何 鳳， 王 榮， 宋 平

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川都江堰 611830)

泥漿凈化回收工藝在關州水電站二期防滲墻施工中的應用

何 鳳， 王 榮， 宋 平

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川都江堰 611830)

防滲墻固壁泥漿質量是防滲墻施工控制的關鍵點之一，直接關系到成槽質量。關州水電站二期防滲墻施工采用膨潤土泥漿護壁。鑒于制漿用外購粘土及膨潤土材料消耗過大，制漿材料成本較高的現狀，項目部在施工中對泥漿進行了凈化回收并添加外加劑以改善泥漿性能，實現了泥漿的循環(huán)利用。該舉措既保證了泥漿質量，又節(jié)約了成本，值得類似工程參考和借鑒。

關州水電站；膨潤土泥漿；凈化回收；外加劑；循環(huán)利用

1 概 述

關州水電站位于四川省丹巴縣境內的大渡河一級支流——小金川(小金河)干流上，取水樞紐位于半扇門鄉(xiāng)關州大橋上游約550 m，于右岸取水后經長17．727 km的引水隧洞至小金川河口(丹巴大橋)廠址區(qū)。取水樞紐上游距小金縣城36 km，下游距廠房19 km、距丹巴縣城20 km，右岸隧洞沿線有S303省道通過。

工程的開發(fā)任務主要為發(fā)電，兼顧下游生態(tài)環(huán)境用水要求。關州水電站為低閘壩引水式電站，正常蓄水位高程2 124 m，電站設計水頭229 m，額定引用流量120 m3/s。電站裝機3臺，單機容量80 MW，總裝機容量240 MW。工程主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)、廠區(qū)建筑物等組成。

項目二期右岸混凝土心墻土石壩底板段防滲墻施工平臺高程為2 113 m(設計墻頂高程為2 111．5 m)，軸線長度為160．83 m，劃分為24個槽段，造孔深度均為23 m，設計墻底高程為2 090 m，成墻面積共3 457．845 m2。防滲墻為懸掛式結構，墻厚800mm，墻體材料為C15混凝土，選用CZ－8D沖擊鉆機造孔成槽。

河床覆蓋層為第四系全新統(tǒng)沖積堆積層、堰塞湖相堆積層和崩坡積堆積層，主要分布于河床及漫灘。據鉆孔揭示，其具多層結構，縱向分布總體較穩(wěn)定，橫向受河谷限制，靠兩岸坡稍淺，總厚度為70～103．3 m，從上至下依次為:

(1)沖積堆積層:為表層砂壤土層，厚0～2．6 m，結構松散，主要分布于右岸漫灘。

(2)沖積堆積層:漂(卵)礫石夾砂層，分布于河床及漫灘上部。分布高程2 105～2 113 m(埋深0～8．2 m)。漫灘沖積堆積層一般較河床稍厚，漫灘厚2．7～7．4 m，河床厚2．2～4．9 m。該層在右岸漫灘以卵礫石夾砂為主，河床則含較多的漂石。卵礫石成份以板巖、石英巖及變質砂巖為主，次為灰?guī)r及少量巖漿巖等。粒徑2～8 cm居多，少量為10～20 cm，個別達30 cm以上，漂(卵)礫石含量約占60% ～70%，磨圓度中等，風化微弱，質地較堅硬，隙間充填中細砂，結構大多松散～稍密，透水性較強。

(3)堰塞湖相堆積:灰～灰黑色砂壤土層，位于河床及漫灘中上部。分布高程2 092～2 110 m (埋深2．2～21．4 m)，厚8．6～17．2 m。在關下ZK10孔(高程2 098 m)、關下ZK15孔(高程2 103 m)和關下ZK19孔(高程2 104 m)局部夾輕壤土或中壤土透鏡體，單層厚度為0～4．4 m，延伸長度為50～170 m。

