泥浆控制作业指导书

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城陵矶长江穿越隧道工程施工作业指导书

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1、原材料

1. 1泥浆制备所需材料有：膨润土、CMC、纯碱、水。

1.2材料要求

（1）原材料的品种和来源未经监理工程师同意不允许更改。

（2）泥浆的成分要满足技术规范规定的标准。

（3）水清水，若用江水，则需要作特别的处理。

（4）膨润土主要成分是蒙脱土，必须符合施工要求。

（5）纯碱不允许含有其它杂质。

（6）C MC 能增加粘度和提高泥膜形成性能。

（7）所有原材料都必须经检验合格后方可进场。

（8）所有材料的质量检查、运输、储存、使用都必须满足规范要求和监理工程师的要求。

2、泥浆配合比及指标

2.1泥浆配合比

泥浆配合比必须满足相关标准、规则和技术规范的规定。经综合考虑，本工程拟选用膨润土泥浆。泥浆配合比(重量比)为膨润土:CMC:纯碱:水＝100:0.28:3.3:700。施工过程根据具体情况进行调整，使用膨润土（粉末粘土）提高比重；添加CMC来增大粘度。

2.2泥浆质量指标

泥浆密度1.2g／cm3；泥浆粘度30s(漏斗粘度)；析水率＜5％；颗粒＜74μm。（具体根据实际施工情况做相应调整）

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城陵矶长江穿越隧道工程施工作业指导书3、试验

在泥水平衡盾构法中泥浆的物理性质及泥浆压力的控制是最重要的因素。在切削表面，有适当的泥浆压力形成了泥膜并正常的控制了泥浆的性质，同时开挖面得到了稳定。因此在开始操作之前，对泥浆的试验是很重要的。

泥浆试验包括流变试验、沉淀试验以及形成泥膜的试验。要测量固体颗粒的密度、泥浆密度、屈伏应力、塑性粘滞带、颗粒大小的分布以及土壤颗粒的特定表面。通过沉淀试验来量测细颗粒的凝聚程度。根据这两种结果建立起密度的范围以后，运用模型仪再作导向泥膜试验和渗透试验。

通过试验，对泥浆进行全过程工艺检测，以便于总结、修正、完善泥浆的施工工艺，确保泥浆质量，保证盾构顺利开挖。

4. 泥浆制备

（1）作泥量

作泥量在考虑了以下因素的基础上，从物质平衡的角度进行推断：

①混入泥水中的粉砂、粘土使泥水成分增加（砂质土几乎全部，硬质粘土有10~15%左右的细粒混入）；

②在作业面的损失量；

③泥水处理时的损失量；

④在接进度管时的损失量；

⑤从配管、泵向洞内泄漏的损失量等。

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城陵矶长江穿越隧道工程施工作业指导书根据推进速度约为4cm/min，出碴量约为0.32m3/min，泥水需要量为（5~6倍的碴量）1.8m3/min，考虑各种损失量及设计余量，本盾构机的作泥设备的能力须大于2.7m3/min。

（2）作泥设备

在充分把握开挖前后泥水成分的增减和查明对于不同地质的泥水损失量及泵的规格的基础上，设置能应付预想的泥水性能变化的设备容量为2.7m3/min。作泥设备主要包含1个剩余泥水槽、1个粘土溶解槽、1个清水槽、1个调整槽、1个CMC（增粘剂）贮备槽、搅拌装置等。

（3）泥浆制作流程

●泥浆拌制：调整槽内泥浆不足时，粘土或膨润土被送入粘

土溶解槽，经过搅拌装置充分搅拌后，送入调整槽；剩余

泥水槽内的粘稠泥浆与来自清水槽的水混合，经过搅拌

后，送入调整槽（拌制泥浆的配比必须根据盾构值班工程

师所提供的岩层及地质变化做适时调整）。

●泥水处理：由排泥管排出的泥浆经过过滤后被送到泥浆沉

淀槽内，将泥块、碎石进行首次分离，分离出来的泥块、

碎石进入振动筛，再次分离后，由沉淀槽与振动筛分离出

来的泥浆，进入泥水分离漩流器内，进行循环分离，分离

出来的砂土，到集料箱排出，分离器分离出来的泥浆，进

入调整槽重新使用，在调整槽内，并按比例加入一定量的

粘土、cmc、清水进行混合，制成适合地层特征的新泥浆

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城陵矶长江穿越隧道工程施工作业指导书（各种添加剂的数量必须根据调整槽内泥水检测的质量

