地下连续墙施工技术培训讲义课件ppt.pptx

l 第第 一一 节节 概概 论论l 第第 二二 节节 护护 壁壁 泥泥 浆浆l 第第 三三 节节 导导 墙墙l 第第 四四 节节 槽槽 段段 开开 挖挖l 第第 五五 节节 清清 底底 换换 浆浆l 第第 六六 节节 钢筋笼制作钢筋笼制作l 第第 七七 节节 钢筋笼吊装钢筋笼吊装l 第第 八八 节节 浇灌墙体混凝土浇灌墙体混凝土l 第第 九九 节节 墙墙 体体 接接 头头l 第第 十十 节节 地下墙施工管理工地下墙施工管理工l 第第 十一十一 节节 地下墙特殊施工地下墙特殊施工一、地下连续墙施工方法的优缺点二、地下连续墙施工的基本工艺流程u 施工时振动小、噪声低，可以在城市的中心区 昼夜施工。u 对周边地基无扰动，可以靠近原有建筑物施工。u 墙体刚度大，阻水性能好。u 能用于多种地基条件。u 用途广泛，可用来建造地下室、地下停车场、 地下油库、地下变电站、防渗墙、挡土墙、 结构墙、矿山竖井、泵站、船坞、码头、护岸 及建筑物的各种基础结构物。u 可以结合逆筑法施工。u 施工安全。主要优点l 在复杂的地基条件下施工，即使事先进行过地质勘察， 也难以预测地下异常的变故。因此，要求施工队伍具有 较高的技术水平与应变能力，在发生异常变故时能及时 采取补救措施。l 施工地下连续墙的每一个单元槽段，都关系到整个工程 施工的成败问题，一旦施工失败，就要化很大的费用和 很长的工期来修补或返工，甚至会因无法挽回败局而不 得不废弃在建工程。l 地下连续墙施工需要很多重型设备，进退场和施工准备 工作耗时费工，工程量太小时经济效益不高。l 在市区施工时，挖槽土方外运和劣化泥浆废弃是个难 题，为了不污染环境，往往要化昂贵的费用和很大的精 力来进行处理。 主要缺点施施 工工 准准 备备基基 坑坑 开开 挖挖泥浆分离净化泥 浆 系 统 设 置新 鲜 泥 浆 配 制泥 浆 贮 存 供 应泥 浆 复 制 再 生回 收 槽 内 泥 浆测 量 放 样挖 槽 机 组 装土 方 外 运钢 筋 笼 制 作商 品 砼 供 应浇 灌 墙 体 砼拔 出 接 头 管导 墙 制 作槽 段 挖 掘成 槽 质 检清 刷 墙 体 接 头清 沉 渣 换 浆吊 装 钢 筋 笼吊 装 接 头 管设 置 砼 导 管劣 化 泥 浆 处 理振 动 筛旋 流 器沉 淀 池地下连续墙施工的基本工艺流程u 护壁泥浆的基本知识u 泥浆配制的工艺流程u 泥浆循环与净化再生 要筑成一段符合设计要求的地下墙，先决条件是能够挖出一个单元槽段，并要保持单元槽段的槽壁稳定。即从一开始挖槽，就必须向槽内灌注泥浆，要在挖槽的全过程中及时向槽内补充泥浆，使泥浆始终充满槽段空间，直到浇混凝土时被混凝土置换出槽为止。 在地下连续墙工程中，泥浆的使用量相当于挖槽的土方量，泥浆的费用在工程总费用中占一定比例，如果在设计泥浆性能指标时盲目追求泥浆的护壁效果，在使用泥浆时不懂科学管理，就会无谓浪费泥浆，增加施工费用。反之，如能采用既能稳定槽壁，又很经济的泥浆，并在使用时又能通过科学的管理提高泥浆的重复使用率，那就能有效地降低工程的成本。 可见，泥浆在地下连续墙施工中,不但直接关系到施工的成败与工程的质量，而且关系到工程的成本，作用至关重要！因此，从事地下连续墙施工的工程技术人员和现场施工人员都要掌握泥浆的基础知识。一、护壁泥浆的基本知识 l 防止槽壁坍塌l 悬浮槽内土渣，防止沉渣产生l 把土渣携带出地面l 冷却和润滑挖槽机 1、泥浆的作用 根据不同类型的挖槽机具及其出土方式，泥浆的使用方法可分为静止式和循环式两种。 2、泥浆的使用方法 循环式循环式 使用钻机成槽时，在向槽内补充泥浆的同时，用泥浆泵使泥浆在槽底与地面之间循环流动，把土渣排出地面，泥浆除了起护壁作用之外，还起携带排除土渣的作用。 循环式又可分为正循环和反循环两种。 静止式静止式 使用抓斗挖槽时，槽内土体由抓斗直接挖进斗里，再提升到地面弃土。向槽内补充的泥浆从开始挖槽到浇灌混凝土时被置换出来为止，一直容蓄在槽内，处于相对静止的状态，泥浆的作用只是使槽壁保持稳定。 泥浆正循环泥浆泵泥浆池沉淀池导管槽孔 用泥浆泵通过管道把泥浆压送到槽底，使泥浆在管道外面携带土渣排出地面，这叫正循环。吸泥泵吸泥管槽孔补给泥浆泵举反循环泵举反循环潜水泥浆泵吸泥管槽孔沉淀池泥浆池补给泥浆空压机吸泥管高压风管槽孔泵吸反循环泵吸反循环气举反循环气举反循环 泥浆反循环在向槽口补充泥浆的同时，用泥浆泵通过管道把槽底的泥浆连同土渣一起抽吸到地面上来，这叫反循环。