CN113829498A - 一种地下连续墙护壁泥浆制备方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑施工技术领域,具体涉及一种地下连续墙护壁泥浆制备方法,依据地下连续墙地基土的构成,设计相适合的泥浆配合比,称取粘土、清水、增粘剂和外加剂的使用量;粘土混合清水搅拌至均匀分散;增粘剂和外加剂混合清水搅拌至充分水化;混合两种溶液,搅拌至充分混合,测定泥浆各性能指标,完成泥浆制备。适用这种方法的系统包括制备装置、存储装置、检测装置、泥浆除砂装置和循环装置,制备装置连接存储装置,检测装置连接泥浆除砂装置,泥浆除砂装置另一端连接存储装置,循环装置依次连接存储装置、检测装置、泥浆除砂装置和存储装置;利用循环装置对泥浆循环利用,降低成本;同时能够依据需求适时调节泥浆的配合比,保证工程质量。

Description

一种地下连续墙护壁泥浆制备方法及系统
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域,具体涉及一种地下连续墙护壁泥浆制备方法及系统。
背景技术
地下连续墙是指采用各种挖槽机械,在泥浆护壁条件下,开挖出具有一定长度、厚度和深度的沟槽,并在槽内浇注混凝土等材料而筑成一道地下连续墙体,具有抵挡土体、防止渗水和承重压力的作用。地下连续墙技术震动小、噪声低,能很好地防渗,墙体刚度比较大,基本对周围地基没有大的扰动,利于在城市建设中应用,且功效高、工期快;同时具有组成承载力较大的能代替传统基础形式的任意形连续墙体的功能,发展和应用前景十分广泛。
护壁泥浆在地下连续墙成槽过程中起着非常关键的作用。许多工程在成槽过程中,泥浆制备不优质,易导致混凝土中沉渣过厚,进而降低混凝土灌注质量,影响地下连续墙的承载能力。
发明内容
本发明在于提供一种提升地下连续墙承载力的护壁泥浆制备方法及系统,通过对不同土层进行不同配比的泥浆制备,同时对符合要求的泥浆进行指标检测,适时调整泥浆的配比,进而提升护壁泥浆的承载力。
一种地下连续墙护壁泥浆制备方法,包括如下步骤:
S1:根据地基土的构成设计泥浆配合比,根据泥浆配合比,称取相应粘土、清水、增粘剂和外加剂的使用量;
S2:所述粘土中加入所述清水并倒入第一容器中,搅拌至均匀分散;
S3:所述增粘剂和所述外加剂混合加入清水并倒入第二容器中,搅拌至充分水化;
S4:混合第一容器和第二容器中的溶液,搅拌至充分混合,完成泥浆制备;
所述泥浆参数为:比重1.05-1.10、粘度19-25s、胶体率>98%、失水量<30ml/min、pH为7-9、泥皮厚度<1mm、含砂率<4%。
通过依据地下连续墙的地基土的构成,设计相适合的泥浆配合比,配制出具有一定稳定性和粘度的泥浆,具备良好的携砂能力和触变性,避免砂砾的迅速沉淀,使得混凝土灌注顺畅,同时渗入周围土层中的泥浆,因不受扰动而迅速固结,进而提高孔壁的稳定性,增强护壁泥浆的承载力。
进一步的,所述S1中,所述泥浆配合比根据最容易坍塌土层的构成确定;通过最易坍塌土层推算出泥浆的性能指标,确定最适合的泥浆配合比方案,同步提高其他土层的泥浆质量,进而提升整个护壁泥浆的质量。
进一步的,所述S1中,粘土为膨润土或人工钠土中的任意一种,重量百分比为10-12%,增粘剂为高粘钠羧甲基纤维素,重量百分比为0.01-0.05%,外加剂为纯碱,重量百分比为0.01-0.5%;通过添加增粘剂,保证泥浆粘度在一定范围内;通过使用外加剂 ,减少泥浆凝胶强度和屈服值。
进一步的,还包括S5:性能测试,所述性能测试包括如下步骤:
T1:选择测试指标,准备实验仪器;
T2:将制备的泥浆溶胀24小时,形成泥浆样本;
T3:选用相应的实验仪器对泥浆样本的各指标进行测试;
通过对已配制的泥浆进行检测,以确定泥浆的各项性能指标是否达到要求,并通过检测适时修正泥浆的配合比,进而提高泥浆的质量。
