尖崗水庫(kù)大壩防滲墻施工中泥漿制作及作用

□可友國(guó)(鄭州市尖崗水庫(kù)管理處)

□王 茹(河南省水利科學(xué)研究院)

□劉術(shù)華(固始縣鲇魚(yú)山灌區(qū)胡族水利漁業(yè)管理所）

□王利軍 □郭邢燕（鄭州市尖崗水庫(kù)管理處）

尖崗水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩體為中性壤土和沙壤性粘土，土質(zhì)較好；壩基是輕粉質(zhì)壤土，含有粘土層和砂礫石層，透水性強(qiáng)。壩基截水槽底部滲透比降超過(guò)允許值，且下游反濾措施不完善；壩體浸潤(rùn)線和壩基測(cè)壓管水位有逐步抬高的趨勢(shì)，存在滲流安全隱患。設(shè)計(jì)采用塑性混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理，減少滲流，提高滲流安全。根據(jù)尖崗水庫(kù)工程地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)要求，為保證塑性混凝土防滲墻成槽、施工質(zhì)量，選用低固相膨潤(rùn)土、水、分散劑等優(yōu)良原材料，制作高質(zhì)量泥漿，保證泥漿具備良好的物理性能、流變性能、穩(wěn)定性以及抗水泥污染的能力，起到固壁支撐、懸浮巖屑及防止塌孔等重要作用。

一、泥漿制作

（一）制漿材料選配

膨潤(rùn)土：選用的膨潤(rùn)土達(dá)到石油部部頒標(biāo)準(zhǔn)《鉆井液用膨潤(rùn)土》（SY5060-93）所規(guī)定的二級(jí)膨潤(rùn)土指標(biāo)。

水：用新鮮潔凈的淡水，使用前對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，取用尖崗水庫(kù)里的天然水。

分散劑：選用工業(yè)用純堿。

速凝劑：選用聚丙烯酰胺。其功能為對(duì)膨潤(rùn)土護(hù)膠，同時(shí)提高抗剪切稀釋能力。

防漏劑：選用鋸末等。

（二）泥漿拌制

泥漿制備設(shè)備包括儲(chǔ)料斗螺旋輸送機(jī)、磅稱(chēng)、定量水箱、高速回轉(zhuǎn)攪拌機(jī)、藥劑貯液桶等。攪拌前先做好藥劑配制，純堿液配制濃度為1:10～1:5，CMC液對(duì)高粘度泥漿的配制濃度為1.5%。攪拌時(shí)先將水加至1/3，再把CMC粉緩慢撒入，用軟軸攪拌器將大塊CMC攪拌成小顆粒，繼續(xù)加水?dāng)嚢琛Ｅ渲坪玫腃MC液靜置6h后方可使用。泥漿攪拌前先將水加至攪拌筒1/3后開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，在定量水箱不斷加水同時(shí)，加入膨潤(rùn)土、純堿液，攪拌3min后，加入CMC液繼續(xù)攪拌。攪拌好的泥漿靜置24h后使用。

（三）泥漿質(zhì)量控制

1.泥漿拌制質(zhì)量控制措施及要求

（1）泥漿拌制選用高效、低噪音的高速回轉(zhuǎn)攪拌機(jī)（ZL400型制漿機(jī)）2臺(tái)，制漿能力250m3/臺(tái)班，滿足工程的需求；（2）每盤(pán)膨潤(rùn)土上漿的攪拌時(shí)間為3min；（3）應(yīng)按照規(guī)定的配合比配置泥漿，各種材料的加量誤差≯5%；（4）新制膨潤(rùn)土漿需存放24h，經(jīng)充分水溶脹后方能使用；（5）貯漿池內(nèi)泥漿經(jīng)常攪動(dòng)，并用壓縮空氣助拌，保持指標(biāo)均一，避免沉淀或離析；（6）在施工過(guò)程中，槽孔內(nèi)的泥漿由于巖屑、離子混入和其他處理劑的消耗，泥漿性能將逐漸惡化，必須進(jìn)行處理再利用。

2.泥漿檢測(cè)和控制指標(biāo)

在攪拌機(jī)中取樣，經(jīng)水化溶脹24h后測(cè)定比重、漏斗粘度；在新漿貯漿池內(nèi)取樣進(jìn)行檢測(cè)的指標(biāo)有比重、漏斗粘度；在抓斗正常抓進(jìn)時(shí)，對(duì)循環(huán)漿進(jìn)行的檢測(cè)指標(biāo)有比重、漏斗粘度和含沙量。

二、泥漿的性能

泥漿在防滲墻施工中有著重要作用，是保證防滲墻順利施工的關(guān)鍵材料，要求泥漿具有良好的物理性能、流變性能、穩(wěn)定性以及抗水泥污染的能力。其中泥漿的物理性能主要有比重、失水量、含沙量、穩(wěn)定性和觸變性等。

（一）比重

泥漿的比重是指單位體積泥漿的質(zhì)量。泥漿比重的大小決定著槽孔中的靜漿柱壓力，適當(dāng)?shù)谋戎兀拍芷鸬街С锌妆?、穩(wěn)定地層的作用，因此，它對(duì)于防止槽壁坍塌是十分重要的，可根據(jù)地層不同及地下水位的情況適當(dāng)調(diào)節(jié)漿液比重。根據(jù)尖崗水庫(kù)大壩土質(zhì)的實(shí)際情況，新制膨潤(rùn)土泥漿的比重控制在1.1g/cm3以內(nèi)；但在施工過(guò)程中，根據(jù)工程的需要，適時(shí)調(diào)整泥漿比重，有時(shí)候達(dá)到1.2g/cm3。