（a)泥浆充满了挖掘的槽孔。(b)因为泥浆液面一般都比地下水位高，相对密度又大于地下水，所以泥浆通过压力差向地基土中浸渗。这时地基土就像过滤器一样，只让泥浆中的水分通过，而将膨润土等颗粒留在地基土的孔隙中，逐渐堵塞了水的通道。(c)当水的通道完全被堵塞时，槽壁上便形成一层薄薄的泥皮。填充在地基土孔隙中的膨润土颗粒与地基土粘结成为半透水的浸渗固结层。3、泥浆的护壁原理 H=hom+ (m-w)h 式中： H： 由泥浆和地下水的重 度所产生的水头压力 ho：泥浆液面与地下水的 高差。 h： 地下水位的高。m：泥浆的重度。w：地下水的重度。泥浆护壁原理示意图l泥浆自身的相对密度比水大，泥浆液面又高于地下水的水位，因此，泥浆作用在槽壁上的水头压力可以抵抗作用在槽壁上的土压力和地下水压力。l泥浆的浓度比地下水高, 对地下水具有反渗透压力。l泥浆的浓度比地下水高，二者浓度差产生的电动势能使泥浆产生类似电渗透的作用，对地下水具有反渗透压力。 泥浆自身的作用l槽壁表面形成的不透水的薄泥皮能把泥浆和地下水隔开，使泥浆的水头压力作用在槽壁上。 l薄泥皮覆盖在槽壁表面能防止表土剥落，保护壁面。l泥皮对槽壁的约束效应能减小地基位移，增加槽壁强度。 泥皮的作用 泥浆浸渗固结层的作用l泥浆浸渗到地基土中，在地基周边形成的泥浆固结层能提高地基的抗剪强度，增加槽壁的稳定性。 要使槽壁在成槽过程中和成槽之后几十小时中不失稳坍塌，所使用的护壁泥浆必须具备以下性质：u物理稳定性（对于重力作用的稳定性）u化学稳定性u适当的比重u适当的粘度u失水量与泥皮4、泥浆必须具备的性质u泥浆处于静置状态时，过一段时间，泥浆中的膨润土颗粒就会在重力的作用之下离析沉淀，这种离析沉淀现象就是泥浆物理稳定性的表现。u稳定性高的泥浆即使静置24小时以上，也不会发生离析沉淀现象，稳定性差的泥浆静置几小时后，上部就会析出清水或近似清水的稀薄泥浆，这种清水或近似清水的稀薄泥浆是没有护壁作用的。u泥浆物理稳定性的高低取决于膨润土的质量及其水化程度，如果膨润土的质量好，在水中能充分地分散水化，形成的水化膜厚，吸附的水多，那么泥浆中的自由水就少，膨润土颗粒就能长期处于稳定的悬浮分散状态之中。如果膨润土的质量差，水化不充分，那么泥浆中就有很多自由水，当泥浆静置一段时间后，水化程度差的大颗粒膨润土就会在重力的作用之下产生沉淀，同时把自由水离析出来。 物理稳定性（对于重力作用的稳定性） 泥浆使用后，地基土中和地下水中的钙、镁等有害离子及混凝土中的水泥都会混入泥浆液中，使泥浆从悬浮分散状态向凝聚状态转化，逐渐失去形成泥皮的性能。同时，凝聚增大起来的膨润土颗粒也开始离析沉淀，使泥浆失去护壁作用。因此，泥浆必须具有抵抗有害离子侵蚀的化学稳定性。 化学稳定性 由于泥浆与地下水之间的比重差所产生的水头压力能够抵抗作用在槽壁上的土压力和水压力，因而泥浆的比重越大，槽壁的稳定性也就越高。所以，在软弱地基中挖槽时，常用掺加重晶石粉的办法来增大泥浆的比重，以达到稳定槽壁的目的。 然而，泥浆的比重过大会造成泥浆泵抽送阻力大，浇灌混凝土时置换困难，影响墙体质量等种种问题。因此，泥浆的比重要适当，即使是掺加重晶石粉的泥浆，其比重也不宜大于1.20。如果比重达到1.30的泥浆还不能稳定槽壁，应辅以井点降水或其它技术措施来提高槽壁的稳定性。 适当的比重 粘度是测定泥浆流动时内在摩擦阻力大小的量纲。泥浆的粘度大，悬浮携带土渣的能力也大，减低泥水离析、阻滞泥浆向地基土中浸渗流失以及防止槽壁表土剥落等作用也越显著。所以，在沙土层、砾石层等地基裂隙大的场合，或在软弱的地基中用大型抓斗挖槽时，常用提高泥浆粘度的办法来达到防止泥浆大量流失，或是防止大型抓斗作业时冲刷槽壁剥落表土的目的。 然而，粘度过大的泥浆会产生泥浆泵抽送阻力大、不易分离净化以及粘附在钢筋笼上影响墙体混凝土的浇灌质量等种种问题。因此，泥浆的粘度要适当，应根据不同的地质条件与现场施工情况来确定。 适当的粘度u泥浆在槽内通过水头压力向地基土中浸渗，地基土象过滤器那样只让泥浆中的水分通过，而把膨润土等颗粒阻留在地基土的孔隙中，使泥浆中的部分水分流失到地基土中，同时在槽壁表面形成一种泥皮。这就是泥浆失水与泥皮形成的表现。泥浆失水量的大小与形成泥皮质量的好环有密切的关系，失水量小的泥浆所形成的泥皮薄而韧，截水性强，失水量大的泥浆所形成的泥皮厚而脆，截水性差，疏松透水的厚泥皮不但没有护壁作用，还会阻碍挖槽机上下运动，造成表土剥落或槽壁坍塌现象。