进一步的,所述T1中,测试指标包括比重、粘度、失水量、pH值、泥皮质量和含砂率中的任意一种或多种,实验仪器包括比重秤、漏斗粘度计、金属滤网、泥浆失水仪、pH试纸、标准比色卡、游标卡尺和含砂量测定仪中的任意一种或多种;通过选用不同的测试指标对泥浆进行检测,适时调整泥浆配合比,进而配制出优质泥浆用于地下连续墙施工中。
一种用于实现上述地下连续墙护壁泥浆制备方法的系统,包括制备装置、存储装置、检测装置、泥浆除砂装置和循环装置,所述制备装置连接所述存储装置,所述检测装置连接所述泥浆除砂装置,所述泥浆除砂装置另一端连接所述存储装置,所述循环装置依次连接所述存储装置、所述检测装置、所述泥浆除砂装置和所述存储装置;通过对地下连续墙的使用泥浆进行配制、存储、检测、除砂和再存储,利用循环装置对配制泥浆进行循环利用,降低成本,保护环境;同时能够依据需求适时调节泥浆的配合比,保证工程质量。
进一步的,所述存储装置为半埋式砖砌泥浆池,泥浆池的容积为:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中,Qmax 为泥浆池最大容量,n 为每个泥浆池同时成槽的单元槽段,V 为单元槽段的最大挖土量,k 为泥浆富余系数;通过计算泥浆的容积,保证有足够空间用于泥浆存储和循环。
进一步的,所述循环装置包括泥浆泵和软管,所述泥浆泵包括第一泥浆泵、第二泥浆泵和第三泥浆泵,第一泥浆泵设置在泥浆池中,第二泥浆泵通过所述软管连接至施工槽段,第三泥浆泵连接所述泥浆除砂装置;通过设置循环装置,对泥浆进行循环利用,降低施工成本的同时降低环境污染。
进一步的,所述泥浆除砂装置包括泥砂分离装置,所述泥浆分离装置分离泥浆和泥砂,泥浆中添加新制泥浆利用所述循环装置重新使用;通过对泥浆进行除砂,使有用部分能够循环使用,合理减少材料使用,降低成本。
本发明的有益效果为:
根据地下连续墙的地基土的构成,尤其是最易塌方涂层的构成,设计相适合的泥浆配合比,利用外加剂和增粘剂的协同作用,配制出具有一定稳定性和粘度的泥浆,具备良好的携砂能力和触变性,避免砂砾的迅速沉淀,使得混凝土灌注顺畅,同时渗入周围土层中的泥浆,因不受扰动而迅速固结,进而提高孔壁的稳定性,增强护壁泥浆的承载力;同时通过泥浆配比的控制,有效减少后期地下连续墙处理环节;在成槽过程中,也能起到控制土体变形的作用,可以减少对周边地下建筑物的安全影响;通过对地下连续墙的使用泥浆进行配制、储存、循环、检测、除砂和处理,能够依据需求适时调节泥浆的配合比,保证工程质量;同时对配制泥浆进行循环利用,降低成本,保护环境。
附图说明
图1为新鲜泥浆制备方法的流程图;
图2为循环系统的示意图;
图3为泥浆除砂方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
图1所示的是一种制备泥浆的方法,包括如下步骤:
S1:根据地基土的构成设计泥浆配合比,根据泥浆配合比称取相应粘土、清水、增粘剂和外加剂的使用量;
S2:所述粘土中加入所述清水并倒入第一容器中,搅拌5分钟至均匀分散;
S3:所述外加剂和所述分散剂混合加入清水并倒入第二容器中,搅拌5分钟使外加剂充分水化;
S4:混合第一容器和第二容器中的溶液,搅拌3分钟使两种溶液充分混合,测定性能指标;
S5:将配制的溶液溶胀24小时备用。
其中,S1中,粘土为膨润土或人工钠土中的任一种,增粘剂为高粘钠羧甲基纤维素(HV-CMC),外加剂选用纯碱(Na2CO3),其泥浆配合比为:
粘土(%) 增粘剂HV-CMC(%) 外加剂Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>(%)
10~12 0.01~0.05 0.01~0.5
在本实施例中,依据泥浆配合比,配制出具有一定稳定性和粘度的泥浆,通过增粘剂和外加剂的协同作用,使得泥浆具备良好的携砂能力和触变性,避免砂砾的迅速沉淀,使得混凝土灌注顺畅,同时渗入周围土层中的泥浆,因不受扰动而迅速固结,进而提高孔壁的稳定性,增强护壁泥浆的承载力。