(4)堰塞湖相堆積層:灰黑色壤土層，埋藏于河床及漫灘中部。分布高程2 072～2 095 m(埋深15．1～42．5 m)，厚13～35 m。在關下ZK3孔(高程2 092 m)局部夾粉質粘土透鏡體，單層厚度為0～2．7 m，延伸長度為25 m。

(5)堰塞湖相堆積層:灰黑色粉質粘土層埋藏于河床及漫灘中部。分布高程2 057～2 083 m(埋深29．5～58．6 m)，厚17．5～22 m。在關下ZK2孔(高程2 074 m)和關下ZK14孔(高程2 065 m)局部夾重粉質壤土或輕壤土透鏡體，單層厚度為0～3 m，延伸長度50～100 m。粉質粘土層原狀呈可塑狀，脫水干裂，遇水崩解，鉆探中常出現縮徑，透水性微弱。

2 泥漿凈化回收系統(tǒng)的設計

從地質資料分析可知，防滲墻成槽段地層主要以砂土層為主，墻底段有部分壤土層，在造孔過程中砂土及壤土大部分可自動形成泥漿，但這部分泥漿質量達不到固壁要求。若將其性能加以改善后利用，既能保證泥漿質量，又能節(jié)省制漿材料。另外，將施工過程中的泥漿反復循環(huán)利用，盡量不購粘土或少購膨潤土，可以節(jié)約項目成本。如何利用造孔過程中形成的泥漿、改善其性能并讓泥漿反復循環(huán)利用成為本項目泥漿回收系統(tǒng)設計的重點。

2．1 泥漿循環(huán)方式

制漿站制備合格的膨潤土泥漿輸送至槽孔內開孔，造孔過程中砂壤土地層自然形成一部分泥漿，這部分泥漿與膨潤土泥漿混合后，在抽砂過程中由排漿溝進入沉淀池，沉淀池內的漿經泥漿凈化機分離后進入混合泥漿池。當混合泥漿池內的泥漿質量不符合要求時，通過添加外加劑并摻入新制的膨潤土泥漿進行性能改善，直至檢驗合格，再源源不斷地輸送到槽孔中，如此反復循環(huán)使用。

圖1 泥漿循環(huán)示意圖

2．2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)的設置

按照圖1中的泥漿循環(huán)方式設置各個臨時設施，包括制漿站、泥漿池、倒渣平臺、排漿溝、沉淀池、泥漿凈化機以及相關管路。泥漿凈化工藝平面布置情況見圖2。

(1)槽孔抽渣后，泥漿從倒渣平臺流入排漿溝后將集中流向沉淀池；

(2)流入沉淀池中的泥漿經短暫沉淀后，先由裝載機入池清除池底大部分鉆渣等粗顆粒，再由沉淀池一角配置的3PN泥漿泵將剩余的泥漿泥泵送泥漿凈化機進行凈化。

(3)凈化后的泥漿通過緩沖池中的泥漿泵送至混合泥漿池。

(4)儲漿池中的泥漿是由混合泥漿池中的漿液+新制膨潤土漿液+外加劑調配完成后成為合格的泥漿，由3PN泥漿泵通過送漿管路輸送至槽孔節(jié)點。

(5)在送漿管路節(jié)點中的每個節(jié)點安裝一個球閥開關，需用時打開往槽孔內注漿。

(6)在混合泥漿池和儲漿池底部設置風管。由4 m3空壓機供風，采用兩根風管進行風動泥漿擾動，以防止?jié){液中的沉淀物快速沉淀。

3 工藝參數

3．1 泥漿循環(huán)系統(tǒng)中的各臨建設施參數

(1)泥漿池:整個泥漿池分為膨潤土泥漿池、調配泥漿池、混合漿液泥漿池，其容量與槽段體積和施工工效相關。

關州水電站二期防滲墻工程由6臺沖擊式鉆機造孔，三個機組同時施工，3幅槽段平均每個槽段成墻面積為163．3 m2，成墻體積為130．64 m3。調配泥漿池(儲漿池)容量最大估算值為195．96 m3；膨潤土泥漿池和混合泥漿池容量分別按調配泥漿池容量的1/3計算，需65．32 m3。

