地下连续墙的成槽泥浆

章履远

地下连续墙的成槽泥浆在地下连续墙成槽中，起着非常关键的作

用。在许多工程中，由于不重视成槽泥浆重要性，往往使工程出现局部坍陷、墙身大面积露筋、接缝夹泥夹碴、接缝漏水、墙身混凝土局部疏松，甚至墙身穿孔造成基坑开挖漏水涌砂等严重影响工程质量的缺陷。修复这些缺陷，造成大量人力、物力浪费，化费精力，使工程成本增加。效果差，影响差。

有的工程，在施工中，不管成槽地质的不同，统一采用同一配比的泥浆；工程施工中，配置的泥浆得不到有效处理，好的泥浆变成劣质泥浆，从而造成墙身的各种缺陷产生。本文就泥浆的重要性着手，从原理、性能、功能谈起，涉及设计、计算、管理、调整，有技术、有管理，以求比较全面叙述，以引起各职能人员，重新认识泥浆、重视泥浆。从而为使地下连续墙施工质量有所提高做些有益的工作。 一、成槽泥浆的功能

防止土壁坍塌——抑止地下水压力、抵挡土压力； 减少槽壁透水性，使槽壁形成泥皮（保护膜）； 悬浮细颗粒，减少槽底沉碴，提高混凝土浇捣质量。 二、成槽泥浆的原理

在泥浆液面静水压力（泥浆面高于地下水面）条件下，泥浆中水份会向槽壁土颗粒中渗透，而膨润土颗粒会沉积在槽壁表面，使槽壁形成泥皮，保护了槽壁。在静水压力条件下，克服槽内的水压力和土压力，使槽壁保持稳定不坍塌。为了说明这一过程，有人用清水和泥浆，做了对比试验（见下图）能充分说明泥浆护壁原理。

三、成槽泥浆的性能

泥浆的性能指泥浆的比重、粘度、含砂率、静切力、触变性、失水量和泥皮厚稳定性、胶体率、PH值等九个主要性能，以下分别叙述。 1、泥浆的比重：同体积的泥浆重量与同体积的清水（4ＯC）的重量比。

2、泥浆的粘度：泥浆流动时，由于土颗粒存在，各层面之间产生摩擦力。土和土之间、土水之间。泥浆浓度大，阻力也大，粘度就大，泥浆搅拌时间长，土颗粒分散度好，水化作用好，粘度就大。 3、泥浆的含砂率：＞0.02mm，不溶于的砂子和颗粒，其所占泥浆体积百分比。

4、泥浆的静切力：含有粘土颗粒和CMC的泥浆，称作塑性流型液体。此种液体受力较小时不流动，当受力到一定量值时开始流动。在极限静切力以下时，泥浆接近固体特性，切力大于极限静切力时，泥浆显示液体特性。

泥浆中粘土颗粒水化充分，颗粒间由于静电作用相互粘结而形成蜂窝状海棉体有一定机械强度的网状结构，使泥浆整体变成胶凝体。 静切力是测定泥浆触变性和网状结构强度的指标。取1分钟和10分钟的切力值，作为形成结构能力大小，其二者差值，说明泥浆在10分钟内结构加强了多少，即触变性大小。

网状结构很重要，能使泥浆包裹小粉粒，使不沉淀，减小泥浆流动性。有裂缝地层，泥浆也不会流失。

5、泥浆的触变性：当泥浆静止时，泥浆中膨润土片状颗粒，其表面带负电，片状颗粒的二端带正电，颗粒间电键使薄片状膨润土颗粒形成纸牌房子式网状结构，使泥浆形成胶凝体。在受到外力作用时，纸牌房子式的网状结构破坏解体，泥浆又恢复流动性，再静止时又恢复网状结构。可无止境重复，这就是泥浆的触变性。泥浆的触变性对成槽施工具有重要意义。①可以悬浮细小颗粒，减少沉淀。泥浆呈“豆