在本实施例中,制备泥浆前应依照施工地段确定相适合的泥浆配合比,具体包括如下步骤:
A1:调查地质情况,选择最易坍塌的土层,根据勘察报告得出的各土层特征描述表,参考 地下连续墙施工规范,明确工地各土层中泥浆参数指标相应的控制范围;
A2:确定泥浆各性能指标,包括比重、粘度、失水量、pH值、泥皮质量和含砂率的参数指标,依据成槽过程中各土层泥浆性能参数表,确定各土层的泥浆配合比;其中,成槽过程中各土层泥浆性能参数表为:
Figure DEST_PATH_IMAGE004
A3:进行室内新鲜泥浆配制试验。
其中,A1中,本实施例的地下连续最深处的墙底标高为63.2m。
其中,A2中,
Figure DEST_PATH_IMAGE006
1土层中,掺杂有各种混杂有碎石、碎砖、碎砼块的建筑垃圾,且含水量较丰富;其余土层为灰色粉质粘土夹粘质粉土,
Figure DEST_PATH_IMAGE008
6、
Figure 378459DEST_PATH_IMAGE008
7层为粉细砂。
在本实施例中,各土层的土质和地下水情况不尽相同,对成槽过程中泥浆的性能影响不同,需要依据土层情况,适时调整泥浆性能;通过泥浆配制实验,对泥浆质量进行检测,以确定是否达到各项性能指标的要求,具体包括如下内容:
T1:选择测试指标,确定各性能指标,准备实验仪器;
项次 测试指标 性能指标 实验仪器
1 比重 1.05~1.10 泥浆比重秤
2 粘度(s) 19~25 500ml/700ml漏斗
3 胶体率(%) >98% 量筒
4 失水量(ml/min) <30 失水量仪
5 pH值 7~9 pH试纸
6 泥皮厚度(mm) <1 失水量仪
7 含砂率(%) <4% 洗砂瓶
T2:使用S5中溶胀24小时的泥浆作为检测样本;
T3:使用各性能指标相匹配的检测方法对泥浆样本进行测试;
比重,将泥浆样本装满泥浆杯,移动比重秤上游码,使比重秤保持水平,其刻度数即为泥浆比重;
粘度,将700ml泥浆样本通过金属滤网过滤至漏斗粘度计中,秒表测定500ml泥浆从向漏斗粘度计出口流出相应所需要的时间,即为泥浆粘度指标;
失水量,在固定大气压强下,压缩泥浆失水仪中的空气,30分钟后泥浆滤液的刻度值即为泥浆的失水量;
pH值,利用pH试纸测定经过泥浆失水仪实验后的泥浆滤液,并与标准比色卡对比判断其pH值大小;
泥皮质量,利用游标卡尺测定泥浆滤液固化后形成的泥皮厚度,手指触摸泥皮,通过泥皮触感判断泥皮质量;
含砂率,在含砂量测定仪中分别加入泥浆和清水至相应的刻度线处,充分摇振混合溶液,利用洗筛网过滤其混合溶液,未过滤掉的混合溶液再和清水利用含砂量测定仪进行摇振混合,反复实验直至含砂量测定仪内清洁,测定洗筛网上的砂子含量即为含砂量。
在本实施例中,通过调整泥浆的粘度和比重,结合泥浆的润滑效果,能够提高成槽速度;通过计算泥皮质量,将其厚度控制在一定范围内,在槽壁表面形成一层薄而韧且光滑致密的不透水泥皮,保证孔壁的稳定性,同时保证地下连续墙的平整度。
在本实施例中,为了保证施工过程中泥浆的质量,多次对泥浆进行指标性能检测,检测过程中,应对泥浆性能参数进行控制,具体包括如下内容:
B1:对新鲜泥浆进行取样检测;取样时间为搅拌泥浆达100m3时在搅拌机内取样一次,放置24小时后在新鲜泥浆池内取样一次;
B2:对供给到槽内的泥浆进行取样检测;检测时间为搅拌机向槽段内供浆前,在搅拌机的泵出口取样;
B3:对槽段内泥浆进行取样检测;
B3-1:每成一个槽段,取样时间为挖至槽段中间深度、接近成槽结束时取样,取样位置为槽段内泥浆的上部供给泥浆之处;
B3-2:取样时间为钢筋笼放入后砼浇灌之前,取样位置为槽段内泥浆的上、中、下三个位置分别取样;
B4:砼置换出泥浆后对置换出的泥浆进行取样检测;
B4-1:取样时间为开始浇筑砼时和砼浇筑数米内分别取样,取样位置为想槽段内送浆泵出口;