(2)沉淀池:沉淀池長度為6 m；寬度取3．2 m，凈深1．6 m。每個沉淀池可以管控80 m軸線范圍內的泥漿。本項目防滲墻軸線長度為160．83m，共設置兩個沉淀池。沉淀池設計見圖3。

圖3 沉淀池設計圖

3．2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)中各階段泥漿性能指標及調配方法

(1)新制膨潤土泥漿制漿方式及其性能指標。

表3 膨潤土泥漿性能指標表

制漿由2臺400 L高速攪拌機拌制，膨潤土采用四川三臺膨潤土公司生產的優(yōu)質鈉基膨潤土，按6(水)∶1(土)∶0．006(CMC)∶0．03(NaOH)比例配制(單位均為t)。在高速攪拌機中攪拌7～9 min即可輸送至膨潤土泥漿池，由膨潤土泥漿池直接送入槽孔使用。

(2)混合泥漿的檢測:

由膨潤土泥漿池輸送至槽孔中的泥漿，在造孔過程中自然膨化并與地層中壤土自身產生的部分泥漿混合后，在抽砂過程中將這部分泥漿抽排至沉淀池后經過ZL－250型泥漿凈化機凈化過濾掉粒徑大于0．075 mm以上的中粗砂、細砂，但是，過濾后的泥漿由于在沖渣過程中摻入了大量的水，而這部分沖渣所產生的多余的水是無法過濾的。這些混合泥漿進入混合泥漿池后，泥漿質量必定達不到要求。因此，首先需進行檢測，使用泥漿比重計、馬氏漏斗檢測其密度、粘度。經統(tǒng)計分析，密度符合規(guī)范要求(1．1＜ρ＜1．3)，平均值為1．13。但是，其粘度往往只有17 s，pH值為7，因此而需要進行混合泥漿的調配，使其符合規(guī)范要求。

(3)調配泥漿的方法。

如何將混合泥漿調配成合格的泥漿，最簡單的方法就是加入一定量的CMC和新制的膨潤土泥漿。上面提到的混合泥漿粘度一般只有17 s，經過現場大量的實驗，每10 m3混合泥漿加入30～50 kg CMC，再摻入1 m3未經膨化的半成品膨潤土泥漿混合調配后的泥漿粘度為19 s，可直接投入使用。需要注意的是:調配階段必須嚴格檢測混合泥漿的pH值，因為CMC添加劑在pH=7～9的水溶液中性能最佳。當pH＞10或＜5時，膠粘度顯著降低，若pH值小于5，則加入NaOH，并且注意要控制水的溫度，水溫在10℃ ～20℃時，CMC最易溶于水(文中所指的CMC均為羧甲基纖維素納，不包括羧甲基纖維素鈣)。

(4)直接回收使用的泥漿。

這里所指的可直接回收使用的泥漿是在槽段清孔換漿結束后、澆筑過程中槽孔內自然溢出的泥漿，這部分泥漿可用小型的泥漿泵直接抽送至其他正在施工的槽段使用，也可由泥漿凈化機凈化后直接輸送至儲漿池備用。

4 結語

關州水電站二期防滲墻工程成功應用泥漿循環(huán)凈化回收工藝，既保證了泥漿質量，又節(jié)約了項目經營成本，工程施工過程非常順利。

希望本文能對從事防滲墻等基礎處理施工的人員提供有價值的參考，并在施工過程中進一步優(yōu)化方案，開拓創(chuàng)新，為項目創(chuàng)造更多的效益!

TV543;TV52;TV49

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1001-2184(2015)05-0023-03

何 鳳(1984-)，男，四川仁壽人，工程師，學士，從事水利水電、房屋建筑、市政等工程施工技術與管理工作；

(責任編輯:李燕輝)

2015-08-26

宋 平(1984-)，男，甘肅臨澤人，工程師，從事水利水電地基與基礎工程施工技術與管理工作．