因此，泥浆的失水量越小越好。u泥浆失水量的大小，主要取决于泥浆中膨润土的浓度与质量，如果泥浆中含有适量的优质膨润土，那么就能降低泥浆的失水量，形成良好的泥皮。 失水量与泥皮l胶体率的测定lPH值的测定l比重的测定l粘度的测定l失水量与泥皮厚度的测定l含沙量的测定 5、泥浆性质的试验方法u泥浆胶体率是试验泥浆重力稳定性的粗略方法。u泥浆胶体率的试验方法是： 将试样泥浆倒入1000cc量筒中，静置24小时，观察 泥浆有无泥水离析现象，如有离析现象，测出离析水 与泥浆的百分比即为泥浆的胶体率。u新鲜泥浆的胶体率应在99以上。回收泥浆胶体率 小于96时需进行调整，达到96以上方可使用。 胶体率的测定n泥浆的PH值（酸碱度）是试验泥浆化学稳定性的粗略方法。n泥浆的PH值的试验方法是： 用石蕊试纸或PH值计进行测定。n PH值是泥浆液中氢离子的倒数，PH值为7时，表示泥浆液呈中性，大于7为碱性，小于7为酸性。如果泥浆在使用中混入水泥或大量钙、镁等有害离子，PH值就会变大。n PH值变大的程度大致反映出泥浆受有害离子或水泥侵蚀破坏的程度，当PH值高到12以上时，泥浆就凝聚离析，失去护壁作用。一般应把泥浆的PH值控制在7-9.5之间。 PH值的测定l泥浆的比重是泥浆重量与同体积水重量的比值。测量泥浆比重的常用仪器是泥浆比重秤。l新鲜泥浆的比重与膨润土掺加浓度成正比，膨润土浓度为8时，比重是1.045,浓度增减1，比重相应增减0.005。 比重的测定l一般泥浆粘度只测量相对粘度，使用漏斗式粘度计进行测量。l用漏斗粘度计测量泥浆粘度时，在漏斗内盛700cc泥浆(筛去土渣)，通过漏斗下口流放到500cc的量杯里去。从开始流放到盛满500cc量杯所测定的秒数即为该 泥 浆 的 粘 度 。 用500cc/700cc泥浆漏斗粘度计测定清水，应在151秒。 粘度的测定l测定泥浆的失水量与泥皮厚度通常使用泥浆滤过试验器。l测试时,在滤过泥浆筒底部放置金属垫网(孔径0.17-0.25mm)，在垫网上放置滤纸，在圆筒内盛满泥浆，用顶紧螺杆顶紧上盖，使整个滤过泥浆筒密封。然后接上加压气管，施压30分钟，压力稳定在0.3MPa。到时测定滴入量杯里的过滤水量即为泥浆失水量。拆开滤过泥浆筒，取出滤纸，测定在滤纸上形成的泥并厚度即为泥皮厚度。l若要早知道结果,也可用0.3MPa的压力加压7.5分钟，其所得数值乘以2即为30分钟测定值。 失水量与泥皮厚度的测定l测定泥浆含沙量可用筛析法含砂量仪（见右图）。测定时，将定量泥浆（2040cc）装入玻璃量杯中，用水稀释后，转移倒入过滤筒的筛网上，用水轻冲筛洗沙粒，再将筛余的沙粒通过漏斗转移到干净的玻璃量杯里去。最后把量杯里的沙粒体积与测定泥浆的体积之比值换算成百分比值，这就是泥浆的含沙量。 l泥浆含沙量是指泥浆使用过后，混入泥浆中的粒径大于74u（1u0.001mm）的沙粒（200目筛网通不过的沙粒）在泥浆总体积中所占的百分含量。含沙量增大的泥浆，比重也会增大，它会影响浇灌混凝土的速度和质量，还会加速泥浆泵磨损。 含沙量的测定l 膨润土泥浆是以膨润土为主要材料，适量掺加CMC、 纯碱等外加剂，用水混合搅拌而成的半胶体溶液。l 在胶体化学中，固态的物质叫固相，水或其它液态物 质叫液相介质。如果固相在液相间分散成为分子、离子 状态，变成没有相界存在的均匀体，这就叫真溶液(如 食盐在水中溶解的溶液)。l 如果在液相间分散的固相由许多分子组成，虽然固相 颗粒很微小，但有相界面存在，这样的混合物叫胶体溶 液(如常用的各种胶水)。如果外观和胶体溶液差不多， 但其中有40以上的固相颗粒都大于0.2u（1u 0.001mm），这就叫半胶体溶液或叫悬浮液。 膨润土 泥浆就属于悬浮液这一类。 6、泥浆的材料u膨润土是一种以含水铝硅酸盐为主体的高岭石、 水云母、微晶高岭石等混合矿石经过加热、干 燥、粉碎、分筛等工序加工成的粉末状袋装商 品。u膨润土因产地与种类不同，质量差别很大。上海 地区用来配制泥浆的商品陶土是品位较差的膨润 土同类商品，因此，进货时要进行室内试验，了 解其性质后方可使用。 膨润土u主要物理常数 比重：2.3-2.9； 容重：0.83-1.13； 含水量：最大10； 粉末粒径：200目筛余小于4 6-12浓度的溶液PH值：8-10u主要化学成份 SiO2（二氧化硅）64-85； Al2O3（三氧化二铝）12-17 Fe2O3（氧化铁）、MgO（氧化镁）、CaO（氧化钙）、NaO 氧化钠）、K2O（氧化钾）等5.3以下。 