B4-2:在再生处理槽分别对处理前后的泥浆进行取样;
B4-3:在再生处理槽分别对再生调制前后的泥浆进行检测。
其中,对各位置取样的泥浆进行密度、粘度、含砂率和pH值进行检测。
在本实施例中,通过对泥浆进行取样检测,使得泥浆具有良好的性能,增强混凝土的灌注质量,提高地下连续墙的承载能力。
实施例2
图2所示的是一种用于实现地下连续墙护壁泥浆制备及检测方法的系统,包括制备装置、存储装置、检测装置、泥浆除砂装置和循环装置,所述制备装置连接所述存储装置,所述检测装置连接所述泥浆除砂装置,所述泥浆除砂装置另一端连接所述存储装置,所述循环装置依次连接所述所述存储装置、所述检测装置、所述泥浆除砂装置和所述存储装置。
在本实施例中,通过对地下连续墙的使用泥浆进行配制、存储、检测、除砂和再存储,利用循环装置对配制泥浆进行循环利用,降低成本,保护环境;同时能够依据需求适时调节泥浆的配合比,保证工程质量。
具体来说,存储装置包括新鲜泥浆储存池和再生泥浆储存池,新鲜泥浆储存池用于新鲜泥浆水化和储存,再生泥浆储存池用于可循环利用但未除砂处理的泥浆的储存;新鲜泥浆储存池和再生泥浆储存池均为半埋式砖砌泥浆池,用于新鲜泥浆水化,每个泥浆池的容积计算为:
Figure 842938DEST_PATH_IMAGE002
式中,Qmax 为泥浆池最大容量,n 为每个泥浆池同时成槽的单元槽段,V 为单元槽段的最大挖土量,k 为泥浆富余系数;通过计算泥浆的容积,保证有足够空间用于泥浆存储和循环;
在本实施例中,n 为1,V为500m3k取1.5,即每个泥浆池的最大容积为750m3;考虑循环泥浆的存储和废浆的存放,本工程中每个泥浆池的容量设计为1000m3,另外增设 1 个容积为 2m3 的拌制新泥浆的拌浆池和一个容积为 40m3 的废浆池。
具体来说,成槽过程中,泥浆会产生的过大消耗,回收槽内泥浆,通过检测装置对槽内泥浆进行检测,判别回收的泥浆是否可以再使用;不符合泥浆各性能指标要求的泥浆放置在废浆池中,后采用封闭的泥浆罐车外运至指定场所;符合泥浆各性能指标要求的泥浆使用泥浆除砂装置处理,泥浆除砂装置包括泥砂分离装置,用于分离泥浆和泥砂,分离出的泥砂进行废弃处理,回收泥浆再次进行指标性能检测,形成再生泥浆,储存至再生泥浆储存池中,通过对泥浆进行除砂,使有用部分能够循环使用,提高泥浆的重复使用率,合理减少材料使用,降低成本。
在本实施例中,混凝土灌注过程中会置换出部分泥浆,由于置换出的泥浆与混凝土接触,其质量恶化,则需要依据泥浆质量控制的实验结果,判别置换出的泥浆是否可以进行再循环利用,不能够使用的泥浆需要进行二次调整和处理;其中,置换出的泥浆调整的标准为:
测试指标 需要调整 调整后可使用 调整后无法使用
比重 >1.30 1.05~1.25 >1.25
含砂率 >4% <4% >7%
粘度 >30s 19s~25s >35s
失水量 >35ml/min <30ml/min >40ml/min
泥皮厚度 >3mm <1mm <3.5mm
pH值 >10 7~9 <7
具体来说,如图3所示,对于施工槽段置换出的泥浆、施工槽段内回收的泥浆和再生泥浆储存池中的泥浆进行除砂处理的方式包括粗筛除土渣、泥浆池沉淀、旋流器除土渣和振动器筛除土渣,经过检测无法循环利用的泥浆先进入废浆池储存,后进行泥浆脱水处理或使用罐车外弃。
具体来说,经指标性能检测后,能够调整可以再使用的泥浆,修正泥浆的配合比,在经过除砂处理泥浆中补充添加重晶石粉、烧碱、钠土等,使泥浆基本恢复原有的护壁性能,储存在新鲜泥浆储存池中,在对施工槽段进行浇灌,形成泥浆的循环利用。
具体来说,循环装置包括泥浆泵和软管,泥浆泵包括第一泥浆泵、第二泥浆泵和第三泥浆泵;第一泥浆泵为3kw型泥浆泵,设置在新鲜泥浆储存池中;第二泥浆泵为15kw型泥浆泵,第二泥浆泵通过软管连接至施工槽段;第三泥浆泵为22kw型泥浆泵,第三泥浆泵连接泥浆除砂装置;通过设置循环装置,对泥浆进行循环利用,降低施工成本的同时降低环境污染。
