锯末流泥浆在帷幕截水防渗墙施工过程中的应用_黎和青.pdf

20231Building Construction30锯末流泥浆在帷幕截水防渗墙施工过程中的应用黎和青上海远方基础工程有限公司 上海 200436摘要：基于某帷幕截水防渗墙工程，对地下连续墙槽壁渗漏处理工艺进行研究。根据实际施工中高黏泥浆堵漏、回填黏土堵漏以及锯末流泥浆堵漏3种工艺的应用情况，对这3种工艺进行分析。结果表明，高黏泥浆工艺堵漏有效率为54.3%；回填黏土工艺静置时堵漏有效率为94.4%，但在后续成槽中由于施工扰动使得漏浆速度提高，堵漏有效率剧降至34.1%；锯末流泥浆堵漏工艺有效率为98.4%。锯末流泥浆堵漏工艺简单，施工便利，在同一项目场地中的堵漏效用最高，为三者之中最为有效的堵漏工艺。关键词：槽壁渗漏；高黏泥浆；回填黏土；锯末流泥浆中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0030-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.008Application of Sawdust Flow Mud in the Construction of Curtain Cutoff WallLI HeqingShanghai Yuanfang Foundation Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200436,ChinaAbstract:Based on a curtain cutoff wall project,the seepage treatment technology of the trench wall of the diaphragm wall was studied.According to the application of high viscosity mud plugging,backfilling clay plugging and sawdust flow mud plugging in actual construction,the three processes are analyzed.The results show that the effective rate of plugging with high viscosity mud technology is 54.3%.The effective rate of plugging is 94.4%when the backfilling clay technology is still in place,however,in the subsequent trench formation,the construction disturbance increases the slurry leakage rate,and the effective rate of plugging drops to 34.1%.The effective rate of sawdust flow mud plugging technology is 98.4%.The sawdust flow mud plugging technology is simple and convenient for construction.It has the highest plugging effect in the same project site and is the most effective plugging technology among the three.Keywords:trench wall seepage;high viscosity mud;backfilling clay;sawdust flow mud基工程，详细阐述钢护筒保护下的钻孔灌注桩施工工艺；杨小兵等4创造性地采用回填压实漏浆桩孔、护筒外部堆填沙袋、内部加水泥和黏土（静置48 h）的措施进行桩基成孔漏浆处理，经过深水桩基成孔现场实践，有效解决漏浆问题。