u水化性能 膨润土的主要成分是含水铝硅酸盐，它由Si-Al-Si等三层结构重叠而成，在很薄的不定形的板状层表面吸附了大量可以进行离子交换的阳离子（Na+）或（Ca+），吸附钠离子的称为钠基膨润土，吸附钙离子的称为钙基膨润土。 钠基膨润土水化能力比钙基膨润土好，为了改善钙基膨润土的水化能力，可以用纯碱（Na2CO3）使钙基膨润土转化为钠基膨润土。 膨润土放入水中以后，经过水化作用显示出来的性能便是水化性能： 膨润土的基本性质膨润土的湿胀性能 膨润土加清水混合时，水会很快进入铝硅酸盐的晶格层之间，膨润土便显著地膨胀起来。膨润土的湿胀程度用克干燥的膨润土粉末所能吸收的水量来表示（cc/g），通常钠基膨润土的湿胀度为812cc/g，钙基膨润土为35 cc/g。膨润土的胶体性能 膨润土湿胀之后，水和膨润土中的离子交换，使膨润土颗粒周围带负电荷。由于电荷有吸附水的作用，水便将膨润土颗粒包围起来，形成一层带负电荷的水化膜。因为形成水化膜的膨润土颗粒都带着负电荷，颗粒与颗粒就会产生静电排斥力，使之互相不能聚合而处于相对稳定的悬浮分散状态中，成为一种半胶体悬浮液。由于膨润土的胶体性能是由颗粒之间的静电排斥力来支配的，而静电排斥力又是通过膨润土和水的离子交换产生的，因而，当膨润土悬浮液中混入大量有害离子，它的离子交换能力大于膨润土上吸附的阳离子，并使膨润土颗粒所带的电性得到中和时，膨润土颗粒就会互相凝集发生沉淀，这时膨润土的胶体性能就破坏了。膨润土的触变性能经过水化作用的膨润土悬浮液处于静置状态时，包围膨润土颗粒的水化膜就会互相粘结，形成蜂窝形的有一定机械强度的网状结构，并变成流动性显著减小的胶凝体。但只要搅动一下，胶凝体又会恢复原来的流动性，变成悬浮液。膨润土这种很容易由悬浮液胶凝体互相转化的特性就叫触变性。l产浆率 产浆率是指把1吨干燥的膨润土粉末和水混合，使其达到规定粘度（斯托玛粘度为15CP）时的膨润土悬浮液的容量。湿胀度高的膨润土其产浆率也高，产浆率越高质量也越好。优质膨润土产浆率可达16m3，陶土产浆率在8-13m3。l重力稳定性 把膨润土悬浮液静置10小时后，观察其是否产生沉淀物：优质膨润土：浓度的悬浮液静置10小时以上不产生沉淀。普通膨润土：浓度12的悬浮液静置10小时不产生沉淀。劣质膨润土：浓度在12以上也会产生沉淀。l 滤过试验 优质膨润土：失水量在10cc以下；泥皮厚度在1.5mm以下。 普通膨润土：失水量在15cc以下；泥皮厚度在2mm以下。 劣质膨润土：失水量在15cc以上；泥皮厚度在2mm以上。 判别膨润土质量的方法l水是泥浆材料中用量最大的材料，但往往因为水的来原广泛，可以就地取用而忽视其性质，影响泥浆的质量。l 根据水中含钙镁杂质的多少，水可分为软水和硬水。一般硬度（1公升水内含氯化钙1/150克为1）在6以下为软水，6以上为硬水。l配制泥浆最好用软水。如果使用硬水，水中大量钙、镁等盐类会降低膨润土的水化作用，使泥浆凝聚沉淀。因而在使用性质不明的水原时，应事先化验一下，如果是硬水，可在拌浆时加Na2PO7（磷酸钠）或加Na2O3（纯碱）进行软化处理。l用自来水配制泥浆是没有问题的。 水l分散剂掺加到泥浆中去可以使分散不好的膨润土颗粒增加分散度和水化程度，分散剂还可用来调整泥浆的PH值，控制泥浆的质量变化。l分散剂有碱类、复合磷酸盐类、木质素璜酸盐类和腐殖酸类等多种类别。配制泥浆最常用的是碱类中的Na2CO3（纯碱）。l分散剂在泥浆中的作用有以下三方面： 分散剂l提高膨润土颗粒的负电荷电位，从而提高泥浆的表面性质l分散剂都是一些含有金属元素钠的碱类或盐类，泥浆中掺加分散剂后，膨润土颗粒表面就可以吸附到更多的钠离子（Na+），使形成水化膜的膨润土颗粒所带的负电荷电位升高，从而增强了相互之间的静电排斥力，提高了膨润土颗粒的分散度和水化程度，改善了泥浆的表面性质。 l提高泥浆的化学稳定性 l当泥浆中混入来自地基土中或地下水中钙、镁等有害离子时，如果有害离子数量很大，离子交换能力大于吸附在膨润土颗粒上所带的电性，膨润土颗粒就会凝聚沉淀，失去原有性能。l泥浆中掺加分散剂后，分散剂释放出来的大量的钠离子能同混入泥浆中的有害离子发生化学反应，使有害离子惰性化。 l置换有害离子，控制泥浆的质量变化l在泥浆下浇灌混凝土时，泥浆常会因受水泥的污染而产生粘度升高、比重增大、泥水分离等质量恶化现象。如果在质量恶化的泥浆中掺加一定浓度的纯碱溶液，那么恶化的泥浆就会向悬浮分散状态转化。