CN112250388A - 防渗墙高卤海水护壁泥浆及其配制方法 - Google Patents

防渗墙高卤海水护壁泥浆及其配制方法 Download PDF

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Abstract

一种防渗墙高卤海水护壁泥浆及其配制方法。本发明包括海水、膨润土、增稠剂、分散剂，海水为高卤海水，膨润土为钙基膨润土；增稠剂为羧甲基纤维素钠；分散剂为纯碱Na2CO3；护壁泥浆还包括堵漏剂，堵漏剂为硅酸盐水泥；海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（840～880）∶（125～155）∶（2.0～4.5）∶（2.5～4.5）∶（0～25）；其中，海水盐度≥40‰。其有益效果是，采用高卤海水制备防渗墙护壁泥浆，选用优质土料和添加多种泥浆处理剂，满足在高地下（高卤海水）水位且松散地层条件下防渗墙的施工要求；解决了防渗墙因淡水资源匮乏导致的制浆难问题，节约成本，提高工效；确保工程质量。

Description

防渗墙高卤海水护壁泥浆及其配制方法
技术领域
本发明涉及一种泥浆及其配制方法，尤其是涉及一种防渗墙高卤海水护壁泥浆及其配制方法，属于沿海地区基础防渗施工作业技术领域。
背景技术
随着沿海地区与海岛的开发建设项目日益增多，由于沿海地区的淡水资源严重缺乏且价格高昂，海水资源丰富且取用方便，在开发建设项目过程中急需节约使用有限的淡水资源，在海水资源丰富的地区和国家以海水替代淡水的施工技术是大势所趋。
目前，水基泥浆是最常用的泥浆，水基泥浆的典型特点是泥浆可就地排放。水基泥浆的配制多采用进口的抗盐膨润土，因其价格昂贵，成本极高。我国的部分沿海地区与中东国家若能采用全海水制浆或采用部分海水与淡水混合制浆,将为施工提供很多便利条件,同时也可以降低施工成本。泥浆的主要材料是水、土和泥浆处理剂，海水制浆技术以往曾在多座跨海大桥的桩基施工中进行应用,多数是加入增稠剂（羧甲基纤维素钠，羧甲基纤维素钠）、苏打、聚丙烯酰胺等泥浆处理剂，但因膨润土指标与海水成分及浓度的不同、工程种类与地质条件及现场条件的不同，浆液性能要求差异化大，浆液配制方法及配比互有不同，海水泥浆具有技术含量高,差异性大的特点，如：海上桩基与钻井的海水护壁泥浆多采用分散剂（纯碱），增稠剂（羧甲基纤维素钠，即羧甲基纤维素钠）等泥浆处理剂，其参量较小（0.2%左右），桩基、钻井较少采用普硅水泥做堵漏剂；另外桩基、钻井泥浆用土料（钙基或钠基膨润土）参量通常在12%以下（以土料与海水量计），且配制的海水泥浆比重基本在1.1g/cm3以下，不能达到高地下（高卤海水）水位及松散地层条件下防渗墙的防渗需要。
发明内容
为了克服现有水基泥浆成本高的不足，满足高卤海水中防渗墙的防渗需要，本发明提供一种防渗墙高卤海水护壁泥浆及其配制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防渗墙高卤海水护壁泥浆，包括海水、膨润土、增稠剂、分散剂，所述海水为高卤海水，所述膨润土为钙基膨润土；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；所述分散剂为纯碱Na2CO3；所述护壁泥浆还包括堵漏剂，堵漏剂为硅酸盐水泥。
所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（840～880）∶（125～155）∶（2.0～4.5）∶（2.5～4.5）∶（0～25）。
其中，所述海水盐度≥40‰。
进一步，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（850～870）∶（130～150）∶（2.5～4.0）∶（3.0～4.0）∶（0～20）。
再进一步，
当地层为吹填层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（845～855）∶（145～155）∶（3.8～4.2）∶（3.8～4.2）∶（18～22）。
当地层为砂层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（845～855）∶（145～155）∶（3.3～3.7）∶（3.8～4.2）∶（8～12）。
当地层为岩层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂的质量比为（865～875）∶（125～135）∶（2.3～2.7）∶（2.8～3.2）。
再进一步，
