浅谈地下连续墙的中泥浆护壁技术

河北交通职业技术学院毕业论文PAGE3目录TOC\o"1-3"\h\u21003目录 132688第一章绪论 1189181.1地下连续墙国内外的发展 1119031.2泥浆的选用 1166311.3研究的背景意义 3273811.4研究的主要内容 387571.5主要技术路线 411918第二章泥浆的组成 4273542.1介绍各组成成分 5160762.1.1泥浆的种类 58032.2泥浆的成分 596112.3泥浆的作用 68249第三章泥浆性能及质量控制指标 7148313.1密度 73153.1.1密度 763973.1.2测定方法 8184223.2粘度 8232323.2.1粘度 9317293.2.2粘度的测定 986153.3失水量与泥皮厚度 1048243.3.1失水量 10239973.3.2测定方法 1044373.4PH值 10109183.4.1酸碱度 11121833.4.2PH值的测定 1198663.5胶体率与稳定性 1118073.5.1胶体率 11208203.5.2稳定性 12151583.6静切力 12161133.6.1静切力 12238893.6.2测定方法 12318533.7含砂率 1329623.7.1含砂率 13182153.7.2含砂率的测定 133594第四章泥浆的制备 14282724.1材料的选择 1421084.2泥浆配合比的确定 15151844.2.1概述 15195494.3材料组成的设计步骤 16223444.3.1原材料试验 1614124.3.2拟定混合料配合比 16128704.3.3泥浆试验 16226094.3.4确定泥浆配合比 16105404.4结合工程实例介绍泥浆配合比的方法 17219744.4.1工程概况 17311264.4.2试验方法及结果 17150504.5泥浆的制备 2113508第五章泥浆的再生处理 2213545.1土渣分离处理 23130045.2污染泥浆的化学再生处理 2432184第六章泥浆系统 24206216.1泥浆系统 25295586.1.1泥浆的制备系统 25220016.1.2泥浆的处理设备 25134546.1.3泥浆循环系统 253966第七章泥浆在施工过程中的检验 27162637.1泥浆质量控制指标 27156977.2泥浆质量恶化的原因 27268707.3在施工过程中泥浆的控制 27191807.3.1新拌制的泥浆 28149927.3.2贮浆池中的泥浆 2878107.3.3被浇筑混凝土置换出来的泥浆 2916322总结 29939参考文献 3021537致谢 31PAGE6第一章绪论1.1地下连续墙国内外的发展地下连续墙是一种科学先进的方法，由于地下连续墙既是用作地下工程的防渗挡土结构墙，又可用作建筑物的承重基础墙，所以地下连续墙已成为地下基础工程的一种基本选择方案。地下连续墙是地面利用专业设备，在泥浆护壁的情况下开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。各墙段顺次施工并连续成整体，形成一条连续的地下墙体称为地下连续墙。地下连续墙于1950年首次应用于意大利实施的两项工程，即Santa.malia大坝（深达40m的防渗墙）以及Venafro附近的储水池引水工程（深达35m的防渗墙）。此后，国外陆续开展了此项技术，日本从1959年引进该项技术，随后广泛应用于建筑物、地铁及市政下水道的基坑开挖支护中，并用作地下室外墙承受上部结构的垂直荷载。美国110层的世界贸易中心大厦地基，地基为河岸阶地，地下埋有码头等构筑物，就采用了地下连续墙。在1976年唐山大地震之后，我国将地下连续墙首次应用在主体结构的是在天津修复某受震灾的岸壁工程中。1977年在上海研制成功了导板抓斗和多头钻成槽机为我国加速开发地下连续墙这一技术起到积极推动作用。1.2泥浆的选用随着科学技术的发展，在地铁隧道建设中地下连续墙的应用以及公路桥梁建设中大孔径桩越来越广泛，大家对成孔的钻机和钻具的变化注意较多，而对钻孔护壁技术研究较少。没有高效可靠的护壁液不能保证大直径钻孔桩穿越极为复杂的覆盖地层时孔壁稳定，也不能提高钻速和确保成孔的质量。