然而，鲜有对于地下连续墙成槽过程中槽壁漏浆的研究。本文通过实践，突破性地将钻探领域使用的锯末流堵漏方式引入地下连续墙槽壁漏浆处理中，以期填补地下连续墙成槽过程中槽壁漏浆处理的空白。1 工程概况某帷幕截水防渗墙项目为厚0.8 m、深40 m地下连续墙，施工地层穿过含有砂质黏土层、圆砾层等渗透性较大的地层，该地层成槽过程中极易发生槽壁漏浆事故，槽内泥浆无法在槽壁上形成有效连续泥皮。1.1 地质概况露天煤矿范围内的上部地层主要为圆砾、泥砾，下部岩层由泥岩、泥砾岩、砂岩、炭质泥岩、砂岩及煤层组成。泥岩含水量高，泥砾岩及砂岩的强度也较低，岩石的地下连续墙在砂质土层、裂隙较为发育的岩层成槽过程中，漏浆事故发生较为频繁。在该地层情况下，泥浆颗粒无法在有较大孔隙的槽壁上形成连续泥皮而导致渗漏，造成膨润土泥浆用量急剧增加。渗漏较为严重时，泥浆供给将不能维持泥浆液面在正常高度范围内，导致泥浆液面降低，对槽壁稳定性有不利影响，易使槽壁发生塌方事故，进一步造成填料增加。目前，对于钻探漏浆以及桩基成孔漏浆的研究较为丰富。钻探漏浆的研究起始于19世纪90年代，孙木森1提出锯末流堵漏方式，该方式被验证是较为有效的堵漏方法。桩基成孔堵漏研究最近广受学者关注，虞善国2结合舟山绿色石化基地鱼山大桥引桥段工程，对深厚抛石区钻孔灌注桩漏浆原因进行分析，并总结了钻孔灌注桩漏浆处理的集中常规处理方法；赵治超3依托梧州市西江三桥桩作者简介：黎和青（1981），男，本科，工程师。通信地址：上海市静安区江场三路56号502室（200436）。电子邮箱：收稿日期：2022-09-19地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION建筑施工第45卷第1期31抗压强度为0.029.34 MPa，抗剪强度内摩擦角3 42，中值25，内聚力0.0182.180 MPa，中值0.120 MPa。1.2 水文概况该项目场地被富水性强的第四系含水层所覆盖，主要含水层为第四系潜水层，其次是基岩裂隙水等。第四系含水层包括强富水层及中富水层，其中，强富水段处于一级阶地，属于非均质含水层，渗透系数可达700 m/d以上；中富水层由冰积、冰水堆积的泥砂质砾（卵）石夹层和砂砾、砂等组成，渗透系数123147 m/d；基岩裂隙水主要是孔隙裂隙承压含水层，主要由砂岩、砂砾岩、粉砂岩及煤层组成，富水性很弱，平均渗透系数为0.083 m/d。经记录，使用常规相对密度为1.051.07、黏度为2528 s的泥浆，其成槽过程中泥浆渗漏速率达到15 m3/h。该项目单幅地下连续墙设计泥浆用量为450 m3，实际施工中，无有效漏浆处理单元槽段泥浆用量达到1 170 m3，原因为成槽施工中，槽内泥浆液面较高，而地下水位高度较低，为施工平面下24 m，泥浆液面为施工平面下0.51.0 m，槽壁内外高压差造成槽内向外的渗透压力较大，导致该场地施工中泥浆渗漏量极大，如图1所示。水位线泥浆渗流方向泥浆液面水位线图1 泥浆渗漏示意2 漏浆处理措施该项目在实际施工中，采用了3种不同的槽壁堵漏工艺，分别为：1）高黏泥浆堵漏工艺。通过采用高黏泥浆来实现成槽施工的护壁，更易在槽壁形成连续泥皮从而覆盖裂隙，阻断漏浆路径，达到解决槽壁漏浆的目的。2）回填黏土堵漏工艺。回填黏土可以增大槽内泥浆的黏度，更易形成连续泥皮。回填黏土材料中有其他颗粒可以在渗流力的作用下进入裂隙中堵住裂隙，进一步达到减少槽壁渗漏的目的。3）锯末流泥浆堵漏工艺。锯末流泥浆在早期钻探堵漏施工中被证实是有效的5，但其在槽壁堵漏施工中还未曾有过应用，该项目初次尝试该堵漏工艺在地下连续墙中的应用。2.1 高黏泥浆堵漏工艺高黏泥浆堵漏工艺主要是通过添加外加剂及改变配比来改善泥浆性能，高黏泥浆则为添加外加剂提高普通泥浆黏度后的泥浆。实际泥浆制作过程中，根据总结的化学处理一般规则（表1），添加羧甲基纤维素钠，即CMC增黏材料，膨润土泥浆具有增加黏度、稳定性，减小失水量的性质。