当地层为吹填层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为850∶150∶4∶4∶20；
当地层为砂层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为850∶150∶3.5∶4∶10；
当地层为岩层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂的质量比为870∶130∶2.5∶3。
本发明一种所述防渗墙高卤海水护壁泥浆的配制方法，其步骤如下：
步骤1：准备制备泥浆材料，
按质量比提供分散剂、增稠剂和堵漏剂，并分别制成海水溶液，其中海水量计入海水总量；
按质量比提供海水、钙基膨润土。
步骤2：首先，将海水加入到高速搅拌机内；
然后，将分散剂、增稠剂和堵漏剂的海水溶液泵入高速搅拌机内，启动高速搅拌机。
之后，将钙基膨润土通过高速搅拌机上面的滤网加入搅拌机内，搅拌均匀。
步骤3：取样测试泥浆性能，测试泥浆性能达到设计要求后，将泥浆泵入储浆池膨化，膨化时间≥12小时，泥浆温度为20～40℃。
进一步，所述步骤3中的泥浆膨化时间为12～24小时。
进一步，当所述泥浆膨化时间＞24小时，开启泥浆泵对泥浆进行循环。
进一步，所述步骤2中的搅拌时间为3～5分钟。
本发明的有益效果是，采用高卤海水制备防渗墙护壁泥浆，选用优质土料和添加多种泥浆处理剂，满足在高地下（高卤海水）水位且松散地层条件下防渗墙的施工要求；解决了防渗墙因淡水资源匮乏导致的制浆难问题，节约成本，提高工效；确保工程质量，且安全环保与经济高效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
本发明一种防渗墙高卤海水护壁泥浆，包括海水、膨润土、增稠剂、分散剂及堵漏剂，其中：
所述海水为高卤海水，海水盐度≥40‰；
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠（简称CMC），易于分散在水中成透明胶状溶液，在防渗墙槽孔中作为护壁泥浆的增稠剂和稳定剂。
所述分散剂为纯碱Na2CO3，泥浆中加入纯碱Na2CO3用于降盐、增加泥浆稳定性、增大泥皮厚度、提高泥浆碱性、增加泥浆抗腐蚀性能。
所述堵漏剂为硅酸盐水泥，对防渗墙槽壁浅表位置的松散地层通道进行快速封堵，达到一定强度后有利于槽壁泥饼的形成与稳固。优选的，所述堵漏剂选用P.O42.5普通硅酸盐水泥。
所述膨润土为钙基膨润土。
所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（840～880）∶（125～155）∶（2.0～4.5）∶（2.5～4.5）∶（0～25）。
进一步，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（850～870）∶（130～150）∶（2.5～4.0）∶（3.0～4.0）∶（0～20）。
优选的，
当地层为吹填层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（845～855）∶（145～155）∶（3.8～4.2）∶（3.8～4.2）∶（18～22）。
当地层为砂层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（845～855）∶（145～155）∶（3.3～3.7）∶（3.8～4.2）∶（8～12）。
当地层为岩层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（865～875）∶（125～135）∶（2.3～2.7）∶（2.8～3.2）∶0，即无需添加堵漏剂。
进一步，
当地层为吹填层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为850∶150∶4∶4∶20；
当地层为砂层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为850∶150∶3.5∶4∶10；
当地层为岩层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为870∶130∶2.5∶3∶0，即无需添加堵漏剂。
一种所述防渗墙高卤海水护壁泥浆的配制方法，设备包括高速搅拌机、泥浆泵，其步骤如下：
步骤1：准备制备泥浆材料，
按质量比提供分散剂、增稠剂和堵漏剂，并分别制成海水溶液，其中制作海水溶液的海水计入海水总量中；
按质量比提供海水、钙基膨润土。
步骤2：
首先，将海水加入到高速搅拌机内；