1985年湖南省路桥一公司承建广东省九江大桥北岸工程后，为了确保淤泥粉砂地基深孔大直径桩的成孔，先在岸上试钻，结果连续有七根塌孔，试用了很多常规方法都不见成效。最后决定引用南海油田的泥浆技术才使造孔获得成功，穿过40~60m厚的淤泥粉砂层和嵌入花岗岩地层2m的32根直径为250cm大直径桩无一塌孔并无软垫事故，达到了多、快、好、省的目的。监理工程师用地质钻机对广州九江大桥大直径钻孔灌注桩质量钻心检验，证实在油田泥浆中浇灌的混凝土与花岗岩石完全胶结密切，从而油田泥浆从而油田泥浆在公路钻孔桩施工中一炮打响。而后湖南省在湘潭二桥、益阳二桥、安乡桥、和石龟山桥等数十座大桥上都得到推广运用，并都取得无一塌孔的效果。由此看来，为了完善大直径成孔工艺，十分有必要专门来讨论泥浆问题。50年代初钻井泥浆的质量是由低密度固体含量起主要作用的。由于没有降低泥浆固体含量的手段，人们只是用清水和钻机削下的泥沙混入来形成自然泥浆。1958年开始将絮凝剂用于钻井后实现清水钻井。使处理剂（即烧碱、宁丹）后使泥浆中的固体完全絮凝，在地面上清除之后再让清水返回井底，清水钻进只能适用于某些地层和一定深度。经过絮凝的泥浆需要更强的稀释剂和失水剂来有效地控制泥浆的流动性和失水量，因此，木质素磺酸盐和CMC相继出现，使粗分散泥浆迅速发展。1960年生产出高聚物（聚丙烯酰胺），对膨润土泥浆的钻屑具有不同的絮凝能力，能保留精致的造浆黏土而除去劣质钻渣。这种不分散、低固相的优质泥浆，1966年在加拿大西部油田第一次系统地使用取得十分好的成效。1968年，这个油田在3500m深井中有90%使用这种泥浆，取得大面积使用经验。1972年通过总结，发现用不分散、低固相的泥浆比用分散泥浆机械钻速提高17%，钻井费用降低20%。1973年我国九个大油田的124个钻井队共在236口井中使用聚丙烯酰胺泥浆。据1975年统计，机械钻速平均提高20%以上，有的提高达到40%~50%[1]。因此，对于大直径孔的成孔技术而言，在各种方法钻进施工中泥浆起得作用不完全一样，因此对泥浆的性能要求也不同。所以在地下连续墙及大孔径桩的条件下，处理好泥浆护壁技术就显得十分重要；有一套实用的理论指导更是难得的。1.3研究的背景意义泥浆技术：是钻探工艺中常用来处理易坍塌地层，克服孔内不成孔等问题的有效方法，其施工成本低，使用设备简易的一种新型技术。随着社会文明的进步，我国近几年建筑领域出现质的飞跃，城市地铁成为了城市的一大亮点。但由于我国地质复杂，地面和地下水丰富。所以在修建地下铁路等工程时由于地下连续墙既可用作地下工程的防渗挡土结构墙，又可用做建筑物的承重基础墙。故地下连续墙已成为地下基础工程的一个基本选择方案。而在整个地下连续墙施工过程中泥浆护壁技术又是关系到地下连续墙成败的关键工艺。泥浆护壁技术始终是一个困扰施工安全、质量和进度的关键性问题，工程质量在某种程度上就决定于泥浆处理上是否成功。1.4研究的主要内容（１）通过查阅有关地下连续墙的施工方法的文献及结合自身对泥浆护壁技术了解，对泥浆护壁技术进行理论探索与研究。（２）我国幅员辽阔，地质状况千差万别通过查阅不同地区的土质的不同性质及技术指标。经相关试验及理论计算做出相应的泥浆指标，提出代表性的施工配合比。（３）结合实际论述工程施工中泥浆的循环系统及净化系统，使泥浆在施工中更为合理的广泛应用。1.5主要技术路线图1-1技术路线图1-1技术路线泥浆循环、净化系统配合比依据施工配合比施工指导导dao导泥浆技术的不足足足足文献调研工程经验数值模拟及全国土质总结理论分析第二章泥浆的组成2.1介绍各组成成分2.1.1泥浆的种类在各种钻进技术中泥浆起不同作用的情况下，各种施工条件对泥浆的性能有不同的要求，因此泥浆也有不同种类。泥浆的种类有膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC泥浆、盐水泥浆。使用的外加剂有：分散剂、CMC增粘剂、加重剂、防漏剂、盐水泥浆剂等。其中膨润土泥浆的主要成分是蒙脱石等膨润土。聚合物泥浆是指用有机聚合物和各种无机硅酸盐类取代膨润土的泥浆CMC泥浆指采用钠羧甲基纤维素（CMC）作为添加剂的泥浆。盐水泥浆即采用海水或盐水为主的泥浆使用的是在盐水中能膨胀的耐盐性黏土适用于海洋附近的工程。