浅谈地下连续墙的中泥浆护壁技术.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 目 录 目目 录录 1 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 1 地下连续墙国内外的发展 1 1 2 泥浆的选用 1 1 3 研究的背景意义 3 1 4 研究的主要内容 3 1 5 主要技术路线 4 第二章第二章 泥浆的组成泥浆的组成 4 2 1 介绍各组成成分 5 2 1 1 泥浆的种类 5 2 2 泥浆的成分 5 2 3 泥浆的作用 6 第三章第三章 泥浆性能及质量控制指标泥浆性能及质量控制指标 7 3 1 密度 7 3 1 1 密度 7 3 1 2 测定方法 8 3 2 粘度 8 3 2 1 粘度 9 3 2 2 粘度的测定 9 3 3 失水量与泥皮厚度 10 3 3 1 失水量 10 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 3 2 测定方法 10 3 4 PH 值 10 3 4 1 酸碱度 11 3 4 2 PH 值的测定 11 3 5 胶体率与稳定性 11 3 5 1 胶体率 11 3 5 2 稳定性 12 3 6 静切力 12 3 6 1 静切力 12 3 6 2 测定方法 12 3 7 含砂率 13 3 7 1 含砂率 13 3 7 2 含砂率的测定 13 第四章第四章 泥浆的制备泥浆的制备 14 4 1 材料的选择 14 4 2 泥浆配合比的确定 15 4 2 1 概述 15 4 3 材料组成的设计步骤 16 4 3 1 原材料试验 16 4 3 2 拟定混合料配合比 16 4 3 3 泥浆试验 16 4 3 4 确定泥浆配合比 16 4 4 结合工程实例介绍泥浆配合比的方法 17 4 4 1 工程概况 17 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 4 4 2 试验方法及结果 17 4 5 泥浆的制备 21 第五章第五章 泥浆的再生处理泥浆的再生处理 22 5 1 土渣分离处理 23 5 2 污染泥浆的化学再生处理 24 第六章第六章 泥浆系统泥浆系统 24 6 1 泥浆系统 25 6 1 1 泥浆的制备系统 25 6 1 2 泥浆的处理设备 25 6 1 3 泥浆循环系统 25 第七章第七章 泥浆在施工过程中的检验泥浆在施工过程中的检验 27 7 1 泥浆质量控制指标 27 7 2 泥浆质量恶化的原因 27 7 3 在施工过程中泥浆的控制 27 7 3 1 新拌制的泥浆 28 7 3 2 贮浆池中的泥浆 28 7 3 3 被浇筑混凝土置换出来的泥浆 29 总总 结结 29 参考文献参考文献 30 致致 谢谢 31 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 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 第二章 泥浆的组成 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 Carboxy Methyl Cellulose 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 泥浆的比重是以泥浆与 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 用比重计测定 比重计的工作原理类似于天平 其造如图 3 1 测定时 把比重计放置平稳 将待测定的泥浆倒满量筒 然后移动砝码使比重计的杠 杆平衡 砝码的的读数就是泥浆的密度 3 2 粘度 1 2 3 6 4 5 1 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 3 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 测量方法 将泥浆搅匀 漏斗和量杯洗净 把滤网放在漏斗上口 用手 指堵漏斗下端的管子 用量杯先后量出 200mL 和 500mL 的泥浆 通过滤网 倒进漏斗 把 500mL 的量杯洗净后置于漏斗管口下方 松开手指同时开动 秒表计时 当量杯装满 停下秒表 所记的秒数即为泥浆的粘度 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 1 603 4 150 2 5 1 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 150 150 300 100 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 3mm 3 4 PH 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 2 PH 值的测定 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 用它测量泥浆切力时 可用下式表示 ddh hdG 2 式中 浮筒的壁厚 泥浆比重 浮筒的沉没深度 浮筒的平均直径 铝制浮筒重量 cm cmg cmh cmd gG 3 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 图 3 3 静切力计 2 切力浮筒 1 切力计 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 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 第四章 泥浆的制备 4 1 材料的选择 图 3 4 含砂率仪 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 2 PH 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 含砂率 5 15 04 94 84 94 94 74 84 64 6 PH 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 1 PH 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 含砂率 4 54 64 74 54 44 34 34 34 24 4 PH 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 8 PH 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 表 4 6 符合规范要求的泥浆配合比符合规范要求的泥浆配合比 泥浆材料含量 底层情况钻孔方法 水粘土 膨润土 碳酸钠 10 10 55 一般底层正循环 174 11 45 55 正循环 17411 30 55 易塌地层 冲击钻 1748 15 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 制备膨润土泥浆一定要充分搅拌否则膨润土溶胀不充分膨胀会影响泥浆 的失水量和黏度 一般情况下 膨润土和泥浆混合三小时后就会有很大的膨 胀 可供施工使用 经过一天就可以达到完全膨胀 增粘剂 CMC 较难最好 先用 CMC 溶解成 1 3 的溶液再掺和泥浆中进行拌合 否则宜慢慢地向泥 浆中掺加 这就有效的增加了泥浆的黏度的 可提高 CMC 的溶解效率 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 1 1 2 1 喷嘴 2 真空部位 图 4 1 工作原理 膨润土 膨润土 1 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 5 1 土渣分离处理 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 组合构成一个整体 使泥浆流动循环起来 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 P 2 2 给水 旋流 1 1 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 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 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 不仅会给施工 带来困难 如槽壁坍塌 混入浇筑的混凝土中等 而且也使施工精度降低 所 以在施工过程中 要求在适当的时间于适当的位置对泥浆进行取样试验 根据 试验结果分别对泥浆采取处理 修正配合比或舍弃等措施 以提高施工精度 经济性和安全性 7 3 在施工过程中泥浆的控制 在施工过程中 应检查和控制泥浆的性能 随时调整泥浆配合比 使 其适用不同地层的钻