部是细沙、粉细沙含粉土。
3、细沙粉细沙地层：细沙粉细沙在水位以下被扰动后流动，常称流沙，在地震作用下液化。以长江中下游地区广泛分布，武汉市汉口地区，上海崇明岛，上海市长江河古河道带，钱塘出海口杭州市地区，马颊河中下游地区。
4、粗沙中粗沙及沙卵石地层：广泛分布于长江中上游及各支流地区，如湘江、资水、乌江、嘉陵江、涪江、沱江、泯江流域。成都平原地区上部为沙质粘土地层，中部为粗沙中粗沙地层，下部为沙卵石地层。
5、含泥质重的沙质地层：珠江三角洲地区，沙层中均含泥质，沙中含泥质量20%-95%，贑江上的南昌开发区沙质地层，沙层中含红黄色泥质15%-40%，远看似黄土，近看才是沙。
砾粒粗沙地层：常见山间小平原地区，河流发源地区，沙粒被洪水搬运距离短，沙粒粒径1-6毫米，沙粒棱角。浙江永康地区，安吉地区，江西修水地区有分布。砾粒粗沙地层往往伴有砾石或卵石，或者下部是沙砾卵石层。
6、石英沙地层：石英沙地层常见于原始花岗岩风化地层，花岗岩地区冲洪积地层。石英沙属于砾粒沙、粗沙、中粗沙，含沙量5%-85%。深圳、惠阳、福州，厦门地区分布较多。
7、粉土地层：粉质粘土地层常见于甘肃兰州市，陕西西安市地区。这些粉质土由风从新疆、甘肃西北部搬运而至。粉土地层干固，吸水量大，消耗泥浆量多，返浆率低，钻孔干固，孔内残留大量的钻屑泥土。
8、戈壁滩中沙质粉土地层：新疆的塔里木、吐鲁番、准葛尔盆地，沙漠地区拥有大量戈壁滩，在戈壁滩残留沙质粉土地层，阿克苏市、吐鲁番市、库车市、石河子市部分地区。
沙质地层对钻孔铺管不良特性：
⑴沙质地层结构松散，成孔困难，易坍孔，地层下沉，路面裂缝下陷。
⑵沙质地层孔隙率高，泥浆消耗量大，泥浆漏失严重，容易形成渗流并扩大管涌，这种情况在穿越河流时最常见。
⑶沙质地层摩阻力大，钻进扭矩大，回拖力大，易磨损钻头钻杆。
⑷沙质地层沉淀吸附力强，且地下水丰富，易析稀泥浆。易造成埋钻埋管事故。
⑸砾粒沙粗沙在泥浆中可流动性差，在钻孔中易形成阻塞，挤压卡埋被铺管。
沙质地层钻孔铺管对泥浆要求：
要求泥浆粘度浓度较高，能乳化沙，悬浮沙，泥浆能使沙流动，携带沙出孔口。泥浆在孔壁形成一层薄泥皮，粘附在孔壁上，防止泥浆漏失，泥浆填满孔道停留孔内，泥浆对孔壁产生压力，稳定孔壁，防止坍孔，地陷，路面裂缝下沉。要求泥浆能消除沙质地层沉淀吸附力。泥浆性能稳定，不被沙和地下水析稀，防止埋钻、卡钻埋管事故发生。要求泥浆减少沙质地层的摩阻力，减少钻进扩孔扭矩和回拖力，润滑钻头钻杆被铺管，延长钻头钻杆寿命，铺管顺暢。
泥浆材料：
泥浆材料种类繁多，只列出沙质地层常用的无毒的在全国各地有货的泥浆材料。
聚炳烯酰胺，简称PAM，白色粉状，高分子材料，分子量为80-1800万，分子量越高，越容易水解，搅拌泥浆质量越好。
⑴羟甲基纤维素，简称CMC，白色粉状，中粘性。羟甲基纤维素钠是在羟甲基纤维素中加入大量碱。纤维素种类多，其他的纤维素用作泥浆效果稍差，有些纤维素用作洗涤或造纸。
植物胶，树叶色粉状，是粘性植物叶烘干研磨制成，属于高分子聚合物，具有粘结性好，吸水性强，膨胀率高，溶解后产生网状粘滞。
⑵钻液宝，白色，浓缩液体，高分子聚合物。帮手，乳白色浓缩液体，钻液宝，帮手属于进口泥浆材料，质量好，价格高。
⑶工业纯碱（NaCO2）。
