CN101565945A - 复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法 - Google Patents

Abstract

一种复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，采用复合钠基膨润土作为配制护壁泥浆的材料，其工艺步骤为：(1)将复合钠基膨润土、纯碱和水配制成护壁泥浆，充分搅拌后储存待用；(2)在地下连续墙成槽过程中，将待用护壁泥浆充入槽段内进行泥浆护壁；(3)完成成槽后进行清孔；(4)对清孔中抽出的槽底泥浆反复进行分离净化并进行检测；(5)对分离砂之后检测合格的泥浆进行调整，然后再反复使用，对指标超范围的回收泥浆进行废弃。采用本发明所述方法配制的护壁泥浆具有优良的护壁性能、携渣能力和抗污染能力，能够克服地下连续墙塌方、沉降、露筋、漏水等质量问题，因而适合于所有地下连续墙围护结构，尤其是存在较厚砂质粉土的超深地下墙工程。

Description

复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法

技术领域：

本发明涉及一种建筑工程用泥水浆液材料的应用，特别涉及一种新型的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，属于建筑技术领域。

背景技术：

在隧道工程施工中，盾构的进出洞工序是盾构法建造隧道的关键工序，该工序施工的优劣将直接影响建成后隧道或管道的轴线质量、进出洞口处环境保护的成效甚至影响到工程施工的成败。盾构的进出洞技术必须根据工程所处的水文地质、环境条件和环境保护要求的等级而制定，对于泥水平衡盾构的进出洞段而言，洞口建筑空隙的密封是个关键问题，如不妥善解决，将会引起洞口渗漏、地表下沉，而产生不可设想的后果。

建筑工程中的地下连续墙具有整体性、抗渗性和耐久性好以及结构刚度大的特点，可作为永久性的挡土挡水和承重结构。地下连续墙能够适应各种复杂的施工环境和水文地质条件，其施工时基本无噪音、无震动，对邻近建筑物和地下管线影响较小，因此可以紧靠已有的建筑物施工，同时为了适应不同工程的具体条件，能够建造各种深度(10～100m)、各种宽度(30～150cm)和各种形状的地下墙。由于上述一系列的优点，地下连续墙在城市地铁和深基础工程中得到了越来越广泛的应用。

作为基坑围护工程的关键，地下连续墙施工质量的控制显得至关重要，而护壁泥浆是保证地下连续墙施工质量最重要的环节之一。曾经有很多围护工程因泥浆性能、质量及其管理方面的缺陷，导致地下连续墙发生塌方、径缩、沉渣厚、露筋、渗漏水等质量问题，因而护壁泥浆性能的好坏决定了地下连续墙施工的成败。这些年随着城市轨道交通建设的迅速发展，地下连续墙施工的难度越来越大，其主要体现在墙体的深度越来越深，穿越土层的地质状况越来越复杂，因此以往使用的常规泥浆很难保证在这种复杂地层中超深地下墙施工的质量要求，往往施工的水平和达到的质量标准低于国外相关标准。护壁泥浆的主要制作材料是膨润土，目前使用的常规膨润土泥浆在造浆率、化学稳定性、护壁性能以及拌浆效率等方面均存在有不足，因而深基坑开挖过程中，经常会出现地下连续墙接缝因夹泥而发生渗漏水，导致大面积露筋、墙体发生沉降等问题，这直接影响了地下连续墙的施工质量，并且增加了基坑开挖及周围环境的安全风险。为使地下连续墙的施工质量更上一个台阶，满足更深更复杂地层中地下连续墙施工的需要，有必要对现有地下连续墙使用的护壁泥浆在成分、性能和工艺方法上进行改进。