腐脑”状态；②当泥浆渗流进土体孔隙时，使土颗粒相互粘连起来，从而增加土的内聚力，起到加强护壁作用。

静切力大的泥浆，其触变性亦大，用普通粘土调制成的泥浆由于粘土颗粒为圆形，不可能有触变性，这应该有严格的区分。

6、泥浆的失水量和泥膜：泥浆液柱与地层间水位存在压力差，使泥浆中水份向槽壁内渗入，这叫泥浆的失水。失水时，粘土颗粒粘附在槽壁上，形成泥皮。称为“造壁”。

失水量小的泥浆能形成薄的泥膜、细、微密、坚韧，厚1～2mm，失水量大的泥浆能形成厚的泥膜、粗、疏松，易脱落，造壁能力差。 7、泥浆的稳定性：泥浆中，膨润土颗粒保持悬浮状态的性能，膨润土质量好坏，可用稳定性试验来判别。不发生沉淀为稳定性良好。土的质量好。

8、泥浆的胶体率：是指泥浆中粘土颗粒沉淀的程度，泥浆静止时，颗粒大的，水化不好的，对水分子吸收力小的颗粒易下沉，从泥浆中析出。失水量增大，引起槽壁坍塌，胶体率差，也说明稳定性不好。 9、泥浆的PH值：膨润土泥浆要在碱性范围内较为稳定。一般取值以8-9为好。

10、泥浆的性能要求：

△适当比重：比重过大，说明泥浆中粘粒浓度高，粘度增大，稳定性、造壁性劣化；比重过小，是由于雨水和地下水侵入，稳定性劣化，引起离析，上部泥浆比重减小。

△适当粘度：粘度大，容易携带土粒，土粒不容易沉淀，泥浆不容易侵入土壁，这是有利一面。其不利一面，泥浆中分离土粒困难，粘度越挖越大，挖掘效率降低。因此我们强调不同地质不同粘度，即适当粘度。

△适当的极限静切力：静切力大，土粒保持不沉淀，土粒也不易分离。泥浆的流动性变差。浇灌混凝土时，接头处往往防水能力差。

△能形成良好的泥皮：我们强调的是薄而韧的泥皮，失水量小。厚而脆的泥皮在成槽和下钢筋笼时常会掉落，引起槽壁坍塌，同时泥浆液面会很快下降，尤其是砂性土地层，极易引起槽壁坍塌。 四、泥浆的材料

泥浆由水与膨润土、分散剂、增粘剂和其他材料组成。

1、膨润土（Betonite）：是以蒙脱土（montmovillonitic clay）为主的粘土矿物。一般经过：开矿挖掘——加热干燥——粉碎——筛分后再包装出售。化学式为：（MgCa）Oal2O35SiO2·NH2O，微观上为： nH2O

成分中：SiO2（68％以上）Al2O3（13％以上） CaO，MgO为1.5％，Fe2O3为2.5％。

硅铝率：SiO2/Al2O3＋Fe2O3≥4称为膨润土。否则称为高岭土。高岭土可以冒充膨润土，也有一定膨胀性，但性能要比膨润土差许多。 a、膨润土具有强大的吸水膨胀性，能使膨胀土颗粒充满在水溶液中，膨润土的膨胀倍数一般达20～30倍。 b、膨润土具有良好的分散性。

膨润土悬浊液在静止24小时后，观察其性状如下表区分： 浓度 ＜8％ 8％ ＞8％ ＜10％ ＞10％ ＜12％ ＞12％ 沉淀状态 无沉淀 无沉淀 在8％时有沉淀 在10％时无沉淀 在10％时有沉淀 在12％时无沉淀 有沉淀 不良 不可用 稍差 使用时严加注意 质 量 优良 优 良 取 舍 可使用 可使用 使用时要注意 2、分散剂：Na2Co3（纯碱）

钙质膨润土：吸水量少，吸水速度快，膨胀率小（一般几倍到十多倍），由于分散不好，容易发生沉淀。

钠质膨润土：吸水量多，吸水速度慢，膨胀率大（20～30倍以上），薄片铅硅酸盐叠层片是钙质膨润土悬浮液的15～20倍。能使泥浆形成网状结构，而成为优质膨润土泥浆。并且在混凝土浇灌时，能抵抗水泥中钙质污染。

泥浆中加入Na2Co3（碱）就是利用一价的Na＋离子来置换二价Ca＋＋离子，使土颗粒外离子扩散层增厚，从而达到土颗粒分散性好，我们称，Na＋为分散剂，Ca＋＋为凝结剂。