⑷澎润土粉，全国各地生产的澎润土粉都能用。钙土可用，加碱的钠土可用，非开挖专用土可用，进口土可用，当地黄泥浆，黏性粘土泥浆也可用。
泥浆配方：
聚炳烯酰胺+羟甲基纤维素+纯碱；
聚炳烯酰胺+羟甲基纤维素+钻液宝+纯碱；
聚炳烯酰胺+羟甲基纤维素+帮手+纯碱；
钻液宝+帮手+纯碱；
聚炳烯酰胺+羟甲基纤维素+纯碱+澎润土粉；
聚炳烯酰胺+羟甲基纤维素+钻液宝+纯碱+澎润土粉；
钻液宝+帮手+纯碱+澎润土粉；
植物胶+纯碱+澎润土粉；
聚炳烯酰胺+羟甲纤维素+纯碱+黄泥浆；
泥浆搅拌：
泥浆可搅拌成无固相泥浆和固相泥浆，无固相泥浆亦称化学泥浆，固相泥浆可分低固相泥浆，高固相泥浆。泥浆材料用量很难用一个公式来计算，是因为钻孔、扩孔铺管的不确定因素太多。要根据沙层特性来调剂搅拌泥浆，泥浆配方比例相差太大，不能按一个固定的配方比例来搅拌泥浆。
⑴聚炳烯酰胺必须经水解成胶水后方可搅拌泥浆，水解时间1-24小时，聚炳烯酰胺不能直接加入搅拌箱内搅拌，这样效果不好， 甚至会沉淀泥浆。对于受潮结成块状的聚炳烯酰胺，用热水煮化成胶水后方可用。聚炳烯酰胺不能单独加入泥浆内，要与羟甲基纤维素或其他泥浆材料混合加入，泥浆性能才优。聚炳烯酰胺加量越多，泥浆越稠，泥浆流动性降低，泵吸困难。
⑵羟甲基纤维素水溶性好，搅拌泥浆时可直接从漏斗内加入搅拌箱内搅拌。羟甲基纤维素与澎润土粉搅拌泥浆就能对付粉质粘土层，沙质粉土层，含泥质细沙地层钻孔。羟甲基纤维主要功能是乳化和悬浮沙。
⑶植物胶必须水解浸泡成胶水后方可加入搅拌箱内搅拌泥浆，水解方法要正确，防止结块而浪费。植物胶乳化悬浮护壁能力强，用植物胶搅拌的泥浆不仅能对付沙质地层，还能对付有承压水的沙卵石地层。植物胶能与聚炳烯酰胺、羟甲基纤维素混合搅拌泥浆。植物胶价格低，是一种优质廉价的泥浆材料。
⑷钻液宝、帮手即可单独与澎润土粉搅拌成泥浆，就能对付沙质地层钻孔铺管，也可以混合与澎润土粉搅拌泥浆。它们同聚炳烯酰胺、羟甲基纤维素混合与澎润土粉搅拌成泥浆效果更佳，而且成本也下降。
⑸搅拌泥浆时必须加纯碱，泥浆PH值达到8即可以，超8至9、10也行，多加碱，泥浆会变浓些，成本也增加了。用食用碱搅拌泥浆效果稍差，不能用烧碱搅拌泥浆，烧碱会降低泥浆粘度，烧碱可用于黏性粘土地层钻孔。
⑹就地取材，用黄泥浆、黏土泥浆来代替澎润土是可行的，搅拌泥浆性能不会降低，而且能节省开支，降低施工成本。
⑺返出孔口的泥浆可以回收循环利用，但必须沉淀除沙，泥浆含沙会加速泥浆泵磨损。回收的泥浆要重作搅拌才能用。
泥浆搅拌设备
国产和进口设备种类规格多，搅拌泥浆对机器的要求是，射流速度和压力较高，泥浆原料粉末进入搅拌箱内彻底分散，搅拌泥浆效果好。水流冲底，循环畅通无阻塞，直观触摸泥浆方便。机器运行稳定，故障率低。
泥浆搅拌实例
以2米3搅拌机为例，加水2米3，启动搅拌机，水循环搅拌，从漏斗加入纯碱0.6Kg，澎润土粉40Kg，羟甲基纤维素0.4Kg。聚炳烯酰胺胶水80升直接加入搅拌箱内。搅拌2-3分钟即可用。也可以加入一小杯钻液宝或帮手。根据沙质地层的特性，漏斗测试粘度达到18-45S用于钻孔铺管。大口径钻孔，深长钻孔取粘度值25-65S，可作现场试验，用桶取泥浆30升，取钻孔中沙和水15升，混合搅拌，沙被乳化悬浮，放30分钟，沙不沉淀或沉淀速度慢即可。钻进扩孔时，观察沙是否随泥浆大量返出孔口，是，说明泥浆质量达到要求。否则，再适量加料。