2.2泥浆的成分黏土：应进行物理、化学分析和矿物鉴定，使粘粒含量不大于50%，塑性指数大于20%,含沙量小于5%，二氧化硅与三氧化铝含量的比值宜为3~4。掺合物有分散剂、增粘剂、（CMC）等其配方需经实验确定[2]。由于目前我国泥浆技术还在发展及此项技术的特殊性和施工条件的现状，我国目前使用的泥浆原料和配合比尚未完全定型，高级泥浆的原料一般有：膨润土：分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。前者质量较好。大量用于炼钢、铸造中，钻孔泥浆中用量也很大。膨润土泥浆具有比重低、粘度好，含沙量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力强、钻具转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用水量为水的8%，即8kg膨润土可掺入100kg的水。对于粘土地层，可降低到3~5%。较差的膨润土用量为水的12%左右，细度宜为200~250目膨胀率9~10倍。但由于钠质膨润土易受阳离子的影响，所以对于水中含有大量阳离子或在施工过程中可能产生阳离子污染，宜采用钙质膨润土。使用以前应取样进行泥浆配合比实验。CMC（CarboxyMethylCellulose）全名羧基纤维素。具有使地基表面形成薄膜而使之强化和降低失水量的作用。掺入量一般在0.1%以下。FCl，又称铬铁木质素磺酸钠盐，为分散剂，可改善混杂的土、粉砂、混凝土及盐分等而使稳定液变质的性能可使钻渣聚集而加速沉淀，达到重复使用仍具有高质量性能。掺量为0.1~0.3%。硝基腐植酸钠盐（简称煤碱剂）。它是由褐煤中提炼出来的腐植酸，用硝酸和氢氧化钠处理后的东西。其作用与FCl相似。它具有很强的吸附作用在粘土颗粒表面形成结构性溶剂滑膜，阻止自由水渗透，使失水量降低，但粘度增加。若掺入量少可使粘度不上升，具有部分稀释作用。掺入量与FCl同。碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。它的作用是可使PH值增大，使粘土颗粒进行分散，使粘土表面负电荷增加，为粘土吸收外界的正离子提供了条件，可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量。以上各种掺入剂的用量，最好先作试配，试验其配合液的各项指标是否符合要求[3]。各种掺入剂宜先制成小剂量溶剂，按循环周期均匀加入，并及时测定泥浆指标，防止掺入剂过量。每循环周期比重差不宜超过0.01。（第四章将详细介绍）2.3泥浆的作用普通泥浆是粘土和水的拌合物。在钻孔中，由于泥浆比重大于水的比重。故护筒内同样高的水头泥浆的静水压力比水大。由于静水压力的作用，泥浆可作用在孔壁形成一层泥皮，阻隔空隙渗流，保护孔壁免于坍塌。此外泥浆还有如下作用[1]。（1）能提高钻进速度：使泥浆的密度下降到1.03~1.08密度小对钻头所产生的阻力小，结果使钻速上升，机械效率可提高40%，成孔速度提高20%。（2）延长机械寿命：泥浆循环沉淀净化后，钻头切削的阻力减小，减轻设备的部件磨损。（3）孔径顺直：使用泥浆护壁钻孔由于它固相含量低、泥浆渗漏少，有利孔壁的稳定，使孔壁顺直，扩孔率小。例如：益阳资江二桥14根R400cm/R300cm大直径桩测定混凝土进入量与孔径深度分段校核基本相符。（4）有效防止孔漏和堵漏：由于泥浆密度低、低失水、高矿化、泥浆触变性较强，所以在整个钻孔过程中遇有渗漏性漏失地层亦能充分发挥防漏堵漏的作用。（5）能降低钻孔成本：钻孔速度快，加上泥浆的循环净化能重复利用，故大幅度降低了钻孔的总成本[1]。第三章泥浆性能及质量控制指标3.1密度3.1.1密度泥浆的比重是以泥浆与４℃同体积水的重量比。泥浆比重增大时，在钻孔中对孔壁的侧压力也相应增大，孔壁也越趋稳定，悬浮携带钻渣的能力也越大。然而比重过大的泥浆，其失水量亦加大，孔壁上的泥皮也增厚，这就增加了泥浆原料的消耗，而且会给清孔和灌注混凝土造成困难。另外，泥浆比重的加大，意味着泥浆中固体颗粒含量加大，这就会对钻具产生大的磨损，更重要的是降低了钻进点的速度，在正，反循环回转钻进中，泥浆比重过大，降低钻进速度更为敏感。