護壁泥漿在內鄉縣太山廟水庫混凝土防滲墻施工中的應用研究

王國新

河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院（473000）

1 壩基工程地質條件

內鄉縣太山廟水庫位于內鄉縣師崗鄉付灣村靳灣組西太山廟處，屬長江流域白河水系,是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產養殖等綜合利用的中型水庫。該工程主要是在壩基樁號0+020～0+140與0+294～0+609段實施接地式混凝土防滲墻。

樁號0+020～0+140為副壩,樁號 0+294～0+609屬于主壩。壩基地層分布為:上部粘土，層厚4～10.0m，屬微透水；中部粉質粘土，厚4～6 m，可塑狀態，屬微透水；下部為泥質礫石層厚1.1～4.0m，屬強透水層；泥質礫石以下為頁巖，屬弱透水層。

2 制漿材料

根據本工程地質條件及設計特點,為保證混凝土防滲墻施工正常進行，必須選用低固相膨潤土泥漿護壁。采用材料如下:

1）膨潤土:選用的膨潤土應達到石油部頒部標準《鉆井液用膨潤土》(SY5060—85)所規定的二級膨潤土指標。

2）水:用新鮮的淡水，使用前應對水質進行化驗。

3）分散劑:選用工業用純堿。

4）絮凝劑:選用聚丙烯酰胺。其功能為對膨潤土護膠，同時提高抗剪切稀釋能力。

5）防漏劑:選用鋸末等。

對于一般砂礫卵石層，選用表內兩種配合比制漿，其他地層，可參考此配合比，并根據實際情況加以調整。

表1 泥漿配合比

3 泥漿拌制方法和質量控制

1）泥漿拌制選用高效、低噪音的高速回轉攪拌機（ZL400型制漿機）2臺,其中l臺備用,制漿能力250立方米／臺班，可滿足現場使用。

2）每盤膨潤土上漿的攪拌時間為3分鐘。

3）應按照規定的配合比配置泥漿，各種材料的加量誤差不得大于5%。

4）泥漿處理劑如純堿、CMC和聚丙烯酰胺，使用前宜配成一定濃度的水溶液,以提高其效果。純堿水溶液濃度為20%，CMC和聚丙烯酰胺水溶液為1.5%。

5）新制膨潤土漿需存放24小時，經充分水溶脹后方能使用。

6）貯漿池內泥漿應經常攪動，并用壓縮空氣助拌，保持指標均一，避免沉淀或離析。

7）在鉆進過程中，槽孔內的泥漿由于巖屑、離子混入和其他處理劑的消耗，泥漿性能將逐漸惡化，必須進行處理再利用。對于漏失地層使用的泥漿詳見泥漿配合比。在鉆進過程中，應在循環漿溝中取樣，檢測有關指標，如超表1限值，必須進行處理。

8）泥漿檢測和控制要求:在攪拌機中取樣，經水化溶脹24小時后測定比重、漏斗粘度；在新漿貯漿池內取樣進行檢測的項目有比重、漏斗粘度；在主孔正常抓進時，對循環漿進行的檢測項目有比重、漏斗粘度和含砂量。

4 泥漿的再生處理

泥漿在實際使用中，由于一次循環時間較短，旋流篩分能力有限（只能除去泥漿中攜渣的60%～70%），如果再經過自然重力沉渣過程，則泥漿再生處理的效果更顯著，故泥漿再生處理擬采用自然重力沉渣與機械處理相結合的方式。

經過處理的泥漿經檢驗后，還要補充相應的材料，進行泥漿再生調制，泥漿技術性能指標符合要求后，送入儲漿池待新摻入材料與泥漿完全融合后使用,新摻加物的效用見表2。

5 泥漿輸送及排放

施工中泥漿輸送設備選用20 kW離心泥漿泵配5寸膠管，由泥漿池將新鮮泥漿（在泥漿池中存放24小時以上的泥漿）輸送到開槽現場。施工中不合格的泥漿可輸送至廢泥漿池，或送至監理指定的棄渣場。

表2 摻加物效用

圖1 泥漿再生處理流程圖

6 護壁泥漿的主要功能和護壁原理

1）泥漿的主要功能

①支持孔壁，防止坍塌或孔壁掉塊。

②將槽段和地層分開，防止兩者之間水的流動。

③懸浮、攜帶造孔過程中產生的鉆渣和泥沙。

④利用形成的泥皮，較長時間保持孔壁穩定。

⑤冷卻鉆頭，潤滑鉆具。

2）泥漿護壁的主要原理

①由于槽孔內漿面高于地下水位高程,漿液的密度大于水的密度，在漿液的自重壓力下，泥漿滲入較松散的孔壁土體孔隙中，成為靜止的凝膠，固定了土顆粒的位置，形成了不大規則的垂直方向穩定的土層。

②形成不透水的“泥皮”。槽壁上的凝膠層由逐漸固結在一起的膨潤土或粘土顆粒形成泥皮,并牢固緊密地貼在孔壁土體上，形成“泥皮”，達到防止漿液漏失，阻隔地下水滲入到槽孔內的作用。

③漿液散液壓力平衡著地層的土壓力和孔隙水壓力，并通過泥皮對孔壁起支護作用。

④泥漿具有一定的粘度、比重、觸變性，利用泥漿的粘性和凝膠性質，可以使鉆渣、泥沙、懸浮于泥漿中不產生沉淀。在清孔換漿時，可隨泥漿攜帶走鉆渣，泥砂。

7 結語

內鄉縣太山廟水庫混凝土防滲墻護壁泥漿工程從2007年1月28日開工，至2007年3月30日全部完工，共使用水18 200噸，膨潤土145噸，純堿7噸，CMC 2噸，聚丙烯酰胺1噸，總計制造泥漿約5000立方米，保證了混凝土防滲墻的順利施工。