目前市场上有一种新型复合钠基膨润土供应，其矿产于东北辽宁，因其蒙脱石含量高，所以是全国最好的膨润土矿产之一。该复合钠基膨润土由两部份组分混合而成，一部份是优质钠基膨润土，另一部份是对泥浆起提粘和降滤失作用的聚合物及添加剂，该聚合物为胺类聚合物，添加剂主要是纤维素类添加剂，它们有助于形成网状交联结构的胶体溶液，以提升泥浆的性能，并控制泥浆的漏失。经对现有技术的检索，该种类型的复合钠基膨润土泥浆此前还未曾在地下连续墙的施工中应用过。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有采用常规膨润土泥浆作为护壁泥浆的地下连续墙施工方法的缺点，提供一种复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其采用新型复合钠基膨润土作为护壁泥浆的材料，并加强施工过程中配制搅拌、分离净化和泥浆回收等工艺控制，从而提高泥浆的护壁性能、携渣能力和抗污染能力，达到克服地下连续墙槽段塌方、墙体沉降、露筋、漏水等质量问题，以确保基坑开挖的安全。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其采用复合钠基膨润土作为配制护壁泥浆的材料。

本发明所述的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法使用的复合钠基膨润土为“优钻100”；其工艺步骤及其具体内容如下：

(1)将复合钠基膨润土、纯碱和水配制成护壁泥浆，充分搅拌后储存待用

A、高压水从混配器的进水口射入，然后在混配器的漏斗内倒入复合钠基膨润土和纯碱，高压水流将复合钠基膨润土和纯碱初步混合拌制成泥浆并送入拌浆桶，高压水在进入混配器进水口前的流量不小于1m³/h；

B、初步配制好的泥浆在拌浆桶内进行充分搅拌；

C、搅拌后制成的护壁泥浆放入泥浆储存箱内待用，拌制成的护壁泥浆放置24小时后再使用。

(2)在地下连续墙成槽过程中，将待用护壁泥浆充入槽段内进行泥浆护壁

在地下连续墙成槽过程中，将泥浆储存箱内的护壁泥浆直接不断地充入槽段内进行泥浆护壁。

(3)完成成槽后进行清孔

在地下连续墙完成成槽后，安放清孔设备，清孔过程中将清孔管抽出的槽底泥浆输入泥浆分离系统。

(4)对清孔中抽出的槽底泥浆反复进行分离净化并进行检测

清孔中抽出的槽底泥浆在泥浆分离系统中进行分离净化，将砂分离出来并进行检测，若达不到要求，则反复循环进行分离，直到泥浆中的砂粒全部被分离出来满足要求为止，分离出来的砂装车外运；

(5)对分离砂之后检测合格的泥浆进行调整，然后再反复使用，对指标超范围的回收泥浆进行废弃

将分离砂之后检测合格的泥浆送入泥浆调整系统，进行调整后再放到储浆箱内并反复使用；在混凝土浇灌过程中，仍然通过泥浆分离系统对回收的泥浆反复进行分离净化和检测并调整后再投入使用，PH值、比重指标超范围的回收泥浆则直接废弃。

与现有技术相比较，本发明所述方法采用复合钠基膨润土作为配制护壁泥浆的材料，该复合钠基膨润土在水中的分散性较好，并且含有对泥浆起提粘和降滤失作用的聚合物及添加剂，用它配制的护壁泥浆中的链条形高分子聚合物在水中形成具有网状交联结构的胶体溶液，该胶体系统分散度很高，表面积很大，因此吸附作用更加显著，护壁泥浆的胶凝强度(GelStrength)高，胶体率达到96％以上，因而能有效地吸附和悬浮钻屑，减少孔底沉渣厚度，其携渣能力比普通泥浆强得多。此外，一方面复合钠基膨润土充分水化后，其体积膨胀倍数可达自身体积的10～40倍，远高于钙基膨润土10倍左右的膨胀倍数，另一方面复合钠基膨润土含有的聚合物分子量非常高，这种水溶性链状分子的链长度比普通聚合物分子的链要长得多，因而每个聚合物的长分子链上就可桥接更多的膨润土小板，形成稳定性很高的泥浆体系，而整个泥浆胶体结构又呈空间网架结构，所以即使部分有害离子或颗粒侵入泥浆，护壁泥浆仍可维持其原有结构及特性，避免有害物质大量侵入导致泥浆本身结构完全被破坏，因此相比较传统泥浆而言，护壁泥浆的抗污染能力也大大增强。

