地下连续墙施工中泥浆的调配研究 Research on Confecting the Mixed-Mud in Underground Continuous Wall

doi:10.12677/HJCE.2013.21006

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Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2013, 2, 32-36

http://dx.doi.org/10.12677/hjce.2013.21006 Published Online February 2013 (http://www.hanspub.org/journal/hjce.html)

Research on Confecting the Mixed-Mud in Underground

Continuous Wall

Haiming Peng1, Aitao Li2, Rui Yang1, Hao Li2

1Guangdong University of Technology, Guangzhou

2Guangzhou Haojiang Building Services Co., Ltd., Guangzhou

Email: phm1987@126.com

Received: Dec. 11th, 2012; revised: Jan. 3rd, 2013; accepted: Jan. 12th, 2013

Abstract: Based on the construction of the complicated problem of underground continuous wall of mud parameter,

which controlled and adjusted to achieve superior performance of the proportion, used assignment parameter applied to

the mud weight calculation formula, it got about water-dilution proportion of experience formula. At the same time, it

used the Ma-An-Shan park station of underground continuous wall field mud to do the test of verify the feasibility of

the empirical formula and the adding of Carboxyl Methyl Cellulose (CMC) on viscosity influence the general rule.

Guided the mud to achieve a superior performance, that is similar to engineering practice had certain reference and

guidance.

Keywords: Underground Continuous Wall; Mud; Specific Gravity; Viscosity

地下连续墙施工中泥浆的调配研究

彭海铭 1，李爱涛 2，杨锐1，李豪2

1广东工业大学，广州

2广州市豪江建筑劳务有限公司，广州

Email: phm1987@126.com

收稿日期：2012 年12 月11日；修回日期：2013 年1月3日；录用日期：2013 年1月12日

摘要：针对地下连续墙施工中对泥浆指标参数的控制调整而使现场泥浆达到较优性能的配比的复杂问题，采

用赋值参数应用到泥浆比重的计算公式，得到关于加水稀释比重的经验公式。同时，使用马鞍山公园站地下连

续墙现场泥浆做试验，以验证此经验公式的可行性及添加羧甲基纤维素(CMC)对粘度影响的一般规律。从而引

导泥浆以达到较优性能，对类似工程实践具有一定的借鉴和指导意义。

关键词：地下连续墙；泥浆；比重；粘度

1. 引言

近年来我国施工技术的提高，新建建筑物与已有

建筑物的距离大大拉近，为避免施工对相邻建筑物的

影响，可采用地下连续墙施工。因为地下连续墙能够

紧邻建筑物开挖深、大基坑，沉降及位移控制容易，

距离现有建筑物l m就能进行施工并地下连续墙为整

体连续结构，防渗性能较好[1]。但在连续墙施工中要

注意的问题[2-6]有很多，例如槽壁垂直度，地下连续墙

接头处理，钢筋笼的吊装、护壁泥浆质量控制等。针

对护壁泥浆质量问题，肖怀全[7]学者指出：在有效护

壁的前提下，泥浆比重小，夹泥和窝泥少，泥浆比重

大时，夹泥严重。

通过所收集有关资料[8]显示：泥浆在成槽施工中

受到污染是泥浆指标参数“不符合”或“欠符合”的

重要原因之一；并发现较多现场施工中存在一个通

病：施工人员已经确知泥浆在“不符合”或“欠符合”

地下连续墙施工中泥浆的调配研究

的参数下不知道如何调整泥浆的配比下，致使泥浆并

非出于较优性能情况下进行连续墙施工。究其存在这

一通病主要原因，认为是施工现场没有可操作的较简

单的可行方法来指导施工人员如何应对循环泥浆的

参数调节量。为解决这一问题以达到在施工应用中达

到指导作用，通过简单的配比计算，借助计算公式结

合泥浆使用的控制区间参数，然后根据参数要求赋值

于公式，从而得到简单的经验公式以达到简单的配比

经验；通过试验查找添加羧甲基纤维素(CMC)对粘度

影响的一般规律。

2. 泥浆性能

护壁泥浆是由膨润土、纯碱、羧甲基纤维素(CMC)