3.1.2测定方法它是一项极为重要的指标，须严格控制。泥浆密度宜每两小时测定一次。测定方法可用比重计、比重瓶或波美计测定，其中比重瓶测定精度比较高。12361236451-量筒2-量筒盖3-支点4-砝码5-刻度6-支座图3-1泥浆比重计3.2粘度3.2.1粘度粘度是液体或混合液运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。泥浆要有一定的粘度，才可确保槽壁的稳定。粘度过大的泥浆，产生的孔壁泥皮厚，对防止翻砂、阻隔渗漏有利，对悬浮携带钻渣的能力强，对正循环回转钻进有利。但粘度过大，则易“糊钻”，影响泥浆泵的正常工作，增加泥浆净化的困难，进而影响钻进速度。粘度过小，钻渣不易悬浮，泥皮薄，对防止翻砂、渗漏不利。直径60直径603.2.2粘度的测定粘度是用一定体积的泥浆通过一定孔径的孔道的时间（秒）来表示的。图3-2所示为漏斗式粘度计。由漏斗和量杯组成，另有滤网一个。带柄的漏斗高300㎜，上口直径150㎜，下端有内经5mm长为100㎜的管子。带柄量杯分为两部分，一端容积为200mL,另一端容积为500mL。漏斗和量筒均用锌铁皮制作，并要校正。校正方法，在漏斗中注入700mL清水，流出500ml所需要的时间应为15s其误差超过1s测量泥浆粘度时应校正。16034150251-16034150251-漏斗2-管子3-量杯200ml部分4-量杯500ml部分5-箍网及杯图3-2漏斗式粘度计150150300100要经常检查漏斗是否有堵塞，用后应及时清洗，如管子内径扩大、测量不准时，应及时更换，使用新的粘度计时，要重新检定漏水秒数和量筒容积。3.3失水量与泥皮厚度3.3.1失水量失水量（又叫渗透量）使泥浆在钻孔内受内外水头压力差的作用在一定时间内渗入地层的水量。泥浆的失水量越小越好。泥浆的失水量越小则它的胶体率越大。失水量小的泥浆有利于巩固孔壁和保护基岩（特别是遇水软化的泥质页岩）失水量过大的泥浆，形成孔壁泥皮过厚，在松散砂类土地质钻进时，易因泥皮过厚而使钻孔缩径；在泥岩地层易造成岩石遇水软化，地层膨胀而塌孔。3.3.2测定方法工地可用试纸测定，用一张12×12㎝的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3㎝的圆。将2ml的泥浆滴入圆圈内。30min后，测量湿圆圈的直径（mm）即为失水量。在滤纸上量出泥浆皮的厚度（mm）即为泥皮厚度。泥浆越平坦，越薄则泥浆质量高，一般不宜厚于2~3mm3.4PH值3.4.1酸碱度酸碱度以PH值表示，PH等于7是时为中性泥浆，小于7时为酸性，大于7为碱性。PH值一般以8~10为适当，这时黏土颗粒可进行分散，水分子进入粘土内部使其膨胀，颗粒表面形成一层吸附性水化膜（又称束缚膜），相当增加了泥浆中的固相成分，使失水量小，能较快形成薄而坚韧的你皮，因此这种泥浆固壁性较好。水化膜还阻止粘土颗粒粘结在一起而沉淀，因而增加了泥浆的稳定性和胶体率。如PH过小时，失水量会急剧上升。若PH值过大，则泥浆滤液将渗透到孔壁的黏土中，使孔壁表面软化，粘土颗粒之间的凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。3.4.2PH值的测定 工地可采用比色法测定，取一条PH试纸放在泥浆面上，半秒钟后拿出与标准比色卡相比，即可读出PH值。3.5胶体率与稳定性3.5.1胶体率胶体率是泥浆静止后其中成悬浮状态的粘土颗粒与水分离得程度。通常是将100mL的量筒中用玻璃片盖上静置24h后，量筒内的泥浆将分成上、中、下三层。上层是水，中层是较清的透明泥浆，下层是沉淀物。如观察量筒上部澄清液的体积。如其澄清液为5mL，则该泥浆胶体率95%。泥浆胶体率一般应大于95%。3.5.2稳定性高质量泥浆要求有稳定性的性能指标。测定方法是将泥浆注满250ml量筒，用盖盖上静止24h后小心的用吸管取出量筒的上、中、下三部分的泥浆试样，用比重计分别测出其上、中、下各部分泥浆比重。其比重的差值即为稳定性。例如上部泥浆比重1.18而下部泥浆比重1.21，稳定性0.03。