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固壁泥浆

第一节 固壁泥浆的主要功能和固壁原理

1、固壁泥浆，又称“护壁泥浆”，施工中简称“泥浆”。指在成槽施工中，能防止孔壁坍塌，保持土体稳定，并携带钻碴和泥砂的浆液。固壁泥浆的主要成份有水、天然粘土或膨润土、化学处理剂。常用的泥浆有天然粘浆、膨润土浆粘土膨润土混合浆；国外新型泥浆主要有聚合物泥浆。
2、泥浆的重要功能
1）支持孔壁、防止坍塌或孔壁掉块；
2）将槽段和地层分开，防止两者之间水的流动；
3）悬浮、携带造孔过程中产生的钻碴和泥砂；
4）利用形成的泥皮，较长时间保持孔壁稳定。
3、泥浆固壁的主要原理
1）由于槽孔内浆面高于地下水水位高程，浆液的密度大于水的密度，在浆液的静浆压力作用下，泥浆渗入较松散的孔壁土体孔隙中，成为静止的凝胶；固定了土颗粒的位置，在槽壁面附近形成了不太规则的垂直方向稳定的土层。
2）形成不透水的“泥皮”
槽壁上的凝胶层由逐渐固结在一起的膨润土或粘土颗粒形成泥皮，并牢固紧密地贴在槽壁面的土体上，形成“泥皮”，达到防止浆液漏失，阻隔地下水渗入到槽孔内的作用。
3）浆液散液压力平衡着地层的土压力和孔隙水压力，并通过泥皮，对孔壁起支护作用。
4、泥浆悬浮，携带钻碴的原理
1）泥浆具有一定的粘度、比重、触变性，利用泥浆的粘性和凝胶性质，可以使钻碴及造孔带下的泥砂悬浮于泥浆中，不产生沉淀；
2）利用十字钻头的刃部、钻耳等特殊几何形状，在冲击钻进过程中，对孔底钻碴，泥砂进行搅拌掺合作用。
3）使用抽筒将孔底浓度大，密度高，粘度大的浆液抽出孔外，达到清洁孔底，提高钻进效率。
4）泵吸反循环钻进，则利用泥浆反循环，泥浆净化装置排出钻碴和泥砂，净化泥浆，保持正常钻进。

第二节 对制浆材料的要求

1、“96墙规”对制将粘土性能的要求
粘粒含量大于50%，塑料指数大于20，含砂量小于5%，二氧化硅和三氧化二铝的比值为3~4。
对造将用膨润土性能指标要求见表1：
上述指标，无论是天然粘土，还是膨润土，除测定含砂量指标，其它性能指标均需送专门机构测定。只有经专门机构对性能指标界定后，才可决定是否用于制浆。
表1 造浆用膨润土性能指标
性能    塑性指数    粘粒含量    含砂量    吸水量    膨润度    细度（200目筛余）    胶质价    造浆率    蒙脱石含量    SiO2/Al2O3    Na2O/CaO    PH
指标    单位    (%)    (%)    (%)    倍        (%)    (%)    m3/t    (%)            
    数值    ＞20    ＞50    ≤3    ＞8    ＞5    ≤2.5    ≥60    ＞8    ＞70    3~4    ＞1    ＞7
2、水水在配制浆中用量最大。由于极少发生因水质导致泥浆性能破坏，所以一般未给以重视。现场施工前，对制浆用水宜作一些水质分析，或借助于发包方提供的水质资料，对水质进行了解，以决定取舍或采取技术措施。
3、常用化学处理剂和泥浆处理材料
1）纯碱（Na2CO3）：用作泥浆分散剂。施工常用无水纯碱，其性能可以满足施工需要。
无水纯碱为白色结晶性粉末，无臭，能溶于水，水溶液呈现强碱性，能吸收空气中的潮气和二氧化碳，变成碳酸氢钠，结成硬块。遇酸分解，放出二氧化碳。密度（20℃）：2.5325g/cm3。工业用纯碱按碳酸钠含量分为三级：一级99%；二级98.5%；三级98%。纯碱的掺量为干土量的0.3~1.2%，由于各地天然粘土质量差别较大，具体掺量应通过泥浆试验确定。