（二）失水量

失水量是反映泥漿中的自由水在壓力作用下滲入地層能力的特征。泥漿中的自由水濾失后固體顆粒逐漸沉積在孔壁上，堵塞空隙形成泥皮。堵塞滲漏空隙的顆粒越細(xì)，泥皮越密致，濾失阻力越大，失水量越小，固壁效果越好。尖崗水庫(kù)施工過(guò)程中，新制膨潤(rùn)土泥漿的失水量控制在30ml/30min以內(nèi)。

（三）含沙量

泥漿中的含沙量是指泥漿中＞74μm的砂礫（200目篩余）占泥漿總體積的百分比含量。含沙量的大小主要取決于黏土的類(lèi)型和質(zhì)量。含沙量過(guò)高，不僅會(huì)造成泥漿泵的嚴(yán)重磨損，還會(huì)使泥皮厚度大、疏松、滲透性大、失水量大，甚至?xí)?dǎo)致泥皮坍塌，造成卡斗、埋斗等事故。因此，在抓進(jìn)過(guò)程中，要做好泥漿的除沙凈化工作。新制泥漿的含沙量控制在5%以內(nèi)。

（四）流變性

泥漿的流變性即泥漿的流動(dòng)和變形性質(zhì)。衡量泥漿流變特性的重要參數(shù)有塑性黏度、漏斗黏度、表觀黏度、動(dòng)切力、靜切力、觸變性等。觸變性即泥漿攪拌后變稀，靜置后變稠的特性。泥漿的流變性對(duì)防滲墻造孔和混凝土澆筑質(zhì)量有重要影響。泥漿良好的流變性能主要有三方面的作用：一是有利于穩(wěn)定底層；二是適當(dāng)?shù)膭?dòng)切力和塑性黏度之比（動(dòng)塑比），有利于懸浮和攜帶鉆渣，提高鉆進(jìn)效率；三是可減少鉆進(jìn)時(shí)槽內(nèi)泥漿的壓力波動(dòng)，以防止泥漿的漏失和塌孔。一般流變參數(shù)太大，漿液的黏滯力對(duì)鉆具的摩擦阻力大，泥漿循環(huán)困難，就會(huì)降低挖槽效率，同時(shí)還會(huì)增大泥皮厚度，影響混凝土澆筑質(zhì)量。因此，施工時(shí)要適當(dāng)控制泥漿的流變性。

（五）穩(wěn)定性

泥漿的穩(wěn)定性是指在正常鉆進(jìn)時(shí)，泥漿中的分散粗顆粒不易下沉和不易聚結(jié)變大而沉降的性質(zhì)。以泥漿在量筒中靜置一晝夜，泥漿柱的上半部和下半部的密度之差來(lái)衡量其穩(wěn)定性，差值越小穩(wěn)定性越好。穩(wěn)定性不好的泥漿若長(zhǎng)時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)，將會(huì)發(fā)生離析、沉淀，嚴(yán)重者將喪失其固壁功能。新制黏土泥漿的穩(wěn)定性合格標(biāo)準(zhǔn)為≯0.03g/cm3。

（六）抗水泥污染

所謂“水泥污染”，是由于鉆鑿法鉆接頭孔處理漏失地層向槽內(nèi)投放水泥，澆注時(shí)水泥和混凝土表面接觸以及散落混凝土所致。水泥污染即是鈣污染。當(dāng)鈣離子含量達(dá)到0.1%時(shí)就足以使泥漿失去膠體性質(zhì)，水泥污染后泥漿失水量增大，泥皮增厚且松散，黏度、動(dòng)切力增加，pH值升高，形成“絮凝”。應(yīng)盡量避免向槽內(nèi)加水泥和散落混凝土，為了提高泥漿的抗水泥污染能力，加入純堿等分散劑。

三、泥漿的作用

（一）槽孔固壁作用

在槽孔施工過(guò)程中保持孔壁穩(wěn)定不坍塌，其固壁機(jī)理是槽孔內(nèi)的泥漿壓力高于所在地層的地下水壓力，使泥漿滲入槽壁土體中，其中較細(xì)的顆粒進(jìn)入空隙中，較粗的顆粒附著在孔壁上形成“泥皮”，隨著泥皮厚度的增加，對(duì)水的流動(dòng)阻力也會(huì)增加，最終達(dá)到平衡，水不再進(jìn)入地層，泥漿與土層被泥皮隔開(kāi)，泥漿所產(chǎn)生的側(cè)壓力通過(guò)泥皮作用在孔壁上，泥漿的側(cè)壓力大于槽孔土體的坍塌力，從而保證了槽壁的穩(wěn)定。

（二）懸浮和攜帶鉆渣作用

泥漿具有一定的黏度、屈服值和凝膠強(qiáng)度，可以懸浮一定大小的鉆渣而不會(huì)沉淀，使鉆進(jìn)得以不斷進(jìn)行，同時(shí)一部分鉆渣被循環(huán)的泥漿攜帶排出孔外。

（三）冷卻鉆頭作用

在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭對(duì)土層或基巖的沖擊、摩擦中，大部分能量轉(zhuǎn)化成熱能，鉆頭的溫度不斷升高需要冷卻，鉆頭在泥漿中上下運(yùn)動(dòng)，泥漿對(duì)其起到了冷卻作用。

[1]王清友，孫萬(wàn)功，熊歡.塑性混凝土防滲墻[M].北京.中國(guó)水利水電出版社，2008.