3.6静切力3.6.1静切力静切力是静止的泥浆，受外力开始流动所需的最小的力，又称滑动静应力，它表示泥浆结构的强度，以破坏1平方厘米面积上的泥浆颗粒结构所需的力（mg/cm2）表示。泥浆静切力要适当，若太大则流动阻力大，流往沉淀池的泥浆中的钻渣不易沉淀，影响净化速度，是泥浆比重过大，钻进速度降低。若太小，则悬浮携带钻渣的效果不好，钻进速度也会降低，因故停钻时，钻渣易下沉，造成积渣埋钻事故。3.6.2测定方法工地可用浮筒切力计（图3-3）测定。图3-3静切力计2-切力浮筒1-切力计用它测量泥浆切力时，可用下式表示:式中：测量时，先将约五百毫升泥浆搅匀后，立即倒入切力计中，将切力筒沿刻度尺以垂直向下移至与泥浆面接触时，轻轻放下，当自由下降到静止不动时，即静切力与浮筒重量平衡时，读出浮筒上泥浆面所对的刻度（刻度是按上式计算值刻画的），即为泥浆的静切力。取出切力筒，擦净沾着的泥浆，用棒搅动筒内泥浆后，静置10min，用上述方法测量所得为泥浆的终切力。他们的单位均为mg/cm3。此切力计如买不到可自制。3.7含砂率3.7.1含砂率含砂率是砂浆内所含砂和粘土颗粒的体积百分比。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钻具。停钻时，易造成埋钻、卡钻事故。3.7.2含砂率的测定图3-4含砂率仪工地可用含砂率仪（图3-4）测定。量测时，把调好的泥浆50cm3倒进含砂率计中，然后再倒进清水，使总体积500mL,将仪器口塞进摇动1min，使泥浆与水混合均匀。再将仪器垂直静放3min，仪器下端沉淀物的体积由仪器刻度上读出)乘以2就是含砂率。（有一种大型的含砂率计，内装900mL的从刻度读出的数不乘以2即为含砂率）。图3-4含砂率仪第四章泥浆的制备4.1材料的选择 膨润土；细度宜为200~250目膨胀率9~10倍。使用以前应取样进行泥浆配合比实验。黏土：应进行物理、化学分析和矿物鉴定，使粘粒含量不大于50%，塑性指数大于20%,含沙量小于5%，二氧化硅与三氧化铝含量的比值宜为3~4。掺合物有分散剂、增粘剂、（CMC）等其配方需经实验确定。制浆设备：泥浆搅拌机、泥浆泵、空压机、水泵、CMC（增黏剂）软轴搅拌机、旋流器、惯性振动筛、泥浆密度称、漏斗黏度计、秒表、量筒与量杯、失水量仪、静切力计、含沙量测定仪、PH试纸等。若采用较差的粘土或亚粘土调制的泥浆，其性能指标不能符合要求时，可在泥浆中掺入碳酸钠（Na2CO3，通称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。掺入量与原泥浆性能情况有关，最好经过试验决定。一般碳酸钠的掺入量约为孔内泥浆的0.1~0.4%。有时，没有钻孔处较差的粘土，这样，与其远运较差的粘土制泥浆，倒不如远运膨润土。特别是用正、反循环回转钻深孔时，泥浆需净化循环使用。如选用较差粘土、亚粘土做泥浆原料，须经过晒干、加工、粉碎等工作而且杂质多，有效成分少，如选用膨润土具有质量高、拌制容易、杂质少、制浆能力高等优点，从而以膨润土制浆比用差粘土制浆用料少，有时反而显得泥浆成本低。4.2泥浆配合比的确定4.2.1概述泥浆中各组成材料用量之比即为泥浆的配合比。泥浆的配合比设计就是根据原材料的性能和对泥浆的技术要求，通过计算和适配调整确定出满足工程技术经济指标的泥浆各组成材料的用量。4.2.1.1泥浆配合比表示方法泥浆配合比表示方法有下列两种（1）单位用量表示方法以每1m3泥浆中各种材料的用量表示，例如:土：水：膨润土：碳酸钠=100kg:1000kg:35kg:10kg。（2）相对用量表示法以土的质量为1，并按土：膨润土：碳酸钠；水土比的顺序排列表示。4.3材料组成的设计步骤4.3.1原材料试验根据我国生产现状，目前大多数工程制浆还是以就地取材为主或以当地粘土为主要原料，也有一些国家级重点工程采用标准膨润土造浆，在此主要介绍粘土造浆。对于粗粒土和中粒土和其他一些准备用于泥浆配制的土应做筛分或压碎值试验。在材料选择好配制泥浆前要进行土样的含水量试验。4.3.2拟定混合料配合比选定不同的黏土（或水）的剂量，制备同一种土样的试样若干个进行试验。对于一般土层，采用膨润土泥浆时，水与粘土的比例常用1:0.7～0.8。外加剂比例可以是1:0.1～0.5；在易坍塌底层时，根据膨润土的增加适量的减少外加剂的用量。