路三平

上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002

隨著施工條件日趨復雜，傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻施工工藝存在砂質硬土層成槽困難、超深垂直度無法保證、難以保證較深處接縫的可靠性等缺陷。套銑接頭工藝作為一種新的地下連續(xù)墻施工方法，具有施工工序簡單、無懼硬土層、成槽深度大、垂直度高、清基效果好、接縫牢靠、抗?jié)B性能優(yōu)良等優(yōu)勢，在工程中的應用日益普遍[1-2]。

地下連續(xù)墻套銑工藝是一種基于雙輪銑槽機的施工工藝，是目前世界上最為先進的地下連續(xù)墻施工工藝。地下連續(xù)墻施工不可避免地會涉及泥漿問題，二期槽段施工銑槽機銑削成槽過程中切削的混凝土碎渣浮在泥漿中，直接影響泥漿的性能。泥漿在套銑工藝[3-5]中起著護壁、攜渣和冷卻銑輪三大作用，從某種意義上說，泥漿性能的優(yōu)劣也是決定地下連續(xù)墻套銑工藝能否順利實施的關鍵之一。

1 工程概況

上海市蘇州河段深層排水調蓄管道系統(tǒng)工程試驗段SS1.2標，位于規(guī)劃真光路以東、光復西路以南規(guī)劃綠地內，工程包括云嶺西路綜合設施土建部分以及云嶺西路綜合設施內臨時供水、供電，其中豎井（深59.1 m基坑）距離南側蘇州河約45 m，距東側待建云嶺泵站約21 m，距西側在建真光路橋（北橫通道項目）約126 m。

本工程豎井地下連續(xù)墻深達105 m，墻厚1.2 m，地下連續(xù)墻采用一刀成槽方式，單幅槽段寬度2.8m，套銑厚度300 mm。墻底位于⑩黏土層。成槽過程中穿越十多種不同的土層，更有約15 m穿越了⑨1層粉細砂和⑨2層中砂，綜合設施部分地下連續(xù)墻深度也達到了80 m，均屬于超深地下連續(xù)墻施工，成槽施工難度大，成槽精度要求高。

2 膨潤土中聚丙烯酰胺的配比研究

二期槽段施工過程中銑槽機套銑300 mm成槽，切削掉落的混凝土渣混入循環(huán)漿中，細碎的水泥粉末使泥漿變得更加稠密，此時銑頭的浮力增加，會增加x、y向糾偏難度。地下連續(xù)墻施工時，除去首開幅槽段外，后續(xù)槽段往往使用經過處理的循環(huán)泥漿，這些泥漿本身指標相比新漿更高。因此，二期槽施工時對泥漿質量的控制顯得更為 重要。

根據背景工程的地質條件，結合現(xiàn)場調研情況，采用聚丙烯酰胺（PAM）[6]材料對膨潤土泥漿性能進行調節(jié)。膨潤土泥漿通常是由膨潤土、羧甲基纖維素鈉（CMC）和水按一定比例攪拌制得。膨潤土是一種以蒙脫石礦物為主的2∶1型膨脹性層狀黏土礦物，通常占5%左右。膨潤土泥漿性能的穩(wěn)定性直接影響槽壁的穩(wěn)定性。PAM是由丙烯酰胺（AM）單體經自由基引發(fā)聚合而成的水溶性線形高分子聚合物，具有良好的絮凝性。添加PAM溶液可將混凝土渣沉降下來，保證循環(huán)漿性能的穩(wěn)定性[7]。

3 配比試驗研究

3.1 室內試驗

取項目所用原材料，進行小樣試驗。試驗步驟如下：

1）稱取PAM粉末1 g溶于1 000 mL水中，200 r/min攪拌10 min，靜置24 h令其充分溶解，靜置過程中對燒杯上部進行封蓋防止水分蒸發(fā)，充分溶解備用。

2）取二期槽段施工期間不同位置的循環(huán)漿進行初始性能測試，記錄數(shù)據。

3）分別取同一位置的循環(huán)漿1 000 mL置于量筒中，標記為1#、2#、3#、4#、5#。

4）用移液管分別移取5、10、15、20、25 mL的PAM水溶液加入循環(huán)漿中。

5）300 r/min攪拌10 min，使其充分接觸，靜置5 min，測試并記錄數(shù)據。

6）24 h后進行復測。

7）取不同位置的循環(huán)漿重復上述步驟進行試驗。

通過小樣配比試驗數(shù)據，結合循環(huán)漿性能控制標準（相對密度1.1～1.3、黏度22～35 s、含砂率≤7%、pH為8～11、膠體率95%），初步確定按每立方米的水中加入2 kg的PAM的配比進行PAM溶液制備，并在背景工程現(xiàn)場進行試驗。

3.2 現(xiàn)場試驗

1）檢測二期槽段不同位置的循環(huán)漿性能：黏度、相對密度、pH、含砂率、膠體率、失水量和泥皮厚度等，檢測結果如表1所示。

表1 不同位置循環(huán)漿泥漿性能

2）取75 m處循環(huán)漿進行試驗，1000 mL循環(huán)漿中分別加入5、10、15 、20、25 mL預先溶解的PAM水溶液。攪拌30 s后靜置5 min，測試其混合液性能。24 h后檢測混合液的黏度變化和固定顆粒沉降量，結果如表2所示。

表2 不同PAM添加量泥漿性能

3）不同位置循環(huán)漿添加15 mL的PAM水溶液后，測得含砂率和相對密度的變化如表3所示。

表3 初始和24 h后泥漿相對密度、含砂率

4 數(shù)據分析

1）75 m處循環(huán)漿添加PAM溶液后測得初始和24 h后泥漿的黏度，可以發(fā)現(xiàn)隨著PAM溶液添加量的增加，泥漿初始黏度也隨之增加，24 h泥漿黏度隨著PAM溶液添加量的增加先增大后減小，如圖1所示。泥漿膠體率如圖2所示，當PAM溶液添加量增加到一定量后膠體率顯著降低，破壞泥漿性能。

圖1 不同PAM添加量泥漿黏度變化

圖2 循環(huán)漿膠體率

2）測得不同位置循環(huán)漿的初始相對密度和含砂率，添加PAM溶液后，含砂率和相對密度變化如圖3、圖4所示。由圖可知，泥漿的相對密度和含砂率均有不同程度的降低。

3）靜置24 h后測量底部沉降固體顆粒含量：添加5、10 mL的PAM溶液以后，固體顆粒沉降較少；添加20、25 mL的PAM溶液以后，出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，導致泥漿中有效成分也被沉降析出（圖5）。

圖3 添加PAM溶液后的循環(huán)漿 相對密度變化

圖4 添加PAM溶液后的循環(huán)漿含砂率變化

圖5 固體顆粒沉降量

4）加入PAM溶液以后，泥漿黏度增大，隨著添加量的增加，PAM分子之間的作用力也隨之增大，泥漿透過濾網也越來越困難。

5 結語

綜合分析上述數(shù)據可以發(fā)現(xiàn)，PAM添加量為15 mL時泥漿性能達到最優(yōu)，不僅可以有效去除雜質顆粒，還可以保證泥漿性能。

PAM添加量對泥漿性能的具體影響效果還有待后續(xù)對材料性能的進一步研究。本文通過對背景工程中產生的泥漿進行大量試驗，尋找出一個優(yōu)質的配比，為有效解決混凝土渣污染泥漿的問題提供一種可能。