泵吸式反循環法在地下連續墻施工中的應用

張 衛

（上海遠方基礎工程有限公司，上海 200436）

0 引言

地下連續墻作為圍護結構在地下工程中的應用范圍十分廣泛，涉及市政工程、房屋建筑工程、港口碼頭工程及城市軌道交通工程等領域。在地下連續墻施工中嚴格控制泥漿指標對于保證槽壁穩定性和混凝土澆筑質量有很重要的意義。泥漿的質量達標不僅能夠起到很好的護壁效果，而且能夠保證混凝土澆筑順利進行，提高地下連續墻墻體混凝土的完整性。所以泥漿指標的控制是地下連續墻施工的關鍵工序，泥漿指標主要涉及含砂率、相對密度、黏度及pH值4方面，在混凝土澆筑前槽底的沉渣厚度也是影響地下連續墻質量的關鍵指標之一，若槽底的沉渣過厚，不但在混凝土澆筑過程中可能會出現夾泥現象，在混凝土澆筑后期也會造成翻漿困難，深度測量不準確，導致導管拔管失誤，最終出現地下連續墻墻體斷層。關于沉渣的控制標準，施工規范中沉渣的厚度基本均要求控制在10cm以內。控制沉渣厚度的方法有很多種，本文將深入探討泵吸式反循環法的基本原理及常見問題的處理措施。

1 沉渣產生的原因及應對措施

沉渣厚度是指槽段在下放鋼筋籠之前與混凝土澆筑前的實測深度之差。其形成的主要原因有以下方面。

1）鋼筋籠下放過程中籠子與槽壁之間的摩擦，使一部分槽壁上的土被鋼筋刮掉形成沉淀。

2）成槽過程中形成的土顆粒懸浮在泥漿中，隨著時間推移土顆粒不斷沉淀。

所以在混凝土澆筑前要進行二次清底，不同地下連續墻深度和地質條件不同，二次清底所需換漿方式也有所不同，在淤泥質黏土層，如上海地區的淺墻一般采用正循環；在砂性土地質條件下，如南昌、北京則采用反循環。從清底換漿效果來看，無論何種地質條件反循環要優于正循環，它不但可保證沉渣厚度而且槽內換漿效率也非常高，有利于混凝土澆筑。

常規反循環方式有3種:氣舉、泵舉和泵吸。從整個地下連續墻的施工工藝上來講泵吸式反循環法最方便。

2 泵吸式反循環法原理及工藝

2.1 原理

泵吸式反循環法是使用大功率吸砂泵與導管相連，將槽底泥漿混合物吸出并經過濾砂機過濾后流入泥漿池，再將泥漿池中經過沉淀和調制的循環漿泵送至槽底（見圖1）。

圖1 泵吸式反循環法原理

2.2 設備及參數

泵吸反循環過程中所涉及的設備主要包括:河砂泵、22kW泥漿泵（排氣泵兼做打灰回漿泵）、250濾砂機、22kW或15kW送漿泵。

2.3 施工工藝

2.3.1 操作流程

1）開啟22kW排氣泵，將導管內和泵里的空氣排出，等待槽段中的泥漿翻氣結束。

2）啟動濾砂機，所有從槽底吸上來的泥漿都要經過濾砂機，才能將泥漿中的砂粒和大粒徑土粒與泥漿分離。3）啟動河砂泵，20s后打開河砂泵出漿口閥門。4）待回漿管中的泥漿抽出后，關閉排氣泵。

5）開啟泥漿池中的送漿泵，使泥漿循環，送漿泵的供漿效率要與河砂泵的出漿效率相匹配，如果不能匹配可將漿口的閥門關小1/3～1/2。

2.3.2 循環效率

河砂泵的電機功率為30kW，吸漿效率為150m3/h，濾砂機濾砂效率為250m3/h，22kW泥漿泵的效率為70m3/h。

2.3.3 地下連續墻施工工藝中的反循環

根據槽段泥漿量的多少確定最低反循環時間，設某槽段泥漿量為M，則反循環的最少時間為M/150h。

在地下連續墻施工中一次清底采用成槽機，清底至設計槽深后移車并將鋼筋籠吊起。待導管下放結束后應先啟動反循環，在循環過程中下放接頭箱或鎖口管，待具備混凝土澆筑條件后，驗槽并停止反循環。反循環工序嵌入地下連續墻施工工藝，具體流程如圖2所示。

圖2 地下連續墻施工流程

3 施工常見問題及處理措施

泵吸反循環過程中經常會出現氣密性差、排氣量不足、沉淀砂層較厚、泵流量不足等問題。

3.1 氣密性差

使用過程中必須保證整個循環系統的氣密性，主要有以下幾處易漏氣:[1]悶頭的絲扣必須完整且未受損，在加工過程中蓋板須使用稍厚的鋼板，焊接時用20焊條或氣體保護焊，否則易形成砂眼漏氣；[2]波紋橡膠管的兩端需用鐵絲扎緊或使用專門的卡環；[3]盤根是易耗品，河砂泵使用時間越長盤根磨損越多，因此要定期更換盤根。

3.2 排氣量不足

排氣也一個關鍵環節，排氣時間長短和排氣泵功率直接影響排氣效果。排氣至槽內的泥漿翻氣停止為止，該過程約需15min。如果始終沒有翻氣，可能是由于漏氣或導管插入槽底沉渣之中導致。

3.3 沉淀的砂層

在進行反循環之前應測量槽段實際深度，保證導管底部不被沉渣埋住，使得排氣效率較高，并且在吸砂時能吸出砂水混合物。

3.4 泵流量不足

泵的流量取決于河砂泵電機轉速和泵殼內渦輪的完整性，影響電機轉速的只有控制電箱內的調速器。流量不足時表現為河砂泵運行正常，但濾砂機出漿口泥漿流速較小，出砂速度較慢，出現這種現象只能在電機轉速和渦輪上找問題。

4 結論與建議

經長時間實踐證明，泵吸式反循環法能很好地保證地下連續墻施工質量，并得出以下結論。

1）泵吸式反循環法能很好地控制沉渣厚度，換漿效率較高，可保證混凝土順利澆筑，尤其是在混凝土澆筑后期翻漿壓力很小。

2）泵吸反循環工序能夠很好地嵌入整個地下連續墻施工工藝中，可與其他工序并行，節約施工時間。

3）與氣舉反循環相比，泵吸壓力來源于槽底的泥漿壓力和泵渦輪產生的真空氣壓，其壓力適中，不會造成槽壁塌方。

4）因為泵吸使用導管吸漿，反循環時鋼筋籠已下放結束，因此不能在整個槽段內移動，在過程中可根據需要對每根導管進行循環。

5）泵吸對氣密性要求較高，施工人員初次使用時難以熟練掌握。

在地下連續墻施工領域，泵吸式反循環法使用相對較少，主要是工程人員還不熟悉泵吸反循環系統和原理，隨著地下連續墻施工競爭越來越激烈，地下連續墻的成墻質量將成為競爭焦點，因此有必要在行業推行泵吸反循環工藝，對于保證地下連續墻施工質量有重要價值。