及分散剂等材料按一定比例组合加水搅拌而成的悬

浮液体。泥浆的性能是泥浆的组成以及其各组分间相

互物理化学作用的宏观反映。泥浆的主要性能有泥浆

的比重、含沙率、酸碱性、失水量等。在施工现场中

主要控制泥浆的比重、含砂率和粘度这三个指标。

2.1. 比重

泥浆的比重是指泥浆的重量与同体积水的重量

之比。泥浆比重的大小主要取决于泥浆中固相的重

量，而泥浆中固相的重量则是造浆粘土重量及钻屑的

重量之和。在有加重剂等其他固相物质加入的时候，

加重剂等物质的重量也须计入。故在调整比重可以通

过添加加重剂量或者注水稀释的方式进行，一般循环

泥浆比重是偏大的，即采用的方式为注水稀释。

通过查找相关资料[9,10]，随着泥浆比重的增加，

特别是比重在1.15 以上，轻者会阻碍连续墙混凝土浇

筑时置换泥浆，重者会使泥浆参入混凝土结构中，造

成质量缺陷。从查阅《施工手册》得知地下连续墙施

工对泥浆的比重使用要求详见表1。

新配制的泥浆一般都符合初次使用的指标要求，

但经过使用后(称为循环泥浆)，抽回泥浆池内与新配

制的搅拌后仍然达不到使用的最优指标参数。循环泥

浆应进行调整到需要的指标，与新鲜泥浆混合循环使

Table 1. The mud in underground continuous wall of specific grav-

ity for use requirement

表1. 地下连续墙施工对泥浆的比重使用要求

泥浆性能新配制循环泥浆

比重(g/m³) 1.04~1.08 <1.15

用。泥浆调整再生及废弃标准见表2。

2.2. 含沙率

泥浆的含砂量指泥浆中砂粒占的重量或体积百

分数，即指大于 0.74 mm(不能通过 200 目筛网)的非

粘土颗粒占质量的百分数。泥浆护壁中，含砂率过大，

增加沉渣厚度，容易磨损泥浆泵和钻具并且增加泥浆

的重度，造成泥皮松散，护壁性能减弱[8]。由此连续

墙施工中槽段内要降低含砂率可以通过增加清孔时

间。一般泥浆的含沙率控制在6%以内，大于 6%不仅

会泥浆携渣效率，并且还会使机器磨损严重，大大降

低机器的使用寿命。

2.3. 粘度

泥浆的粘度是衡量泥浆流动难易程度的指标，它

反映泥浆流动时其内部摩阻力的大小。地下连续墙的

泥浆粘度一般是根据不同的土层而确定的。例如一般

新制备的泥浆粘度控制于 18~24 s间，而对于砂层的

则控制于25~30 s间。当然，优质的泥浆一般都是粘

度高，因为粘度高相应的胶体率大，提高护壁能力。

除上所述 3个基本指标外，失水量和 pH值也是

泥浆的主要控制性能指标。泥浆一般在碱性范围内比

较稳定，否则会引起泥浆粘度、静切力和失水量等的

性能的变化。若pH 值过大，泥浆虑液将渗到槽壁两

侧的粘土中，槽壁的表面软化，此时粘土颗粒之间的

凝聚力减弱，会造成裂解而使槽壁坍塌。失水量又叫

失水率或渗透量，是泥浆在钻孔内受内外水头压力差

的作用在一定时间内渗入地层的水量。泥浆的失水率

越小，则它的胶体率越大。失水率小的泥浆有利于巩

固槽壁；失水量过大的泥浆，在泥岩地层易造成其遇

水软化，地层膨胀坍塌，故泥浆的失水率越小越好。

3. 试验测试分析及调整

在多年的地下连续墙施工中积累的经验和查找

的文件，以表 3列出近几年所完成的项目中初次使用

的循环泥浆的指标参数。

Table 2. The mud adjustment regeneration and abandoned stan-

dard

表2. 泥浆调整再生及废弃标准

