旋挖施工泥浆配置工艺探究

 旋挖施工泥浆配置工艺探究

1姚鑫林  ,2朱小艳

（1浙江省地矿建设有限公司  浙江杭州  310010；2浙江长征职业技术学院  浙江杭州 310010）

摘要：随着我国经济建设的快速发展，旋挖钻机成孔的灌注桩工程已很普遍。旋挖钻机在灌注桩成孔过程中因地层的千变万化，尤其是连续砂层(即较厚砂层)，对所需护壁的泥浆性能要求较高，因此有必要针对旋挖施工泥浆配置工艺展开研究。下面，文章结合实际案例重点就旋挖施工泥浆配置工艺进行分析和探讨。

关键词：旋挖施工；泥浆配置；配置工艺

1项目背景

新世界杭州中心，工程桩施工需成孔工程量约5万米，直径700~1200mm，需要在90天内完成，工作量大工期紧。而且该项目所处地层主要以粉砂和圆砾为主，该地层会普遍出现塌孔、缩径等工程通病，对成孔不利，而且旋挖瞬间护壁对泥浆要求很高，成孔质量直接影响工程质量和施工进度，也关系到施工成本。如何制备优质、经济的旋挖成孔泥浆，也成为是项目成败的关键课题之一。公司联合长征学院建工学院导师给予理论技术支持，同时发挥项目设备、设施资源，成立课题小组，攻坚克难，为确保施工质量和项目高效施工保驾护航。

项目为新世界杭州中心，现场有4台国土R280型旋挖机，2台国土R180型旋挖机，需成孔工程量约5万米，直径700~1200mm。项目部拥有泥浆性能检测设备一套，公司拥有具备资质的土工试验。工程桩施工需成孔工程量约5万米，直径700~1200mm，需要在90天内完成，工作量大工期紧。而且该项目所处地层主要以粉砂和圆砾为主，该地层会普遍出现塌孔、缩径等工程通病，对成孔不利，而且旋挖瞬间护壁对泥浆要求很高，成孔质量直接影响工程质量和施工进度，也关系到施工成本。如何制备优质、经济的旋挖成孔泥浆，也成为是项目成败的关键课题之一。

2泥浆配置工艺要点

2.1泥浆的性能要求

适当比重：比重过大，说明泥浆中粘粒浓度高，粘度增大，稳定性、造壁性劣化；比重过小，是由于雨水和地下水侵入，稳定性劣化，引起离析，上部泥浆比重减小。

适当粘度：粘度大，容易携带土粒，土粒不容易沉淀，泥浆不容易侵入土壁，这是有利一面。其不利一面，泥浆中分离土粒困难，粘度越挖越大，挖掘效率降低。因此施工中须强调不同地质需适用不同粘度，即适当粘度。

适当的极限静切力：静切力大，土粒保持不沉淀，土粒也不易分离。泥浆的流动性变差。浇灌混凝土时，接头处往往防水能力差。

能形成良好的泥皮：形成薄而韧的泥皮失水量小。厚而脆的泥皮在成槽和下钢筋笼时常会掉落，引起槽壁坍塌，同时泥浆液面会很快下降，尤其是砂性土地层，极易引起槽壁坍塌。

2.2泥浆系统工艺流程

图1 泥浆系统工艺流程

2.3泥浆配制

①泥浆材料

本地下连续墙工程采用下列材料配制护壁泥浆：

a）膨润土：200目商品膨润土。

b）水：自来水。

c）分散剂：纯碱（Na2CO3）。

d）增粘剂：CMC（高粘度，粉末状）。

e）加重剂：200目重晶石粉。

f）防漏剂：纸浆纤维。

②泥浆配置方法

图2 泥浆配置方法

③泥浆性能指标及配合比设计

表1 新鲜泥浆性能指标表

根据相关规范暂定新鲜泥浆配合比表，施工时根据实测泥浆指再做标调整

表2 新鲜泥浆性能指标调整表

2.4泥浆储存

泥浆储存采用半埋式砖砌泥浆池。

2.5泥浆循环

泥浆循环采用3LM型泥浆泵输送，4PL型泥浆泵回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。

2.6泥浆的分离净化

在地下墙施工过程中，因为泥浆要与地下水、泥土、沙石、混凝土接触，其中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子，必然会使泥浆受到污染而变质。因此，泥浆使用一个循环之后，要对泥浆进行分离净化，直至泥浆比重小于1.15，含砂量小于4%为止，尽可能提高泥浆的重复使用率。

2.7泥浆的再生处理

循环泥浆经过分离净化之后，虽然清除了许多混入其间的土渣，但并未恢复其原有的护壁性能，因为泥浆在使用过程中，与地基土、地下水接触，并在槽壁表面形成泥皮，这就会消耗泥浆中的膨润土、纯碱和CMC等成分,并受混凝土中水泥成分与有害离子的污染而削弱了的护壁性能，因此，循环泥浆经过分离净化之后，还需调整其性能指标，恢复其原有的护壁性能。