使用纯碱作为分散剂时，应注意以下几点：
纯碱用量过多，反而会使泥浆性能变环；
某些钠离子含量较高的膨润土，加入纯碱后会使泥浆性能变环，因此使用膨润土前，应对土料进行矿物成份分析和泥浆试验。
纯碱在35℃~36℃时，在水中溶解度为33%左右，在常温下配制纯碱溶液时，应注意加量，使其浓度小于它的溶解度，避免造成浪费。在低温条件下应采取加温措施。
2）钠羧甲基纤维素（Na—CMC）：增粘（降失水）剂。用以提高泥浆粘度，降低泥浆失水量，改善胶体性能，提高浆液固壁能力和悬浮，携碴能力。
Na—CMC是一种白色粒状或纤维状的高分子化合物。CMC的工业品一般以浓度为2%的水溶液粘度为标准，其产品分为高粘、中粘、低粘三类。常用产品型号、性能见表2：
表2
产品型号    品种类别    取代度    粘度Pa·S×10-3    使用范围
OH8    高粘度    ＞0.8    ＞1000    含盐地层
OH6    高粘度    ＞0.6    800~1200    水质矿物度低的钻进
OH5    中粘度    ＞0.5    300~600    一般泥浆降失水剂
OM5    中粘度    ＞0.5    300~600    一般泥浆降失水剂
泥浆中加入CMC后，其性能可发生以下变化：
失水量显著降低，增加粘土分散性而不易粘结，使泥皮薄而坚韧，起到阻止泥浆失水的作用。
无论粘土质量如何，只要加入300~1000PPm高粘CMC，就可使泥浆粘度和切力有所增大。在施工中常将它用作低固相泥浆的增粘剂用。
能包裹粘土颗粒，具有胶体保护作用，控制水泥和盐分的污染。
CMC的掺入量：一般按泥浆体积的0.4%，掺入浓度为1%的CMC溶液，由于使用目的的不同，各地粘土质量的差异，具体掺入量应通过试验确定。
3）堵漏材料
纤维状材料：纸浆碴，短石棉或玻璃纤维，碎干蔗纤维，碎木纤维（锯末、刨花），碎麻碎草纤维、碎稻草、碎麦桔等。
片状材料：碎云母片、碎塑料片、纤维片等。
粒状材料：各种果壳、籽壳、谷壳、膨胀珍珠岩、蛭石、塑料碎粒，其粒径由几十微米至几十毫米不等。
4）加重剂
重晶石粉，即硫酸钡（BaSo4），密度4.3~4.6g/cm3，施工用重晶石粉的粒度要求：99.9%能通过200目筛。重晶石粉掺入泥浆后，不仅增大泥浆密度，还可增粘和提高凝胶强度。加重剂主要用于涌水孔处理。
5）防塌剂：主要有聚丙烯酰胺（PAM），部分水解聚丙烯酰胺（PHP），腐值酸钾（KHm）等。

第三节 泥浆性能指标及试验方法

1、密度：是指单位体积内泥浆的质量。单位g/cm3。施工常使用1002型泥浆比重计（见图9）测量泥浆密度。
在测试泥浆密度前，先要对比重计进行校正，方法是：
1）将泥浆比重计擦洗干净，置于平整的台面上；
2）往比重计的泥浆杯中注满无气蒸馏水（现场可用洁净清水代替），盖紧杯盖，使多余的水从杯盖中心孔溢出，然后擦净仪器表面的水份；
3）将比重计的主刀口轻轻地放到底座的主刀垫上；
4）移动杠杆上的游码至刻度线1.0处，此时仪器杠杆上的水平气泡应处于中心位置，否则仪器失准，需要要调整。
5）调整方法：增减杠杆标尺末端平衡圆柱内的金属颗粒，使水平所泡处于中间位置。
使用比重计检测泥浆密度的方法是：
（1）校准泥浆比重计；
（2）将待测泥浆装满泥浆杯，盖上杯盖，使多余的泥浆从杯盖中心孔排出；
（3）用手指压住杯盖中心孔，清洗仪器外表泥浆后，并擦净仪器表面水份；
（4）将比重计主刀口轻轻置于底座的主刀垫上；