指标做相应调整），由送泥泵泵入盾构泥水室内，多余泥

浆储存在调整槽内。

（4）泥浆制作要求

①泥浆密度

送泥时的泥浆比重控制在1.1~1.3之间。当比重低于此范围时，使用膨润土（粉末粘土）提高比重。

②粘性

粘性大的泥浆在砂砾层可以防止泥浆损失、砂层剥落，使作业面保持稳定。一般情况下，由以下条件确定泥浆的粘性：

●在坍塌性围岩中，使用高粘度泥水使作业面保持稳定，但是

泥水粘度过高，处理时容易堵塞筛眼，造成作业性下降；另

外，在粘土层中，粘度过低也会造成事故；

●根据围岩的条件不同而不同，但一般情况下粘度控制在

25~35sec。

③造墙性

●泥墙可以将泥水压有效地传递到开挖墙面（作业面：外周面），

并且泥水的有效成份可以侵入围岩缝隙中，使粘着力增大，

从而保持作业面稳定；

●为了形成良好的泥墙，泥水中必须含有必要浓度的泥水的有

效成份，并且使这些成份稳定（分散）；

●在砂质土中，造墙性的管理显得特别重要。

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④稳定性

●为了使泥水有优良的造墙性和适当的粘性，必须使泥水处于

分散状态，即使长时间的放置也不会产生澄液；

●稳定性受泥水中有效成份浓度与盐类浓度的支配，在含有

10.00ppm以上盐分的地下水的情况下，采用添加分散剂或其

它方法；

●盾构停止掘进时，泥水基本得不到搅拌，这时稳定性不好的

泥水，其泥水成份可能会出现沉淀，所以在盾构施工过程中

加强泥水试验工作。

⑤浓度

●泥水浓度根据不同的地质而各不相同，透水性高的围岩中使

用的泥水浓度一般为10~25%左右；

●泥水处理设备限制着用于提高粘度、护壁性等添加剂的量，

所以在泥水盾构施工中可用增大微粒子浓度的方法来提高泥

水机能。

（5）泥水的检测与调整

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城陵矶长江穿越隧道工程施工作业指导书5. 泥浆输送

5.1输送设备：泥浆搅拌机、泥浆泵（1台），进浆管（Φ273）。

5.2输送过程：在输送过程中，严格控制流量，使其满足盾构开挖需求。并且，在此过程中不能出现沉淀、离析等现象。

6. 质量控制措施

6.1制浆材料

（1）所有进场材料必须分类、分批堆放整齐，严禁材料搀杂。超过保质期的材料严禁使用。

（2）进场的制浆材料必须是正规厂家生产的产品，并附有产品合格证。经检验合格后方可进场。经常性的对指浆材料进行实验和分析，试验和取样要满足监理工程师的要求。

6.2泥浆过程控制

在泥浆的制备过程中,实行过程控制按以下流程图进行管理和操作。在此过程中，所有试验都必须符合规定标准。

6.3泥浆指标控制

（1）根据技术规范的要求,对泥浆的材料进行系统的试验，确保质量满足技术规范的要求，方法满足相关的标准和准则。

（2）泥浆的原材料和质量指标都必须经过试验或检验，并且在监理工程师同意后方可确定。

6.4泥浆质量控制措施

泥浆中土粒保持，对于泥浆稳定也很重要。如图2，以某一种泥浆物性值达到限界，泥浆稳定性及土粒保持性急剧下降。而且，

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图1 泥浆控制流程图

随着粘土矿物组成和氯离子浓度的不同，泥浆物理特性有很大的不同。因此，事先应进行泥浆试验，了解其主要特性，由于泥浆性状

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图2 泥浆密度、淅水量及土颗粒沉降量关系泥浆试验和泥浆调整需定期进行，但其频率、测定项目、控制值等应根据工程规模、土质预先确定。为了控制泥浆特性，应测试的项目如下

①泥浆密度：

泥浆密度是与粘性、过滤特性等有关的基本物理量，就流体输送、泥水处理而言也必须注意泥浆的变化。

通过设置在送排泥管处的差压式密度计和γ射线密度计自动测量循环泥浆密度，但泥浆试验中是用泥浆天平测量。原则上是用基本泥浆密度（除去砂粒成分的泥浆密度）判断与粘性、过滤特性有关，由泥浆稳定性、土粒子保持性指标形成的泥浆密度。用表观密度代替的时候，注意砂粒含量的变化。

②粘性：

泥浆的粘性用范内尔粘性值（以泥浆自漏斗的容器中完全流出所用时间来评价其粘性）来表示，粘度拟控制在30s左右，具体根据现场实际调整。

③含砂量：

透水系数大的岩土体，泥浆中的砂粒对岩土体孔隙有堵塞作用，故泥膜形成与泥浆中砂的粒径及含量有很大关系。含砂量可用筛分装置测定，也可用量砂仪代测。

④过滤特性：

泥膜形成好坏，可用API规格的过滤机通过测量脱水量和泥膜厚度来

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判断，性能好的泥浆其脱水量小（5ml以下），泥膜薄（1.0mm以下），即使温度增高，脱水量和泥膜也不会变差。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bmm4.html