然后，将分散剂、增稠剂和堵漏剂的海水溶液泵入高速搅拌机内，启动高速搅拌机；
之后，将钙基膨润土通过高速搅拌机上面的滤网加入搅拌机内，搅拌均匀；优选的，搅拌时间为3～5分钟。
步骤3：取样测试泥浆性能，测试泥浆性能达到设计要求后，将泥浆泵入储浆池膨化，膨化时间≥12小时，泥浆温度为20～40℃。
进一步，所述步骤3中的泥浆膨化时间为12～24小时为最佳。
进一步，当所述泥浆膨化时间＞24小时，开启泥浆泵对泥浆进行循环，防止泥浆失水量增大，确保泥浆粘度和稳定性。
所述步骤3中取样测试泥浆性能应满足下表要求：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例1：
施工区域为高卤海水，海水盐度高达40‰～41‰，防渗墙工程量为124000m2，施工轴线长约为6km，槽内净宽50cm，防渗墙最深达39m，将施工地层分为三个等级进行护壁施工。
第一级为结构松散的“吹填层”，该地层深度约5m，槽孔施工深度范围为自地表至“吹填层”底面以下2m，按照第一级配比的泥浆注入槽孔护壁施工。
第二级为较松散地层“砂层”，该地层深度5～20m，槽孔施工深度范围为自“吹填层”底面以下2m深度位置开始向下至“砂层”底面以下2m深度位置，按照第二级配比的泥浆注入槽孔护壁施工。
第三层为岩层，该地层深度约20m以下，施工范围自“砂层”底面以下2m深度位置开始至终孔的岩层位置，按照第三级配比的泥浆注入槽孔护壁施工，其中第三级包括清孔换浆时泥浆级配。
在吹填层和砂层均以其底部高程以下2m为分界面开始调换配比加注泥浆。
防渗墙护壁泥浆主要原材料为高卤海水和钙基膨润土，在海水中添加增稠剂、分散剂、堵漏剂等泥浆处理剂，配制过程如下：
步骤1：准备配制泥浆材料，
按质量比提供的分散剂、增稠剂和堵漏剂并分别制成海水溶液，其中制作海水溶液的海水计入海水总量中；
按质量比提供海水、钙基膨润土。
步骤2：
首先，将海水加入到高速搅拌机内；
然后，将分散剂、增稠剂和堵漏剂的海水溶液泵入高速搅拌机内，启动高速搅拌机；
之后，将钙基膨润土通过高速搅拌机上面的滤网加入搅拌机内，搅拌均匀，优选的，搅拌时间为5分钟。
步骤3：取样测试泥浆性能，测试泥浆性能达到设计要求后，将泥浆泵入储浆池膨化，膨化时间12～15小时，泥浆温度为20～35℃。
防渗墙护壁泥浆的优选配比及性能见表1：
表1 防渗墙高卤海水护壁泥浆优选配比及性能表
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例2：
施工区域为高卤海水，海水盐度高达41‰～42‰，防渗墙工程量为115000m2，施工轴线长约为4.5km，槽内净宽60cm，防渗墙最深达32m。将施工地层分为三个等级进行护壁施工。
第一级为结构松散的“吹填层”，根据地质报告，该地层深度约5m，槽孔施工深度范围为自地表至“吹填层”底面以下2m，按照第一级配比的泥浆注入槽孔护壁施工。
第二级为较松散地层“砂层”，该地层深度5～20m，槽孔施工深度范围为自“吹填层”底面以下2m深度位置开始向下至“砂层”底面以下2m深度位置，按照第二级配比的泥浆注入槽孔护壁施工。
第三层为岩层，根据地质报告，该地层深度约20m以下，施工范围自“砂层”底面以下2m深度位置开始至终孔的岩层位置，按照第三级配比的泥浆注入槽孔护壁施工，其中第三级包括清孔换浆时泥浆级配。
在吹填层和砂层均以其底部高程以下2m为分界面开始调换配比加注泥浆。
就地取材配制防渗墙护壁泥浆，主要原材料为高卤海水和钙基膨润土，在海水中添加增稠剂、分散剂、堵漏剂等泥浆处理剂，配制过程如下：
步骤1：准备配制泥浆材料，
按质量比提供的分散剂、增稠剂和堵漏剂并分别制成海水溶液，其中制作海水溶液的海水计入海水总量中；
按质量比提供海水、钙基膨润土。
步骤2：
首先，将海水加入到高速搅拌机内；
然后，将分散剂、增稠剂和堵漏剂的海水溶液泵入高速搅拌机内，启动高速搅拌机；
再将钙基膨润土通过高速搅拌机上面的滤网加入搅拌机内，搅拌均匀，优选的，搅拌时间为4分钟。
步骤3：取样测试泥浆性能，测试泥浆性能达到设计要求后，将泥浆泵入储浆池膨化，膨化时间13～18小时，泥浆温度为22～38℃。
防渗墙护壁泥浆的优选配比及性能见表2：
表2 防渗墙高卤海水护壁泥浆优选配比及性能表
Figure DEST_PATH_IMAGE006
本发明防渗墙高卤海水护壁泥浆通过选用优质土料和添加多种泥浆处理剂，满足施工需求，解决了依托防渗墙项目因淡水资源匮乏制浆难的问题，节约成本，提高工效，确保工程质量、安全环保与经济高效。
应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。