（5）移动杠杆标尺上的游码，当水平气泡居于水平位置时，读出游码右侧的刻度值，即为泥浆密度。
2、泥浆粘度
粘度是液体内部阻碍其相对流动的一种特性，是液体中的液体分子和固相颗粒内磨擦的结果。计量单位：秒（S）
测定泥浆粘度，常用1006型漏斗粘度计（见图10）进行。具体的操作方法是：
（1）用水将粘度计的漏斗、筛网及500/700ml量杯上下、内外冲洗干净后，用干毛巾擦干。500ml量杯置于漏斗出液管下面；
（2）将筛网装在漏斗顶部，用1L量杯取700ml拌制均匀的泥浆；
（3）左手食指堵住出液管。右手将700ml泥浆倒入粘度计漏斗内，再拿起秒表，将秒表归零，同时松开左手指并启动秒表，当注满500ml量杯时停止计时，记录下该测试时间T秒；
（4）计算泥浆粘度η
η=K·T
式中：η代表泥浆粘度，秒（S）；T代表泥浆粘度测试值，秒（S）；K代表仪器校正系数。
（5）求仪器校正系数K
粘度计在使用前和使用过程中，需要经常使用校验，求出仪器校正系数K。标准粘度计的滤水秒数为15S，即K=1。粘度计校验的方法是将700mL清水倒进漏斗内，测量流出500mL的时间，其步骤和测试泥浆一样。
如果滤水秒数大于15S，应检查出液管，并用布条进行清洗。粘度计滤水秒数在15±1.0S，仪器可以使用；超过此范围，仪器就不能使用了。校正系数K计算公式如下：
K=E/T=水的标准粘度/实测水的粘度=15/实测水的粘度
测定天然粘土浆，一般使用1006型漏斗粘度计；测定膨润土浆粘度，需要使用美国石油协会（API）规定的马氏漏斗。马氏漏斗测试粘度的方法和步骤与使用1006泥浆粘度计相同，只是马氏漏斗是向漏斗内加入1500mL浆，测定流出946mL浆的时间（S）。用清水校核马氏漏斗，求其校正系数K时，其标准粘度为26S±0.5S。
3、含砂量
指泥浆中不能通过200目筛网的砂子占泥浆体积的百分数。
测定泥浆的含砂量，常用1004型泥浆含砂量仪（见图11）进行，也有使用ZNH泥浆含砂量测定仪或含砂量杯进行检测的。1004型泥浆含砂量仪的具体操作方法如下：
1）用50mL量杯取50mL泥浆，连同450mL清水共同注入含砂量仪圆筒内，盖上盖子后，充分摇晃后，挂在支架上，垂直静置1min；
2）从仪器下部沈淀管玻璃刻度线上读取砂子的体积数，乘以2，用百分数表示出来，即为泥浆的沉淀物含量。
3）注意：测试时应先加清水，再加泥浆。如在读数时，不好判定砂子和水的接口，可适当倾斜仪器，使沉淀物表面显露出来。
4）在做好沉淀物含量试验基础上，向仪器内加入清水再进行振荡，并吸出浑水，重复做几次，直至仪器内水较清为止。把仪器内的水吸出，取出沉淀物，放进玻璃杯内，用带皮头的研磨棒研磨沉淀物，促使未分散的小土块分散于水中，把浑水倒出，加清水再进行研磨。这样反复几次，直至研磨不出现浑水，杯中都是纯净的砂子为止。这时，再将经研磨过的砂子仔细地全部放进仪器内，加满清水，垂直静置1min，读出砂粒在沈淀管内的体积数，再乘以2，用百分数表示之，即为泥浆的含砂量。
5）目前，在施工现场一般都以沉淀物含量代替了含砂量，这样测得的资料准确性差，数值偏大，应予以纠正。在鉴定粘土或膨润土质量、混凝土浇筑前的清孔验收，应比较准确地测定泥浆的含砂量，指导我们对粘土或膨润土质量好坏的判定，对槽底沉淀物多少的估算。
4、胶体率
指对泥浆中粘土颗粒分散和水化程度以及保持悬浮状态的粗略衡量值。
具体操作方法：
将100mL玻璃量筒洗净，擦干后，置于平整的台面上；
向玻璃量筒内加入已拌制好的泥浆100mL，并在筒口盖上5×5cm玻璃片。若需测定加碱泥浆的胶体率，应先在其它容器内按比例加碱并拌匀后，再加入玻璃量筒，记录装料时间。