4.3.3泥浆试验通过泥浆的比重实验试验、失水量试验、静切力试验、胶体率试验、泥皮厚度试验、PH值等试验。至少要做三组不同剂量的试验。4.3.4确定泥浆配合比通过试验数据分析,按照规范要求的泥浆配合比根据《JTJ-04122000公路桥涵施工技术规范表》(泥浆性能指标选择)要求,确定合适的泥浆配合比[4]。4.4结合工程实例介绍泥浆配合比的方法4.4.1工程概况漳河特大桥宁安铁路重点控制性工程之一。桥梁全长19078.27，主桥由简支梁和连续梁共570跨组成，最大跨度100m，最小跨度23.5m，桩基础采用正循环钻、冲击钻、回旋钻，最大桩长66.5m，最短桩长6.5m，桩径1～1.5m。地质情况：上层淤泥质亚粘土、粘土、淤泥、素填土，层厚为0.5～280.4m。中层砂土、圆砾，层厚为0.4～5.6m。下部含有粘土角砾、甚至有溶洞，层厚为0.4～40.9m。4.4.2试验方法及结果根据以往的试验经验，粘土用量采用水重的74%（固定值），膨润土、碳酸钠进行分级调整实验。(1)粘土重量为水重的74%，膨润土为重量的7%，碳酸钠重量百分比以膨润土为基数。实验结果见表4-1表4-1膨润土重量为水重的7%时的实验结果水1111111111黏土74747474747474747474膨润土7777777777碳酸钠10152025303540455055相对密度1.301.291.291.271.261.261.251.251.241.25粘度24.724.724.824.423.723.423.523.423.523.5含砂率5.65.65.55.55.45.25.15.35.15.2PH值7888889999胶体率96100100102101102102105105105失水率20202018181919201818泥皮厚度3.23.23.13.13.13.13.13.13.13.0(2)粘土重量为水重的74%，膨润土为重量的8%，碳酸钠重量百分比以膨润土为基数。实验结果见表4-2表4-2膨润土重量为水重的8%时的实验结果水1111111111黏土74747474747474747474膨润土8888888888碳酸钠10152025303540455055相对密度1.251.251.241.21.221.211.191.191.171.18粘度22.422.322.421.322.322.521.421.521.921.5含砂率5.15.04.94.84.94.94.74.84.64.6PH值889898991010胶体率100102102104104104105105105106失水率18181919181719191818泥皮厚度32.92.82.62.42.22.22.12.12.1(3)粘土重量为水重的74%，膨润土为重量的9%，碳酸钠重量百分比以膨润土为基数。实验结果见表4-3表4-3膨润土重量为水重的7%时的实验结果水1111111111黏土74747474747474747474膨润土9999999999碳酸钠10152025303540455055相对密度1.171.171.171.161.151.151.151.141.121.10粘度21.321.321.321.2212120.720.620.620.7含砂率4.54.54.44.44.24.14.24.24.34.1PH值10999101010101111胶体率105105106106106105105105106107失水率18181919171917201718泥皮厚度2.12221.91.9222.12.1(4)粘土重量为水重的74%，膨润土为重量的10%，碳酸钠重量百分比以膨润土为基数。实验结果见表4-4表4-4膨润土重量为水重的10%时的实验结果水1111111111黏土74747474747474747474膨润土10101010101010101010碳酸钠10152025303540455055相对密度1.141.141.131.121.121.111.111.101.081.09粘度19.719.419.219.119.118.918.918.819.920.1含砂率4.54.64.74.54.44.34.34.34.24.4PH值89999999109胶体率106106107107107110109110109110失水率18181818191917171717泥皮厚度21.91.91.71.71.81.71.81.71.8(5)粘土重量为水重的74%，膨润土为重量的11%，碳酸钠重量百分比以膨润土为基数。