高黏泥浆堵漏工艺中，各部分材料质量比设置为：水膨润土CMC8951000.5。表1 泥浆化学处理一般规则调整项目处理方法对其他性能的影响增加黏度加膨润土失水量减小，稳定性，静切力，相对密度增加加CMC失水量减小，稳定性、静切力增加，相对密度不变加纯碱失水量减小，稳定性、静切力、PH值增加，相对密度不变减少黏度加水失水量增加，相对密度，静切力减小增加相对密度加膨润土黏度、稳定性增加减少相对密度加水黏度、稳定性减小，失水量增加增加静切力加膨润土和CMC黏度、稳定增加，失水量减小减少静切力加水黏度、相对密度减小，失水量增加减少失水量加膨润土和CMC黏度、稳定性增加增加稳定性加膨润土和CMC黏度增加，失水量减小2.2 回填黏土堵漏工艺回填黏土堵漏工艺是通过向槽内泥浆倾倒黏土，利用黏土增大泥浆黏度来进行堵漏。该堵漏工艺有2种堵漏作用：一是增大泥浆黏度，可提供一部分堵漏的作用；二是回填的黏土中存在部分细砂，细砂随黏土倾倒后，下降过程中，在渗流力的作用下向渗流通道中运动，最终部分颗粒堵住渗流通道，减少槽壁泥浆渗漏量。根据现场经验，发生渗漏时，单幅450 m3的单元槽段内，回填黏土量为10 m3，其质量比为：水膨润土黏土1 0005040。在静置时可基本控制槽壁渗漏，但随着槽段的进一步向下成槽，成槽器械对槽壁土体及槽内泥浆产生较大扰动，导致槽壁漏浆继续发生，泥浆渗漏速度剧增。2.3 锯末流泥浆堵漏工艺锯末流泥浆堵漏工艺是通过泥浆泵将一定配比的锯末流泥浆向槽内灌注，在内外压强差作用下，在槽壁裂隙内形成一条锯末流。槽壁内裂隙通常是不规则的通道，裂隙的大小及锯末流的流动方向是不断变化的，当遇到裂隙小于锯末尺寸的状况，锯末可以把裂隙堵塞，但是泥浆仍然可以从更小的锯末与土体间的缝隙中流动，锯末流中的锯末不断累积至堵塞通道，直至裂隙完全堵住，流体在此条裂隙中不再流动。锯末流泥浆中，其材料质量比为：水膨润土锯末1 0005025。黎和青:锯末流泥浆在帷幕截水防渗墙施工过程中的应用20231Building Construction323 不同槽壁堵漏处理工艺有效性分析3.1 高黏泥浆堵漏工艺效果通过对该帷幕截水防渗墙项目实际施工中高黏泥浆使用情况的记录总结，得到高黏泥浆堵漏工艺在该地层情况下的应用效果。未使用高黏泥浆处理前，单元槽段漏浆速率为1040 m3/h，平均渗漏速率为23 m3/h。在使用高黏泥浆处理后，漏浆速率为7.520 m3/h，平均值为10.5 m3/h。使用高黏泥浆，泥浆渗漏量减少54.3%。实践表明，使用高黏泥浆无法有效进行槽壁裂隙堵漏。3.2 回填黏土堵漏工艺效果分别在不相邻的三幅槽段内使用回填黏土进行堵漏，初始漏浆速率分别为9、20、40 m3/h，平均漏浆速率为30.7 m3/h。通过铲车向槽内倾倒黏土，单幅槽段回填10 m3黏土，黏土土样见图2，黏土回填现场见图3。黏土回填过后静置0.5 h，测得漏浆速度分别维持在1、2、2 m3/h，漏浆速度平均值为1.72 m3/h，平均堵漏率达94.4%。然而，随着成槽工作继续进行，在施工扰动下，槽壁漏浆速率剧增，三幅槽漏浆速率分别达到7、14、20 m3/h，平均堵漏效率降至34.1%。实践表明，回填黏土进行堵漏的实用性较差，无法有效解决槽壁渗漏的问题，且回填黏土时需要将成槽器械移开，施工较为烦琐。图2 回填黏土土样 图3 现场黏土回填3.3 锯末流泥浆堵漏工艺效果锯末流泥浆堵漏在该项目6幅槽中应用过，初始漏浆速率平均值为30 m3/h，成槽过程中，每间隔1 h测量液面高度变化，每次检测完成后补足泥浆至导墙顶部下1 m处，1 h后测量液面高度。单幅槽进行3次锯末流泥浆补足，根据现场统计，泥浆液面平均高度变化少于0.1 m，且在成槽过程中能够维持，漏浆速率控制约为0.48 m3/h，堵漏率达98.4%。结果表明，锯末流泥浆在该地质情况下能有效降低槽内泥浆渗漏量，可以有效解决泥浆渗漏问题。实际施工中，在加入25 kg/m3的锯末时，该地层下锯末流泥浆堵漏效果