总之，采用本发明所述方法配制的护壁泥浆携渣能力和抗污染能力比常规膨润土泥浆有了极大的提高，因而其稳定性高、护壁能力强，能够有效地减少沉渣的产生，再加上在地下连续墙施工过程中对护壁泥浆进行分离净化，降低了泥浆的含砂量和比重，从而能够解决沉渣厚引起的地下连续墙夹泥夹砂、露筋、径缩等质量问题，完全避免了槽段塌方和墙体沉降的现象。因此，本发明所述复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法可适合于所有地下连续墙围护结构，尤其是存在较厚砂质粉土地层的超深地下墙的基坑工程。

附图说明：

图1是本发明的施工流程图。

具体实施方式：

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

某地下连续墙工程，地下墙深度62米，采用本发明所述方法进行地下连续墙的护壁施工，即采用复合钠基膨润土作为配制护壁泥浆的材料，该复合钠基膨润土为由市场上采购的、由东北辽宁生产的新型复合钠基膨润土，其型号为“优钻100”。

在施工前首先布置安装好泥浆系统，请参阅图1，该泥浆系统包括有混配器1、拌浆桶4、泥浆储存箱5、储浆箱6和泥浆分离系统9，储浆箱6的泥浆容量不得少于单幅地下连续墙方量的3倍。

本发明所述方法的工艺步骤及其具体内容如下：

(1)将复合钠基膨润土、纯碱和水配制成护壁泥浆，充分搅拌后储存待用

A、采用喷射法进行第一道泥浆拌制：首先利用混配器1的泵输送高压水W，高压水W从混配器1的射流装置2的进水口射入(参见图1)，然后在混配器1的文氏漏斗3内按照规定的设计配比倒入复合钠基膨润土Y和纯碱A，复合钠基膨润土Y和纯碱A被打散在喷射的高压水W中并得到充分混合，从而高压水流W将复合钠基膨润土Y和纯碱A初步混合拌制成泥浆。该高压水W在进入混配器1的射流装置2进水口前的流量不小于1m³/h。初拌成的泥浆用泵抽入拌浆桶4。

纯碱A在泥浆配制过程中的作用为分散剂，分散剂一般都是含有金属元素钠的碱类或盐类，泥浆中掺加分散剂可以达到以下目的：

①提高膨润土颗粒的负电荷电位，从而提高护壁泥浆的表面性质。

泥浆中掺加分散剂以后，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，最终改善了护壁泥浆的表面性质。

②置换混入泥浆中的有害离子，控制泥浆的质量变化，提高护壁泥浆的化学稳定性。

在泥浆下浇灌混凝土时，泥浆中常会混入来自地基土、地下水或水泥的钙、镁等有害离子，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，则膨润土颗粒就会凝聚沉淀，泥浆就会产生粘度升高、比重增大、泥水分离等质量恶化现象，从而失去原有性能。如果在质量恶化的泥浆中掺加分散剂，如一定浓度的纯碱溶液，则分散剂释放出来的大量钠离子就会与有害离子发生化学反应，使有害离子惰性化，如纯碱A与水泥中的主要成分硅酸三钙和硅酸二钙等硅酸盐发生置换反应，生成碳酸钙而沉淀出来(Ca₃SiO₃+3Na₂CO₃＝3CaCO₃↓+Na₆SiO₃)，从而使钙离子惰性化，失去危害作用，这样就能使恶化的泥浆向悬浮分散状态转化，避免泥浆的质量变化，提高护壁泥浆的化学稳定性。

B、初步配制好的泥浆在拌浆桶4内进行进行第二次搅拌，拌浆桶4容积不超过4m³，搅拌采用3kw以上的电动机带动三叶搅拌机进行充分循环搅拌，搅拌5分钟后最终配制成性能优良的护壁泥浆。

C、搅拌后制成的护壁泥浆放入泥浆储存箱5内待用，护壁泥浆必须放置24小时后再使用。

(2)在地下连续墙7成槽过程中，采用液压抓斗成槽机10成槽，并不断将泥浆储存箱5内的待用护壁泥浆直接充入槽段内进行泥浆护壁，并始终保持泥浆的液面高度低于导墙口不大于30cm。