实验结果见表4-5表4-5膨润土重量为水重的11%时的实验结果水1111111111黏土74747474747474747474膨润土11111111111111111111碳酸钠10152025303540455055相对密度1.081.081.091.091.081.071.061.061.071.05粘度19.919.519.21918.818.718.718.718.919含砂率4.54.44.44.24.14.14.03.93.93.8PH值9109910910111011胶体率111109113114114113114114115112失水率17171616151515151514泥皮厚度1.81.81.71.71.71.71.61.61.61.6配合比设计根据《JTJ-04122000公路桥涵施工技术规范表》(泥浆性能指标选择)要求,采用正循环钻孔和冲击钻孔,泥浆性能指标必须满足:一般地层：正循环施工相对密度1.05～1.10,粘度16～20,含砂率4～8,胶体率不小于96,失水率不大于25,泥皮厚度不大于2,酸碱度8～10；易塌地层：正循环施工相对密度1.05～1.10,粘度16～22,含砂率4～8,胶体率不小于96,失水率不大于15,泥皮厚度不大于2,酸碱度8～10；冲击钻施工相对密度1.20～1.40,粘度22～30,含砂率不大于5,胶体率不小于95,泥皮厚度不大于3,酸碱度8～10[5]；通过对试验数据分析,符合规范要求的泥浆配合比见表4-6。表4-6符合规范要求的泥浆配合比底层情况钻孔方法泥浆材料含量水粘土/%膨润土/%碳酸钠/%一般底层正循环1741010～551145～55易塌地层正循环1741130～55冲击钻174815～30根据选定的配合比进行配制试验,看其是否达到要求的各项性能指标要求。泥浆是各种材料特性的综合产物,但它是否具有工程施工所需要的特性,还需进行试验才能知道。当它没有达到所需的泥浆特性时,需要增减材料的使用量,修正基本配合比。试验包括稳定性的试验、形成泥皮性能的试验、泥浆流动特性的试验和泥浆密度的检验等,直到所配制的泥浆各项性能满足要求。4.5泥浆的制备泥浆的制备包括泥浆的搅拌与泥浆的贮存。泥浆的搅拌机常用回转式搅拌机和喷射式搅拌机两类。高速回转式搅拌机（亦称螺旋桨式搅拌机）由搅拌机筒和搅拌接片组成，他以高速回转的叶片使泥浆产生激烈的涡流将泥浆搅拌均匀。另一种喷射式搅拌是利用是利用喷水射流进行拌合的搅拌方式，可进行大容量的搅拌。其工作原理是用泵把水喷射成射流状，利用喷嘴附近的喷射吸力把加料器中的膨润土吸出与射流进行拌合如图4-1（左图为水平型，右图为垂直型）所示用此法拌合泥浆在泥浆达到设计浓度之前可以循环进行，即喷嘴喷出的泥浆进入贮浆罐的泥浆再由泵经喷嘴与膨润土拌合如此循环直至泥浆达到设计浓度。目前我国在地下连续墙施工中多用此法进行泥浆制备。这种搅拌机多由德国和日本制造，当泥浆浓度为6%~10%时，其制备能力8~60m3/h，泵的压力约为0.3~0.4MPa。121-121-喷嘴2-真空部位图4-1工作原理膨润土膨润土11制备泥浆的投料顺序：一般按土、膨润土、CMC、分散剂、其他外加剂次序进行。由于CMC溶液可能会妨碍膨润土溶胀宜在膨润土之后投入。为使泥浆在地下连续墙施工中充分发挥作用，最好在泥浆充分溶胀后贮存三个小时以上在使用。贮存泥浆可用钢贮浆罐或地下、半地下式贮浆池，其容积应满足施工需要。第五章泥浆的再生处理在高层建筑基础（如钻孔灌注桩和地下连续墙）的施工过程中通常采用泥浆护壁技术，因此而产生大量的废弃泥浆，泥浆中含有大量的蒙脱石等粘土矿物和岩屑，稠度大，既不能直接排放,又难于自然沉降。若不及时处理，不但影响施工，而且会造成环境污染或水质污染等二次公害。废泥浆处理已成为施工单位和环卫部门十分关注的问题。