泥浆性能调整后可用需要调整废弃浆

比重(g/m³) 1.15以下 >1.15 >1.25

地下连续墙施工中泥浆的调配研究

Table 3. The mud circulation index parameter

表3. 循环泥浆的指标参数

项目

比重

珠江新城

项目

乐从

项目

深圳岗

厦项目

花都马鞍

山项目

新鲜泥浆 1.05 1.04 1.05 1.05

成槽时泥浆 1.14 1.15 1.13 1.15

回收后泥浆 1.18 1.17 1.20 1.22

注：回收后泥浆是指在已经使用的泥浆从槽内为再次使用而泵送到泥浆池内

测得的比重。

通过观察上表回收后泥浆，若不经过再调整的情

况下而应用在施工中，回收后泥浆比重是有较多不符

合使用的性能指标要求的，例如深圳岗厦项目和马鞍

山项目都达到1.20 以上。换言之，要使用满足要求的

比重必须通过调整，以上项目都是经过再调整后的指

标均能达到参数的控制要求，并在施工中发挥较优的

作用，但在调整过程中计算的工作较多，大大降低了

调整效率。再值得注意一点，泥浆处理一般用机械处

理和重力沉淀相结合的方法。总结上述项目工作中所

遇到的问题，为提高效率，取用广州市花都马鞍山公

园站项目现场的搅拌均匀的泥浆作为研究的试样，进

行配比研究。

3.1. 工程概况

马鞍山公园站是广州地铁九号线的花都广场站

与清布站之间的站点，位于广州市花都区迎宾大道和

百寿路 T型交叉路口东南侧，线路走向为西北–东南

向，西面为雅居乐商住小区，东面为饮食商业街，北

面为村镇住宅，西南面为马鞍山公园。此站主体结构

中地下连续墙厚 800 mm，周长597 m，工程量约为

9000 m³，墙深约 18~19 米；附属结构中地下连续墙

厚600 mm，墙深约 15~17 米，工程量约12,000 m³。

地层岩性主要为：顶部为人工填土，上、中部为粗砂、

中砂，下部为微风化灰岩。

3.2. 比重的调整

泥浆的比重调整是地下连续墙施工中泥浆配比

调整控制首要参数。一般泥浆护壁比重在华南地区控

制在 1.15 左右是发挥最好的护壁作用；但在循环泥浆

中如果不经过处理，比重是超过 1.15 的标准。其原因

是已使用的泥浆中在清槽时带有槽里的较大颗粒，尽

管使用先进的机器(本项目采用黑旋风)进行筛选后，

其比重仍然达不到再使用的要求。经过对马鞍山公园

的实测经筛除较大颗粒后的泥浆比重还比1.15 还大，

有时甚至达到1.22。故要获得 1.15 的泥浆现场一般采

用注水稀释，即加清水混合降低比重法，理论加水量

计算如下。

设有单位体积的泥浆，即式子中取 1；测得其

比重为；增加水的体积为 v，一般取水的比重 r为

1。则有：

r2w

11 2

rvr v

rvv





 (1)

由(1)化简可推得：



(2) 



1 2

——需经调整后的泥浆比重值或项目需要所获

得的泥浆比重值；

——未经调整后的池内泥浆比重实测值。

若当不大于 1.15 时，泥浆可直接选用不进行调

整；否则要进行调整。在调整过程中，为便于施工工

人操作计量，控制在 1.15内，尝试通过赋值法赋予给

值，大大减少工人的计算过程。赋值法即赋予给所得

到的公式当量值，得到一个简单的计算式。在推得公

式(2)后，结合泥浆使用区间参数，把已知参数(如水

的重度取1)替换到公式中，赋予当量值r = 1.15时，

所得到公式(3)关于 r和v的一维线性关系。

20 23

v

 (3)