其道理是纯碱能同水泥中的主要成分硅酸三钙与硅酸二钙等硅酸盐发生置换反应，变成沉淀物碳酸钙，从而使钙离子惰性化，失去危害作用。l Ca3SiO33Na2CO33CaCO3Na6SiO3 (硅酸三钙碳酸钠 碳酸钙 硅酸钠）（置换反应） l配制泥浆用的增粘剂均为CMC。CMC是钠羧甲基纤维素的简称，它是一种高分子聚合的化学浆糊。CMC溶解于水后成为粘度很大的透明胶体溶液。l市场上出售的CMC品种很多，按高分子聚合程度不同，可分为高粘、中粘和低粘三种。在选用时，必须搞清商品名称、粘度高低及其性能特点。配制泥浆时要按不同商品、不同粘度来确定掺加浓度。lCMC在泥浆中的作用主要有以下三方面：提高泥浆粘度。提高泥皮形成性能。具有胶体保护作用，防止膨润土颗粒受水泥或盐分的污染。 增粘剂 前面述及的泥浆材料是常用材料，在一般地基土中挖槽都可满足使用要求，但在复杂的地质条件下挖槽时就会产生因泥浆比重不够，平衡不了槽壁内外的压力而使槽壁坍塌，或泥浆中缺少充填地基孔隙的材料，造成泥浆严重漏失而使槽壁坍塌等问题。这时就应掺加专门材料来处理泥浆。 其它外加剂l在松软地层或是在有较大承压水存在的地层中成槽时，必须增加泥浆的比重，提高泥浆的水头压力才能保持槽壁稳定。如果只靠增加膨润土浓度来提高比重，就会带来泥浆粘度过大、泵送困难、影响混凝土浇灌等问题。此时，可在泥浆中掺加加重剂，达到增大泥浆的比重却又不明显增大粘度的目的。l加重剂一般都用比重较大的惰性材料加工而成，如：重晶石粉、铜矿渣粉、方铅矿粉和磁铁矿粉等。其中最常用的是商品重晶石粉，它是一种以硫酸钡为主要成份的灰白色粉末，比重在4.20以上，粉末粒径为200目筛余小于3。 加重剂l在渗透系数很大的沙层、沙砾层或是有裂隙的地层中挖槽时，由于普通泥浆中没有充填地基孔隙的材料，泥浆会大量漏失，导致槽壁坍塌。此时，在泥浆中掺加防漏剂是有效措施。l防漏剂有粒状、片状和纤维状，大小从几十微米至几十毫米，使用时可根据需要充填的地基孔隙大小来选定材料的规格与掺加量。l防漏剂常用材料有：粒状：棉花籽碎壳、核桃碎壳、木材锯末、珍珠岩、蛭石粉末等。片状：碎云母片、碎塑料片、碎赛璐珞片等。纤维状：短石棉纤维、碎甘蔗纤维、碎稻草纤维、纸浆纤维等。 防漏剂 （一）泥浆配制方案 为使泥浆在整个工程施工期间都能充分发挥应有的作用，在配制泥浆时必须使它具有必要的性能。由于对泥浆性能的要求因地基条件和施工条件不同而有差异，因而需在充分掌握这些条件之后，再制定能适合这些条件的泥浆配制方案。制定泥浆配制方案的一般程序如下：二、护壁泥浆的配制 了解地基状况l有无坍塌性较大的土层、沙层和沙砾层。l有无裂缝、空洞和渗透系数很大的漏浆层。l有无影响泥浆管理和处理的土层，如有机质土层、水泥搅拌土层等。 了解地下水状况l了解地下水位高程，能否保证泥浆的液面高出地下水位1m以上。l了解承压水层、潜流水层、无水层以及地下水的流速。l了解地下水水位的变化是否受潮汐的影响。l了解地下水的水质：测定盐分和钙、镁等能使泥浆变质的有害离子的含量；测定地下水的PH值；了解有无化工厂的排水等流入。 了解其它情况l地基是否经过化学溶液加固。l地层中有无气体。l槽壁邻近的建筑物是否对槽壁产生附加侧压力。1、了解水文地质状况l了解使用哪种挖槽机、哪种挖槽方法、泥浆中含土渣的程度如何。l了解采用哪种泥浆循环方式，泥浆排土渣的性能及沉渣处理的难易程度如何。l了解施工现场总平面布置和泥浆施工设施允许占地面积的大小，能否设置泥浆沉淀池和净化再生装置。l了解槽深、槽宽和最大单元槽段的长度l了解单元槽段的施工周期有无时间限制，是否要在短时间内供给大量泥浆。 2、掌握施工条件 隧道公司在上海地区施工时，泥浆材料通常选择如下： 膨润土：山东高阳出产的200目商品膨润土。 水 ：自来水。 分散剂：纯碱（Na2CO3）。 增粘剂：CMC（高粘度，粉末状）。 加重剂：200目重晶石粉。 防漏剂：纸浆纤维。3、选定泥浆材料 粘度 比重 PH值 胶体率 失水量与泥皮厚4、确定泥浆的性能指标a 地基的坍塌性l泥浆的粘度与地基的坍塌性关系最大，地基的坍塌性越大，泥浆所需的粘度也越大。l地基的坍塌性又与土质的种类和有没有地下水有很大关系，下表是实践经验的总结。 粘度 关系到泥浆粘度的因素地基的坍塌性与土质和地下水的关系表 土 质 粘 土 粉 质粘 土 沙 质粉 土 细 沙 粗 沙 沙 砾 砾 石 无地下水时坍塌性 无 一般无稍 有 有 常有 多 很 多 有地下水时坍塌性 一般无 稍有 有 常有 多很 多 非常多 本表是指不用泥浆护壁，垂直挖槽10m深的情况。