对比例1
其中,S1中,粘土为膨润土或人工钠土中的任一种,增粘剂为高粘钠羧甲基纤维素(HV-CMC),不使用外加剂,其余同实施例1。配置出的泥浆粘度低、稳定性差,砂砾沉淀迅速。
对比例2
其中,S1中,粘土为膨润土或人工钠土中的任一种,不使用增粘剂为高粘钠羧甲基纤维素(HV-CMC),外加剂为纯碱,其余同实施例1。配置出的泥浆粘度低、稳定性差,砂砾沉淀迅速。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种地下连续墙护壁泥浆制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:根据地基土的构成设计泥浆配合比,根据泥浆配合比,称取相应粘土、清水、增粘剂和外加剂的使用量;
S2:所述粘土中加入所述清水并倒入第一容器中,搅拌至均匀分散;
S3:所述增粘剂和所述外加剂混合加入清水并倒入第二容器中,搅拌至充分水化;
S4:混合第一容器和第二容器中的溶液,搅拌至充分混合,完成泥浆制备;
所述泥浆参数为:比重1.05-1.10、粘度19-25s、胶体率>98%、失水量<30ml/min、pH为7-9、泥皮厚度<1mm、含砂率<4%。
2.根据权利要求1所述的一种地下连续墙护壁泥浆制备方法,其特征在于:所述S1中,所述泥浆配合比根据最容易坍塌土层的构成确定。
3.根据权利要求1所述的一种地下连续墙护壁泥浆制备方法,其特征在于:所述S1中,粘土为膨润土或人工钠土中的任意一种,重量百分比为10-12%,增粘剂为高粘钠羧甲基纤维素,重量百分比为0.01-0.05%,外加剂为纯碱,重量百分比为0.01-0.5%。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的地下连续墙护壁泥浆制备方法,其特征在于,还包括S5:泥浆性能测试,所述性能测试包括如下步骤:
T1:选择测试指标,准备实验仪器;
T2:将制备的泥浆溶胀24小时,形成泥浆样本;
T3:选用相应的实验仪器对泥浆样本的各指标进行测试。
5.根据权利要求4所述的一种地下连续墙护壁泥浆制备方法,其特征在于:所述T1中,测试指标包括比重、粘度、失水量、pH值、泥皮质量和含砂率中的任意一种或多种,实验仪器包括比重秤、漏斗粘度计、金属滤网、泥浆失水仪、pH试纸、标准比色卡、游标卡尺和含砂量测定仪中的任意一种或多种。
6.一种用于实现权利要求1-4任意一项所述的地下连续墙护壁泥浆制备方法的系统,其特征在于:包括制备装置、存储装置、检测装置、泥浆除砂装置和循环装置,所述制备装置连接所述存储装置,所述检测装置连接所述泥浆除砂装置,所述泥浆除砂装置另一端连接所述存储装置,所述循环装置依次连接所述存储装置、所述检测装置、所述泥浆除砂装置和所述存储装置。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:所述存储装置为半埋式砖砌泥浆池,泥浆池的容积为:
Figure 888439DEST_PATH_IMAGE002
式中,Qmax为泥浆池最大容量,n为每个泥浆池同时成槽的单元槽段,V 为单元槽段的最大挖土量,k为泥浆富余系数。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:所述循环装置包括泥浆泵和软管,所述泥浆泵包括第一泥浆泵、第二泥浆泵和第三泥浆泵,第一泥浆泵设置在泥浆池中,第二泥浆泵通过所述软管连接至施工槽段,第三泥浆泵连接所述泥浆除砂装置。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:所述泥浆除砂装置包括泥砂分离装置,所述泥浆分离装置分离泥浆和泥砂,泥浆中添加新制泥浆利用所述循环装置重新使用。
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