(3)完成成槽后进行清孔

在地下连续墙7完成成槽后，安放清孔设备8进行清孔，清孔过程中将清孔管抽出的槽底泥浆直接输入泥浆分离系统9。

(4)对清孔中抽出的槽底泥浆反复进行分离净化并进行检测

清孔中抽出的槽底泥浆在泥浆分离系统9中进行分离净化，通过分离净化，将砂分离出来，从而降低泥浆的含砂量和比重，泥浆分离系统9的处理能力为100m³/h～200m³/h。然后对泥浆进行检测，若达不到要求，则反复循环进行泥浆分离，直到泥浆中的砂粒全部被分离出来满足要求为止。分离出来的砂S堆积后直接由挖机11抓到土方车12上装车外运，分离净化处理后的泥浆进入泥浆调整系统(图中未示出)。

(5)对分离砂之后检测合格的泥浆进行调整，然后再反复使用，对指标超范围的回收泥浆进行废弃

将分离砂之后检测合格的进入泥浆调整系统的泥浆进行调整后再放入储浆箱6内，然后抽入槽段内补充清孔中被清出来的泥浆以反复使用。在混凝土浇灌过程中，仍然通过泥浆分离系统9，对回收的泥浆反复进行分离净化和检测并调整后再投入使用，PH值、比重指标超范围的回收泥浆则直接废弃。

Claims (6)

1、一种复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其特征在于：所述方法采用复合钠基膨润土作为配制护壁泥浆的材料。

2、根据权利要求1所述的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其特征在于：所述复合钠基膨润土为“优钻100”。

3、根据权利要求1或2所述的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其特征在于：所述方法的工艺步骤如下：

(1)将复合钠基膨润土、纯碱和水配制成护壁泥浆，充分搅拌后储存待用；

(2)在地下连续墙成槽过程中，将待用护壁泥浆充入槽段内进行泥浆护壁；

(3)完成成槽后进行清孔；

(4)对清孔中抽出的槽底泥浆反复进行分离净化并进行检测；

(5)对分离砂之后检测合格的泥浆进行调整，然后再反复使用，对指标超范围的回收泥浆进行废弃。

4、根据权利要求3所述的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其特征在于：所述方法各工艺步骤的具体内容如下：

步骤(1)-

A、高压水从混配器的进水口射入，然后在混配器的漏斗内倒入复合钠基膨润土和纯碱，高压水流将复合钠基膨润土和纯碱初步混合拌制成泥浆并送入拌浆桶；

B、初步配制好的泥浆在拌浆桶内进行充分搅拌；

C、搅拌后制成的护壁泥浆放入泥浆储存箱内待用；

步骤(2)-

在地下连续墙成槽过程中，将泥浆储存箱内的护壁泥浆直接不断地充入槽段内进行泥浆护壁；

步骤(3)-

在地下连续墙完成成槽后，安放清孔设备，清孔过程中将清孔管抽出的槽底泥浆输入泥浆分离系统；

步骤(4)-

清孔中抽出的槽底泥浆在泥浆分离系统中进行分离净化，将砂分离出来并进行检测，若达不到要求，则反复循环进行分离，直到泥浆中的砂粒全部被分离出来满足要求为止，分离出来的砂装车外运；

步骤(5)-

将分离砂之后检测合格的泥浆送入泥浆调整系统，进行调整后再放到储浆箱内并反复使用；在混凝土浇灌过程中，仍然通过泥浆分离系统对回收的泥浆反复进行分离净化和检测并调整后再投入使用，PH值、比重指标超范围的回收泥浆则直接废弃。

5、根据权利要求4所述的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其特征在于：所述步骤(1)A中，高压水在进入混配器进水口前的流量不小于1m³/h。

6、根据权利要求4所述的复合钠基膨润土在地下连续墙施工中的应用方法，其特征在于：所述步骤(1)C中，拌制成的护壁泥浆放置24小时后再使用。