表中的“无”是说挖槽完毕时无坍塌现象，但不能长期保持稳定。 在实际工程中，地基的土质极少是单一的，一般都是由粘土、粉土、沙层和砾石等复合构成。在复合构成的地基中，护壁的重点是最容易坍塌的土层，因此，确定泥浆所需的粘度也要以最容易坍塌的土层为对象。 在使用抓斗挖槽（泥浆静止式）的场合，特别是用重型抓斗挖槽的场合，由于抓斗撞击导墙会场产生振动、抓斗在槽内上下往复会撕掉槽壁面上形成的泥皮以及抓斗掀起的泥浆浪花会冲刷槽壁等原因，常会造成槽壁表土剥落或坍塌。而用钻机成槽（泥浆循环式）的场合，因为钻机缓慢下放一次成槽，不会撞击振动导墙，没有上下往复动作，不会撕掉泥皮，不会掀起浪花 ，因而槽壁就不容易引起坍塌。 所以，使用静止式的泥浆应比使用循环式的泥浆有较大的粘度。b 泥浆的使用方法 用品位较差的膨润土配制的泥浆，因其水化程度低，固态颗粒多，重力稳定性也差。如果适当增大泥浆的粘度，可以减低其泥水离析的程度。对掺加重晶石粉的泥浆，粘度更要增大。c 泥浆的重力稳定性 槽段放置的时间越长，静置在槽内的泥浆产生离析沉淀的程度就越严重。因此，确定必要的泥浆粘度要考虑到槽段可能放置的时间，泥浆放置时间越长，所需的粘度也应越大。d 槽段的放置时间 必要的泥浆粘度应该是能够保持槽壁稳定的较小粘度。为了保持槽壁稳定，各公司都有各自的经验数值。下表是隧道公司在上海地区施工的经验数值。 必要的泥浆粘度26-3024-2622-24500cc/700cc(秒)亚沙土层亚粘土层粘土层 地基粘度 保持槽壁稳定的泥浆漏斗粘度(泥浆静止式工法） 日本的经验数值 泥浆漏斗粘度500cc/500cc（秒） 泥浆静止式施工方法 泥浆循环式施工方法 工程地质状况 与施工条件 地下水少时 地下水多时 地下水少时 地下水多时 粘 土 层 2022 2224 2022 2224 含沙粉土层 2530 3033 2328 2430 沙质粘土层 2835 3038 2328 2530 沙质粉土层 3035 3238 2530 2734 沙 层 3545 4045 2734 3038 沙 砾 层 4560 6080 3238 3544 注： 表6.2-3中数值是以最普通的工程为对象（即深度1030m，用28小时挖完槽，然后用 13小时浇灌完混凝土），如果要延长放置时间，表中粘度值应增大20%50%。泥浆粘度的确定l在实际施工时，由于工程地质状况千变万化，施工条件又各不相同，即使是套用地质状况和施工条件相同的工程实例的经验数值，也会因为细节上的差异或施工速度的变化而出问题。l所以，确定必要的泥浆粘度只能参考同类工程的经验数值，不能死搬硬套，应该在充分调查研究本工程的地质状况和施工条件，并搞清关系到泥浆粘度的各种因素之后，再参考同类工程的经验数值，确定本工程所需的泥浆度。 在通常情况下(地基土浅层以粘性土为主)，新鲜泥浆的比重达到1.06(在成槽过程中,土渣混入泥浆之中，比重会增大到1.10以上)就能保证槽壁的稳定。如果遇到以下三种情况,需酌情提高泥浆的比重： 地下水位高或地下有承压水时。 地基非常软弱(N值99991000cc量筒失水量（cc/30分）1010泥浆滤过装置泥皮厚(mm）1.51.5泥浆滤过装置泥浆材料膨润土（商品陶土）CMC（Im5）纯碱(Na2CO3)地基状态粘性土沙性土粘性土沙性土粘性土沙性土掺加浓度（%）91111130.40.50.50.73.54.54.04.5新鲜泥浆的基本配合比 表2-5注：CMC和Na2CO3的浓度是陶土重量的百分比。 l泥浆是各种材料特性的综合产物，即使严格按确定的配合比配制的泥浆，它是否具有工程施工所需的必要性质，还需对性能指标进行逐项试验才能确定。如果没有达到指标，就应增减材料的掺加量，修正基本配合比。l对于通过室内试验确定的新鲜泥浆的基本配合比，在开始施工之后，若发现与当初预料的条件不同，应逐次对泥浆配合比进行修正。l对于地基土十分软弱而以邻近有重要构筑物的地下墙工程，最好能在工地内适当地方试挖一个槽段，以此检验泥浆的各项必要的性能。一般工程可以将最初施工的单元槽段作为试挖槽段来检验泥浆的各项必要的性能。 6. 泥浆配合比修正 （二） 泥浆配制方法配制泥浆的机具设备 泥浆原料仓库 l泥浆原料仓库是堆放膨润土等泥浆原材料的仓库。为了便利施工，仓库离用料地点越近越好；为了满足施工需要，仓库里应常备可以配制出供2个单元槽段同时成槽所需的泥浆原材料。