在地下连续施工中，泥浆要与沙土混凝土等接触，膨润土、掺合料等会有所消耗而且会混入一些土渣和电解质离子等，使泥浆恶化。恶化后的泥浆要作再生处理，即通过加入一部分外加剂使恶化的泥浆指标满足工程要求，从而再进行使用。另一部分废弃浆液则被排放外运，泥浆的再生净化处理工序如图（图5-1）其中工序有土渣分离与化学再生处理二道工序。再生调制化学处理成槽与混凝土浇筑化学处理循环泥浆储浆槽成槽置换出泥浆浇混凝土再生调制化学处理成槽与混凝土浇筑化学处理循环泥浆储浆槽成槽置换出泥浆浇混凝土土再生处理调制置换出的泥浆土渣分离处理图5-1泥浆的净化处理工序有重力沉降处理与机械处理两种方法。最好两种组合使用，陷阱重力沉降处理，利用泥浆和土渣的密度差，使土渣沉淀，然后使用震动筛和旋流器将粒径大和密度大的颗粒分离出去。5.2污染泥浆的化学再生处理浇筑混凝土所置换出来的泥浆因有土渣混入及混凝土相接触而恶化。当泥浆中有阳离子时，它会吸附在膨润土颗粒的表面，土颗粒就容易相互凝聚增加泥浆的凝胶化倾向在水泥乳状液中含有大量的钙离子时，浇注混凝土会使泥浆产生凝胶化这种现象会导致泥皮构成性减弱也即槽壁稳定性减弱，粘性增高，土渣分离困难，在泵和管道内的流动阻力增大。要改进上述污染泥浆，可使用分散剂.对浇注混凝土所置换出来的泥浆在进行化学处理后，在进行土渣分离处理，即能再生调制重复使用。第六章泥浆系统泥浆不但是钻孔壁的护身符，而且还是钻屑的搬运夫。泥浆循环的好坏在很大程度上影响钻孔的效率，因此，在大直径成孔工艺技术中，一个重要的方面是要建立完善的净化循环泥浆系统。一般利用岸滩设泥浆池，在水中平台施工时可用多个直径300cm的泥浆桶。有条件时最好设置专门的泥浆船，用泵来实现循环。其中最关键的设备是专用泥浆净化器，例如；宜昌冶金机械厂生产的2X—200净化器，每小是处理量200m3净化除浆效率可达90%，渣料筛分能力25~80t/h（随土层而定）筛分出渣料含水率小于30%、设备外形尺寸3.5m*2.2m*2.9m，重4t，全部配套设备费用约15万元钻孔完成后还有一道重要工序是清孔。即要将符合标准的新鲜泥浆在灌注水下混凝土前注入孔内不小于3m以保证桩尖不沉淀。在灌注水下混凝土时要将孔内钻屑泥浆吸入贮浆池来净化，经及时补充新鲜泥浆后可供其他孔用。广东九江大桥在北岸建立了完善的泥浆循环净化系统，结果3d钻完70m长的大直径桩（嵌入岩层2m）效率之高是值得借鉴。它的设备包括：1-地面沉淀池、制浆池和储浆池；2-高12m的泥浆储浆塔（30m3）；3-在栈桥上安装储浆塔到钻孔桩位和从钻孔桩位到岸边的沉淀池和沉淀池间的输送管600m；4-在平台上设置8个直径为3m泥浆沉淀筒及70m的泥浆溜槽；5-在浇灌水下混泥土前从储浆塔中压入新鲜泥浆，高度不小于3m；6-浇灌水下混凝土所排出的泥浆再用泵打回岸沉淀池，除渣处理后再泵上泥浆塔。6.1泥浆系统泥浆系统分为：泥浆的制备系统、泥浆的处理设备、泥浆的循环三部分组成。6.1.1泥浆的制备系统泥浆的制备系统主要采用泥浆搅拌机。按搅拌机分为两种。一种是以螺旋桨高速旋转造成快速涡流进行搅拌的。第二种是利用高压射水的喷射引力吸入膨润土进行搅拌的“喷射式搅拌机”。6.1.2泥浆的处理设备一般情况下，泥浆从沟槽里排出地面后在流经沉淀池之前要经过振动筛处理，由振动筛分离出来的土渣和泥浆最好都能以自然落下的方式进入排渣槽和沉淀池。6.1.3泥浆循环系统泥浆的循环系统是由循环泵、循环泥浆储浆池和排渣设备等组成。三者搅拌器1-泥浆搅拌器2-化学再生处理搅拌器P循环用泵图6-1泥浆制作基本流程图搅拌器1-泥浆搅拌器2-化学再生处理搅拌器P循环用泵图6-1泥浆制作基本流程图P22给水旋流11材料贮存工作平台水槽新鲜泥浆沉淀池沉淀池P可用泥浆P废弃泥浆排渣槽开挖槽段振动筛P膨润土第七章泥浆在施工过程中的检验7.1泥浆质量控制指标泥浆质量控制的目的就是使泥浆在整个施工过程中保持应有的性质。泥浆质量控制指标有:泥浆要具备一定的稳定性、有合适的流动性、有良好的泥皮形成能力、有适当的比重。7.2泥浆质量恶化的原因泥浆在地下连续墙施工过程中,由于以下原因会使其性质恶化:由于形成泥皮消耗了泥浆、由于地下水或雨水稀释了泥浆、砂、粘土等细颗粒土混入泥浆、混凝土污染。施工过程中使用被污染、性质恶化的泥浆,不仅