土颗粒分散愈好，其稳定性愈好，触变性也好。所以泥浆中必须加入分散剂，才能有稳定的泥浆，好的泥浆。

3、增粘剂：羧甲基仟维素纳（CMC）和工业用淀粉。

增粘剂的作用就是增加泥浆粘度，减少失水量，使泥皮韧性提高，使泥浆静切力提高，稳定性增强，防止沉淀。但CMC也有对钢筋与混凝土握固力产生不好影响。 4、其他材料：加重剂与分解剂

重晶石：比重为4，加入泥浆中能提高泥浆比重，起到护壁作用好。 分解剂：硝基腐植酸钠（煤碱剂） 铬铁木质素磺胺酸钠盐（FCL） 为钙侵时的处理剂和减稠剂。

当泥浆受到混凝土污染、质量变差时使用。使泥浆恢复改善到可使用。（注意：用分解剂前一定先用分散剂，使二价离子析出成一价离子，才能起作用。分解剂使用比较复杂，要看泥浆污染性质来决定，可先实验室试验后再临场应用。） 五、泥浆制备 泥浆制备流程如下：

地基施工条件——选定泥浆材料——决定泥浆粘度（按最易坍塌地

层）——决定配合比——制备和修正—计算供浆量。 六、泥浆的基本配合比

土 质 粘性土 砂 砂砾 膨润土（％） 6-8 6-8 8-12 CMC（％） 0.00～0.02 0.00～0.05 0.05～0.1 Na2Co3（％） 0～0.5 0～0.5 0～0.5 注：具体含量应由试验室试配决定。 七、泥浆制备方法：见下列框图

水 土 搅拌 搅拌 搅拌 贮浆池 12小时以上 水＋Na2Co3 水＋CMC 使用 汽拌 机拌 八、泥浆容量的设计

1、整个工程所需泥浆量计算

V ＝X/Y ＋ X/Y （1－K1） （Y－1） ＋ XK2 泥浆论 总量 挖槽方量 单元槽段数

泥浆回收泥浆损失率（％），包括出土带出

率（浇混凝消耗，形成泥饼流失，地层漏失，土时）％ 清孔消耗等。

2、泥浆池容量设计（单台成槽机）

V ＝ C ［ X （ 2 － K1） ］ 单元槽段成槽需要泥浆容量 贮浆容量系数抓斗法为1.5～2 最大槽段理论挖槽方量 泥浆的回收率0.65～0.7

九、泥浆性能指标 1、新配制泥浆性能指标

项 目 指标控制范围 粘 土 粘度 比重g/cm3 含砂率％ 静切力mg/cm3 泥饼厚mm 失水量ml/30分 稳定性g/cm3 胶体率％ PH值 膨润土重量 22～24＂ 1.04～1.05 5～6 ＜10 ＜1 ＜10 ＜0.005 100 8～9 8 砂 土 25～30＂ 1.06～1.07 7～8 ＞10 ＞1 ＞10 ＞0.005 100 9～10 9～10 500/700ml漏斗计 泥浆比重计 洗砂器 静切力仪 失水量仪 失水量仪 稳定仪 1000ml量筒 酸度计 试验方法 2、成槽时，槽内泥浆控制范围

项 目 粘度（秒） 比重g/cm3 失水量ml/30分 含砂率％ PH值 粘土 25～30 ≯1.15 ≯15 7～10 ＜7或＞10 指标控制范围 砂土 30～40 ≯1.20 ≯20 10～15 ＜7或＞10 3、泥浆指标超过上述指标时管理调整使达到下列范围

项 目 粘度（秒） 比重g/cm3 失水量ml/30分 含砂率％ PH值 指标控制范围 粘土 ＜25 1.09～1.15 10～15 ＜7 8～10 砂土 ＜30 1.15～1.20 15～20 ＜10 8～10 加水 加水 加土、加CMC 加水 调整办法 4、在调整某些指标，会引起其他指标连动，来实现泥浆管理