①净化泥浆性能指标测试

通过对净化泥浆的失水量、泥皮厚度、PH值和粘度等性能指标的测试，了解净化泥浆中主要成分膨润土、纯碱与CMC等消耗的程度。

②补充泥浆成分

补充泥浆成分的方法是向净化泥浆中补充膨润土、纯碱和CMC等成分，使净化泥浆基本上恢复原有的护壁性能。

向净化泥浆中补充膨润土、纯碱和CMC等成分，可以采用重新投料搅拌的方法，如大量的净化泥浆都要作再生处理，为了跟上施工进度,可采用先配制浓缩新鲜泥浆，再把浓缩新鲜泥浆掺加到净化泥浆中去用泥浆泵冲拌的做法来调整净化泥浆的性能指标，使其基本上恢复原有的护壁性能。

③再生泥浆使用

尽管再生泥浆基本上恢复了原有的护壁性能，但不如新鲜泥浆的性能优越，因此，再生泥浆不宜单独使用，应同新鲜泥浆掺合在一起使用。

④劣化泥浆处理

劣化泥浆是指浇灌墙体混凝土时同混凝土接触受水泥污染而变质劣化的泥浆和经过多次重复使用，粘度和比重已经超标却又难以分离净化使其降低粘度和比重的超标泥浆。

在通常情况下，劣化泥浆先用泥浆箱暂时收存，再用罐车外运处置。在不能用罐车装运外弃的特殊情况下，则采用泥浆脱水或泥浆固化的方法处理劣化泥浆。

2.8泥浆质量控制

规定泥浆质量控制指标，使泥浆具有必要的性能。是适用于本工程的泥浆质量控制指标。

表3 泥浆质量控制指标

说明：表中对“挖槽时泥浆”的粘度和比重两项指标的上限放得很宽，因为采用液压抓斗成槽时，泥浆的粘度和比重偏大并不妨碍液压抓斗成槽作业，对槽壁稳定也是有利无害，还可充分利用本该废弃的大量粘度和比重偏大的泥浆，节约泥浆的消耗。只要在清孔时把粘度和比重偏大泥浆置换成合格泥浆，对施工质量毫无影响。

2.9泥浆的调整

表4 泥浆调整办法表

2.10泥浆的调整方法

①调整比重

a、提高比重：使用加重剂

b、降低比重：加水，但要注意其他指标恶化。宜再适当加入其他材料。

②粘度调整

a、提高粘度：加膨润土，加少量纯碱，再加CMC。

b、降低粘度：加水。用好的新浆更换拈度高的旧浆。用硝基腐植酸钠盐或FCL处理。

③失水量调整

降低失水量：加分散剂Na2Co3，若不起作用，再用硝基腐植酸钠盐处理。加CMC。

④调整静切力

a、提高静切力：加膨润土法，加NaCl（10％倍溶液）或加入0.1～0.6％浓度，为10～15％，NaOH溶液，加水玻璃。

b、降低静切力：加水，加硝基腐植酸钠盐，加纯碱。

3泥浆施工管理

①各类泥浆性能指标均应符合国家规范、地方规范的规定，并需经采样试验，达到合格标准的方可投入使用。

②成槽作业过程中，槽内泥浆液面应保持在不致外溢的最高液位，暂停施工时，浆面不应低于导墙顶面30厘米。并且成槽时，必须使泥浆液面高度高出地下水位1米以上。要经常注意泥浆流失，及时补浆。尤其是晚间休息时要加满泥浆。

③泥浆要经常量测做好记录，量测时间为：成槽开始，开始供浆，在供浆池量测；每成槽10m深时在槽内量测一次（10m深、20m深、30m深……），成槽结束量测一次（包括槽的上部、中部、槽底）；清底结束，泥浆置换后，在浇灌混凝土前再测定。随时掌握泥浆的实际情况，以便及时作出对策。

④浇灌混凝土时，应回收泥浆，要求泥浆泵吸浆口最低位置要离导墙面1.0m以内，以保证混凝土浇灌时，槽内泥浆压力。

⑤再生处理过泥浆不得直接送入供浆池。应与新伴制泥浆混合后再使用。

⑥底部3.0m清底置换泥浆和上部4.0m与混凝土浇灌接触泥浆原则上都应废弃（PH值≥14时），可直接泵入废浆池。（若底部3.0m泥浆仅是比重大，含砂率高，其他指标尚好时，也可处理后再用。）

⑦每天的泥浆使用量、泥浆回收量、泥浆处理量、废弃劣化泥浆量，新拌制泥浆量，都应作好记录。

⑧测试泥浆指标内容为：

粘度、比重、失水量、泥皮厚、含砂率、胶体率、PH值等，按不同要求，选择测定做好记录。

4特制泥浆

①槽壁坍塌：加重泥浆比重，提高泥浆粘度，提高槽内泥浆液面高度。

②泥浆流失：泥浆中加入1～5％水玻璃，使泥浆稠化；也可在泥浆中加入石灰乳（75％水，25％石灰），可使粘度达到60～120秒。

③泥浆发生水侵时，加土提高静切力，加CMC提高粘度。

结语

综上所述，泥浆配置工作至关重要，希望通过上文论述能够提供一些参考更好地进行相关工作。

参考文献

[1]龙建文,董晓斌,张建兵.基于聚合物泥浆的旋挖灌注桩施工技术研究[J].广州建筑,2021,49(01):14-18.

[2]刘睦峰,彭振斌,王建军,彭文祥.砂卵石层泥浆护壁与旋挖钻进工艺[J].中南大学学报(自然科学版),2010,41(01):265-271.