Claims (8)

1.一种防渗墙高卤海水护壁泥浆，包括海水、膨润土、增稠剂、分散剂，其特征是：
所述海水为高卤海水，所述膨润土为钙基膨润土；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；所述分散剂为纯碱Na2CO3；
所述护壁泥浆还包括堵漏剂，堵漏剂为硅酸盐水泥；
所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（840～880）∶（125～155）∶（2.0～4.5）∶（2.5～4.5）∶（0～25）；
其中，所述海水盐度≥40‰。
2.根据权利要求1所述防渗墙高卤海水护壁泥浆，其特征是：所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（850～870）∶（130～150）∶（2.5～4.0）∶（3.0～4.0）∶（0～20）。
3.根据权利要求1所述防渗墙高卤海水护壁泥浆，其特征是：
当地层为吹填层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（845～855）∶（145～155）∶（3.8～4.2）∶（3.8～4.2）∶（18～22）；
当地层为砂层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为（845～855）∶（145～155）∶（3.3～3.7）∶（3.8～4.2）∶（8～12）；
当地层为岩层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂的质量比为（865～875）∶（125～135）∶（2.3～2.7）∶（2.8～3.2）。
4.根据权利要求3所述防渗墙高卤海水护壁泥浆，其特征是：
当地层为吹填层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为850∶150∶4∶4∶20；
当地层为砂层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂、堵漏剂的质量比为850∶150∶3.5∶4∶10；
当地层为岩层时，所述海水、钙基膨润土、增稠剂、分散剂的质量比为870∶130∶2.5∶3。
5.一种所述防渗墙高卤海水护壁泥浆的配制方法，其步骤如下：
步骤1：准备制备泥浆材料，
按质量比提供分散剂、增稠剂和堵漏剂，并分别制成海水溶液，其中海水量计入海水总量；
按质量比提供海水、钙基膨润土；
步骤2：首先，将海水加入到高速搅拌机内；
然后，将分散剂、增稠剂和堵漏剂的海水溶液泵入高速搅拌机内，启动高速搅拌机；
之后，将钙基膨润土通过高速搅拌机上面的滤网加入搅拌机内，搅拌均匀；
步骤3：取样测试泥浆性能，测试泥浆性能达到设计要求后，将泥浆泵入储浆池膨化，膨化时间≥12小时，泥浆温度为20～40℃。
6.根据权利要求5所述配制方法，其特征是：所述步骤3中的泥浆膨化时间为12～24小时。
7.根据权利要求5所述配制方法，其特征是：当所述泥浆膨化时间＞24小时，开启泥浆泵对泥浆进行循环。
8.根据权利要求5所述配制方法，其特征是：所述步骤2中的搅拌时间为3～5分钟。
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