如果受施工场地限止，不能设置较大的仓库，至少也要在施工现场设置1个可以配制1个单元槽段用浆量的原材料仓库，以应付意外变故之急用。l在受施工场地限止的工地上，通常将泥浆原料仓库搭建在泥浆池或组合泥浆箱的上面，即在泥浆池上面铺设厚木板，上面是泥浆原料仓库，下面是泥浆池，上下呈立体布置。l为了防止泥浆原料淋雨受潮，泥浆原料仓库应设置在可避风雨的工棚之内。 泥浆原料中，膨润土是袋装商品，每袋25公斤或50公斤，整袋投料时无需称量。自来水以拌浆箱的容积刻度计量。需要称量的是另星膨润土、纯碱和CMC等原材料，它们的每拌（配制4m3泥浆）投料量都在50公斤以下，因此，50公斤级的磅秤是泥浆原料投料计量的合适器具。 泥浆投料计量秤 l连续配制泥浆时需要大量用水，如果施工现场的给水管路的通径不大，清水就会供不应求。为此，应用清水贮存箱在平时装满清水，水流量小时或断水时可作应急之用。l在施工现场通常用泥浆箱代替清水贮存箱，每箱可贮存20-30m3清水。 清水贮存箱l如果把CMC、纯碱和膨润土混合在一起搅拌时，CMC和纯碱很难充分溶解。因此，宜把CMC和纯碱放在另外的搅拌筒中加水搅拌到充分溶解后，再加入到膨润土纯浆液中一起搅拌。l搅拌CMC和纯碱的搅拌筒，可采用外购的通用产品，这种搅拌筒由单轴叶片搅拌机和圆筒形容器组成，容积约0.8m3。 CMC和纯碱搅拌筒 泥浆搅拌机有回转式泥浆搅拌机和喷射式泥浆搅拌机两类。 泥浆搅拌机l回转式泥浆搅拌机由搅拌筒和安装在电机传动轴上的搅拌叶片组成，通过高速回转的叶片使泥浆产生激烈的涡流而将泥浆搅拌均匀。它可以将经过冲拌的膨润土纯浆液和已经溶解的CMC与纯碱溶液混合在一起搅拌成质地均匀的膨润土泥液。也可直接向回转式泥浆搅拌机中投入泥浆原材料，搅拌成膨润土泥浆，但搅拌时间要长得多。l我国使用的回转式泥浆搅拌机有单筒的，也有双筒的，搅拌筒的容量为0.8m3。国外使用的回转式泥浆搅拌机有多种规格，搅拌筒的容量也不超过1.2m3。l我们隧道公司所用的回转式泥浆搅拌机是自制的单筒双轴搅拌机，即在容积4m3的搅拌筒中安装了2台回转式泥浆搅拌机（见下图），因其搅拌筒容积大，搅拌机的功率也大，产浆的效率也高于购买的通用产品，每小时产浆可达50m3。 回转式泥浆搅拌机 隧道公司自制的回转式泥浆搅拌机叶片1400旋转轴出浆阀贮浆箱27001350电动机隧道公司自制的回转式泥浆搅拌机l喷射式泥浆搅拌机是一种利用喷水射流来搅拌膨润土的泥浆搅拌机，其工作原理是：用水泵把水喷射成射流状，利用射流的喷嘴附近所产生的真空吸力，把加料器中的膨润土吸到水流中进行搅拌（见下图），它可以搅拌较大容量的泥浆。l我们隧道公司所用的膨润土纯浆液冲拌方式与喷射式泥浆搅拌机的搅拌方式原理相同，尽管膨润土要用人力投放，但它可用普通泥浆泵来循环搅拌浆液，非常经济实用。 喷射式泥浆搅拌机 喷射式泥浆搅拌机工作原理喷嘴真空部位真空部位喷嘴 泥浆测试仪器是测试泥浆性能指标必不可少的器具，通常采用石油钻机平台上使用的机台用成套泥浆测试仪器（由青岛照相机总厂生产），其中有泥浆比重秤、漏斗式粘度计、泥浆滤过试验器、筛析法含沙量仪及PH值石蕊试纸等器具。 泥浆测试仪器 由于膨润土在水中达到充分溶胀水化的时间需要20小时左右，因此配制好的新鲜泥浆要贮存24小时才能使用，这就需要配备泥浆箱（池）来贮存新鲜泥浆，通常作为新鲜泥浆贮存箱（池）的容积应是单元槽段体积的0.5-1倍。 新鲜泥浆贮存箱（池） 泥浆配制的工艺流程 根据新鲜泥浆设计性能指标中的比重一项，换算膨润土的浓度百分比： 当新鲜泥浆的比重为1.045时，膨润土的浓度百分比为8%；新鲜泥浆的比重每增减0.005，膨润土的浓度百分计算比相应增减1%。 根据膨润土的浓度百分比计算膨润土的投放量： 如：膨润土的浓度百分比为8%，则：泥浆的比重为1.045，1m3新鲜泥浆的重量为1.045吨，其中膨润土所占的重量为1.045吨8%=83.6公斤。也就是：配制1m3比重为1.045的新鲜泥浆，需投放膨润土83.6公斤。 膨润土投放量计算方法l纯碱投放量=膨润土的投放量4%。l如：泥浆比重为1.045，则：膨润土的投放量为83.6公斤，纯碱的投放量为83.6公斤4%=3.344公斤。 纯碱投放量的计算方法lCMC投放量=膨润土的投放量0.51%(粘度高则用量少)。l如：泥浆比重为1.045，则：膨润土的投放量为83.6公斤，CMC的投放量为83.6公斤0.5%=0.418公斤。 