管理调整 粘度 增加 减少 比重 减少 静切力 减少 失水量 稳定性 减少 增加 增加 处理方法 加膨润土 加CMC 加 碱 加 水 对其他性能的影响 失水量减少，稳定性、静切力和比重增加 失水量减少，稳定性、切力增加，比重不变 失水量减少，稳定性、切力增加、PH增加、比重不变 失水量增加，比重减小，切力减小 粘度不增加，稳定性减小 粘度增加，稳定性增加 粘度减小，失水量增加，稳定性减小 粘度增加，稳定性增加，失水量减小 粘度增加，稳定性增加，失水量减小 比重、粘度减少，失水量增加 粘度增加，稳定性增加 粘度增加，失水量减少 增加 加重晶石＋硅酸钠 加重晶石＋膨润土 加 水 加土和CMC 加水玻璃 加 水 加土和CMC 加土和CMC 十、泥浆的调整方法 1、调整比重

a、提高比重：使用加重剂

b、降低比重：加水，但要注意其他指标恶化。宜再适当加入其他材料。

2、粘度调整

a、提高粘度：加膨润土，加少量纯碱，再加CMC。

b、降低粘度：加水。用好的新浆更换拈度高的旧浆。用硝基腐植酸钠盐或FCL处理。 3、失水量调整

a、降低失水量：加分散剂Na2Co3，若不起作用，再用硝基腐植酸钠盐处理。加CMC。 4、调整静切力

a、提高静切力：加膨润土法，加NaCl（10％倍溶液）或加入0.1～0.6％浓度，为10～15％，NaOH溶液，加水玻璃。 B、降低静切力：加水，加硝基腐植酸钠盐，加纯碱。 十一、泥浆的管理

1、成槽时，必须使泥浆液面高度高出地下水位1米以上。要经常注意泥浆流失，及时补浆。尤其是晚间休息时要加满泥浆。 2、泥浆要经常量测做好记录，量测时间为：成槽开始，开始供浆，在供浆池量测；每成槽10m深时在槽内量测一次（10m深、20m深、30m深„„），成槽结束量测一次（包括槽的上部、中部、槽底）；清底结束，泥浆置换后，在浇灌混凝土前再测定。随时掌握泥浆的实际情况，以便及时作出对策。

3、浇灌混凝土时，应回收泥浆，要求泥浆泵吸浆口最低位置要离导墙面1.0m以内，以保证混凝土浇灌时，槽内泥浆压力。 4、回收泥浆时，应先送入沉淀池，再进行及时处理。第一级振动

筛初滤，筛弃杂物、粗颗粒、泥团。第二级旋流器除砂。第三级离心器除沙（在锥形离心容器内装二层滤布，一层260目尼龙网，一层锦伦布）。泵入旋流器的泥浆泵压力要求达到0.1～0.3Mpa。排砂口直经可进行调节。

5、再生处理过泥浆不得直接送入供浆池。应与新伴制泥浆混合后再使用。

6、底部3.0m清底置换泥浆和上部4.0m与混凝土浇灌接触泥浆原则上都应废弃（PH值≥14时），可直接泵入废浆池。（若底部3.0m泥浆仅是比重大，含砂率高，其他指标尚好时，也可处理后再用。） 7、每天的泥浆使用量、泥浆回收量、泥浆处理量、废弃劣化泥浆量，新拌制泥浆量，都应作好记录。 8、测试泥浆指标内容为：

粘度、比重、失水量、泥饼厚、含砂量、稳定性、胶体率、PH值等，按不同要求，选择测定做好记录。 十二、特制泥浆

1、槽壁坍塌：加重泥浆比重，提高泥浆粘度，提高槽内泥浆液面高度。

2、泥浆流失：泥浆中加入1～5％水玻璃，使泥浆稠化；也可在泥浆中加入石灰乳（75％水，25％石灰），可使粘度达到60～120秒。 3、泥浆发生水侵时，加土提高静切力，加CMC提高粘度。 4、在钙侵地段，成槽时有石膏地层（CaSO4）或水泥浆流入槽内造成Ca＋＋侵入。可加入Na2Co3使Na＋离子与Ca＋＋离子交换，改善泥浆性

质。

总之泥浆是一门学问，熟悉它，应用它，能得到满意的结果。不熟悉、不重视，随意处置，想当然，就不会有好的工程质量。请各位从事泥浆工作的工程技术人员切记为要。

二○○三年八月。2010-12-27重新整理