通过公式(3)可以较快较准确地确定到相应一体

积内需要配制比重为 1.15 的泥浆需要添加多少的量

即可。只要现场测得泥浆的比重，代入经验公式(3)，

然后把所计算得值再乘以泥浆池内的泥浆体积可得

到加水量。

3.3. 试验数据的论证

通过上述的理论分析，得到经验公式(3)，为论证

其可行性，通过取用马鞍山地铁站现场泥浆做了论证

试验，试验记录见表 4表5。

通过上述数据表4和表 5的比较分析此经验计量

是可行的，均能达到施工参数要求。另外通过增加水

量后对其他泥浆性能指标对比影响中，加水降低比重

会影响泥浆的粘度和含砂率，可以降低含砂率，但也

地下连续墙施工中泥浆的调配研究

Table 4. The mud performance measurement

表4. 原泥浆性能指标测定

序号实测泥浆比重 r

1粘度值含沙率 pH值

样品1 1.24 25 2% 8.7

样品2 1.20 18 3% 8.4

注：1) pH值用精密 pH 试纸测量；2) 测量含砂率是采用含砂量测定器，测

试方法：取一定量泥浆，测试其不能通过 200 号筛孔(直径 0.074 mm)的砂子

所占泥浆体积的百分数。

Table 5. The adjusted mud performance measurement

表5. 调整后泥浆性能指标测定

序号

计算或线性

插入增加水

量ml

增加水量

后的泥浆

比重r

粘度

值

含沙

率 pH值

样品1 0.6 1.15 18 0.8%8.2

样品2 0.33 1.14 17 1% 8.1

注：1) pH值用精密 pH 试纸测量；2) 测量含砂率是采用含砂量测定器，测

试方法：取一定量泥浆，测试其不能通过 200 号筛孔(直径 0.074 mm)的砂子

所占泥浆体积的百分数。

会降低粘度值，特别是在砂土应用的泥浆，对黏度有

较高的要求时，这就要通过其他的添加剂进行提高粘

度的。对于pH 值的影响，由于所使用的泥浆是偏碱

性的(pH > 7)，水是中性的(pH = 7)，加水稀释后会降

低pH 值，但其变化幅度不大，总处于 7~9 间变化。

3.4. 泥浆粘度的调整

泥浆粘度调整所需CMC 的量总的来看，处理剂

在泥浆中的加量较少，按体积含量计一般只占泥浆总

体积的 0.1%~0.5%。值得注意的是要澄清处理剂的加

量单位，粉剂一般是以单位体积泥浆中加入的重量来

计，而液剂则是以单位体积泥浆中加入的体积量来

计。

连续墙的泥浆护壁所需的粘度视土质情况而定

的。一般在现场中拌制泥浆的粘度在 18~24 s间，而

对于砂层的则控制于 25~30 s 间。

通过测定未添加CMC 量泥浆粘度 N值，再测定

掺加 CMC量w所得的泥浆粘度，根据CMC 量的

值与粘度差值的比较。其数据记录如表 6。

N

N

本试验 CMC参加量液剂是以单位体积泥浆中加

入的体积量来计。通过表 6的数据进行分析，按 0.1%

增加粘度在 2~3 s范围内。为此针对马鞍山公园

站土质中有较厚的砂层，为获得较好的护壁功能，防

止坍塌，控制粘度指标在 30 s 左右。而现场通过加水

Table 6. CMC addition amount of viscosity test record

表6. CMC掺加量的粘度试验记录

序号未加CMC

粘度

添加CMC

粘度

粘度差值

ΔN 添加CMC量w pH值含砂率

样品318 21 3 0.1% 8.81.1%

样品318 22 4 0.2% 8.81.1%

样品417 19 2 0.1% 8.80.8%

样品417 21 4 0.2% 8.90.8%

样品520 22 2 0.1% 8.41.6%

样品520 23 3 0.2% 8.41.6%

注：1) pH值用精密pH试纸测量；2) 掺加CMC 的试样是取用加水稀释比

重控制在 1.15 时所取的；3) 测量含砂率是采用含砂量测定器，测试方法：

取一定量泥浆，测试其不能通过 200 号筛孔(直径 0.074 mm)的砂子所占泥浆

体积的百分数。

稀释后的粘度在18 s 左右，通过比较可以则需要添加

0.4%~0.6%的CMC 量。在添加量 0.4%后实测得泥浆

粘度为 28，添加 0.5%可以达到30 s。由此，可知道

按0.1%增加粘度 N



在2~3 s 的线性叠加虽然不准

确，但是应用到施工中，其精度可以满足指数指标的

精度需求。另外，从添加微量CMC 对pH 值影响不

大，如就只有样品 4中pH 值提高了0.1，其余都保持

恒定，对此认为此原因是CMC 溶液显中性或微碱性。

4. 结语

综上所述，可总结出以下 3点结论：

1) 从泥浆的比重调整角度入手，提出了通过增加

水量降低泥浆比重的经验公式。工程实践表明，该公

式计算简便、可操作性强，对类似工程有指导意义。

2) 由试验结果可知，加水稀释泥浆后，将使泥浆

的粘度和含砂率降低；但泥浆粘度不足，可通过添加

羧甲基纤维素进行调整。

3) 添加CMC 对粘度影响的一般规律：CMC 按

0.1%量比情况下提高粘度 ΔN在2~3 s范围，并可忽

略添加少量的CMC 对泥浆的 pH值、含砂率的影响。

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