CMC投放量的计算方法 计算1m3新鲜泥浆中清水所占的体积 1m3新鲜泥浆中清水所占的体积=1m3新鲜泥浆的体积-膨润土所占的体积（膨润土的投放量膨润土的比重）-纯碱所占的体积（纯碱的投放量纯碱的比重）-CMC所占的体积（CMC的投放量CMC的比重）。 在实际计算1m3新鲜泥浆中清水所占的体积时，只扣除膨润土所占的体积而不扣除纯碱和CMC所占的体积，因为纯碱和CMC所占的体积并不大，而清水在新鲜泥浆配制过程中有损耗，故二者都忽略不计。 根据1m3新鲜泥浆中清水所占的体积，计算出清水的用量： 清水用量=1m3新鲜泥浆的体积-膨润土所占的体积（膨润土的投放量膨润土的比重）清水的比重。 如：泥浆比重为1.045，则：清水用量=1000dm3-83.6公斤2.3公斤/dm3）1=963.65公斤。 清水用量的计算方法 新鲜泥浆的设计性能指标 表2-6项目 粘度 （秒） 比重 PH值 失水量 （） 滤皮厚 （）指标 24-28 1.06 89 10 2 设：设：新鲜泥浆的设计性能指标如表2-6 求：求：新鲜泥浆的投料配合比 泥浆原材料投放量的计算例题 解： 计算膨润土的投放量 1m3新鲜泥浆的重量为1.06吨；膨润土浓度为11%；其中膨润土所占的重量为1.06吨11%=116.6公斤。 计算纯碱的投放量 纯碱的投放量=膨润土的投放量4%=116.6公斤4%=4.664公斤 计算CMC的投放量 CMC的投放量=膨润土的投放量0.5%=116.6公斤0.5%=0.583公斤 计算清水的投放量 清水用量=1m3新鲜泥浆的体积-膨润土所占的体积（膨润土的投放量膨润土的比重）清水的比重=1000dm3-116.6公斤2.3公斤/dm3）1=949.3公斤。 求得新鲜泥浆的投料配合比如表2-7。新鲜泥浆的配合比 表2-7泥浆材料膨润土纯碱CMC清水1m3投料量（kg）116.64.6640.583949.3 在地下墙施工过程中，因为泥浆向地基土空隙中渗透而在槽壁表面结成泥皮，所以泥浆中膨润土、纯碱和CMC等成分会不断消耗；又因为泥浆要与地下水、泥土、沙石、混凝土接触，从中难免要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。所以泥浆使用一个循环之后，总要产生一些变质的劣化泥浆。如果不进行及时处理，新鲜泥浆使用二个循环之后，可能就要报废。因此，在地下墙施工过程中，要对循环使用中的泥浆进行分离净化与再生处理，尽可能提高泥浆的重复使用率。三、泥浆循环与净化再生(一) 泥浆循环的工艺流程新鲜泥浆配制新鲜泥浆贮存再生泥浆贮存振动筛分离泥浆施 工 槽 段沉淀池分离泥浆旋流器分离泥浆粗筛分离泥浆劣化泥浆废弃处理加料拌制再生泥浆净化泥浆性能测试指标劣化泥浆净化泥浆回收泥浆 泥浆分离净化，主要有沉淀分离和机械分离二种方法，二种方法结合使用效果最好。（二）泥浆分离净化的方法l沉淀分离法是利用泥浆与土渣的比重差，使土渣沉淀下来之后再予以排除的方法。由于采用沉淀分离法时，沉淀池越大、沉淀时间越长，泥浆沉淀分离的效果也越好，所以在施工现场允许设置大容积沉淀池和采用钻机成槽、泥浆排渣的场合，常把沉淀分离法作为泥浆分离净化的主要方法。l沉淀池可埋设在地下，半埋在地下，或砌筑在地上。考虑到土渣沉淀会减少沉淀池的有效容积，设置沉淀池时，容积应大于单元槽段挖土量的1.52.0倍。考虑到泥浆在沉淀池中折线流动和清除沉渣的需要，应将沉淀池适当分隔成几个小池，其间根据工艺要求开槽口连通。 沉淀分离法 机械分离法是用振动筛、旋流器和离心机等机械设备对泥浆进行泥水分离的方法。 机械分离法 l通常情况下，从槽内回收的带有土渣的循环泥浆首先经过振动筛，振动筛筛网孔径的大小决定了可分离土渣的粒径大小，小孔筛网可分离的土渣粒径范围比大孔筛网广，但分离效率降低，因而振动筛常常做成两段形式的或双层形式的，将两种不同孔径的可以分离不同土渣粒径范围的筛网组合在一起，以此紧凑机械结构，提高循环泥浆泥水分离的效率。l我国常用于钻机成槽泥浆排渣场合的振动筛如下图所示。 振动筛 用于钻机成槽泥浆排渣场合的振动筛1-流浆槽2-出料口3-出料口4-横撑5-支架6-斜撑 7-电动机8-传动皮带 9-振动筛10-消能箱 11-箱盖双层振动筛 隧道公司在上海地区使用的振动筛 我们隧道公司在上海地区进行地下连续墙施工时，几乎都采用液压抓斗成槽的施工方法，土体由液压抓斗直接抓挖出槽。为了分离抓斗漏落在槽内的土渣，也采用双层