静置24小时后，玻璃量筒内泥浆会分为两层：上部为清水，下部为泥浆。读出下部泥浆与上部水分接口的刻度读数，并以百分数表示，即为该泥浆试样胶体率。
注意事项：
量筒上应贴上试样标签，防止编号混乱；
往量筒内倾倒泥浆时，避免泥浆粘在量筒壁上，影响读数；在静置过程中，忌挪移、摇晃、震动。
5、静切力
1）泥浆胶粒和水的相互作用，在静置状态，形成网状结构。要使它流动必须施加外力，当这种力克服了泥浆内部的磨擦阻力时，泥浆就会从静置状态开始流动。促使泥浆流动所需要的最低极限的单位面积的力，为静切力。
对泥浆进行搅拌，其结构破坏，泥浆发生流动。搅拌停止，泥浆恢复其网状结构。而且变稠。难于流动。这种性质称为泥浆的触变性。泥浆静切力就是对泥浆触变性的量化反映。其大小用泥浆静置10min和1min的极限静切力的差值来表示。单位Pa。其中静置10min的极限静切力为终切力；静置1min的极限静切力称为初切力。表达式：
τ1=γ0（θ1-θ0）
τ10=τ0（θ10-θ0）
Sn=τ10-τ0
式中：
Sn：泥浆的触变性，单位：Pa；
τ1：泥浆静置1min的静切力（初切力），Pa；
τ10：泥浆静置10min的静切力（终切力），Pa；
θ0：刻度盘上起始读数，单位：度；
θ1：初切力是刻度盘转动最大角度，单位：度；
θ10：终切力是刻度盘转动最大角度，单位：度；
γ0：钢丝钢性系数（9.81×10-2帕·度）
2）测定静切力，现场常使用1007型泥浆静切力仪。（见图12）和秒表共同测定。
试验步骤：
测试前，应将仪器擦干净，装好仪器，调整底脚螺丝，使悬柱体位于泥浆筒的中央，并使仪器可以平稳转动。
取下悬柱体，向泥浆筒内加入120毫升已经搅拌好的泥浆，再挂上悬柱体，使泥浆面正好和悬柱体顶面齐平；
把悬柱体扭转60°~70°，利用钢丝的扭力，再把泥浆搅动10S钟，待停止转动后，开动秒表测时1min，并记下刻度圆盘上的起始度数θ0；
在泥浆静置恰好1min时，启动电机，泥浆筒慢慢转动，带动悬柱体刻度圆盘转动，直至浆体结构力破坏，刻度盘停止转动。记录扭转度数。
用同样方法测定泥浆静止10min时，破坏泥浆结构力的扭转度数；
计算初切力，终切力和泥浆的触变性。
6、泥浆失水量
（1）泥浆在增高压力作用下，排出水份的现象，称为失水。泥浆在0.1Mpa压力作用下，经30min通过D=75mm过滤面积所渗滤水量的大小，即失水量的大小，以Vf表示，单位：毫升（mL）。
影响失水量的因素有：制浆土料的性质，搅拌机转速，泥浆密度，化学自理剂性质等。
常用的测定泥浆失水量的仪器是1009型油压失水量测定仪，见图13。
（2）试验步骤
拆开仪器，在滤板上装上两张湿润的滤纸，装好泥浆罐，拧紧，放在支架上；
向泥浆罐中加入约120mL拌制好的泥浆，装上柱塞，拧紧放油螺丝钉，将机油注入柱塞套筒内，使油面距套管顶部约1cm；
将压重钟套在柱塞上，逆时针方向旋转放油螺钉。使锤上的标尺“0”位与柱塞上的刻度线对齐，再拧紧放油螺钉；
松开顶杆，立即开始计时，计时至30min时，刻度标尺上的读数，即为失水量读数（mL）。也可将7.5min时的读数乘以2作为30min的失水量值。
7、测定泥皮厚度
（1）在泥浆失水过程中，由于粘土的不同颗粒和胶粒颗粒互相重叠，互相堵塞，形成了一层泥皮。其厚度称为泥皮厚度，单位：毫米（mm）。
（2）试验步骤
在失水量试验后，从滤板上将滤纸和滤纸上的泥皮一同取下。保留的泥皮用细水、慢流小心洗涤。注意防止冲坏泥皮。
把泥皮放在玻璃板上，连同滤纸撕成两块，用钢板尺或带深度的游标卡尺，测定新鲜裂口之厚度，减去滤纸厚度，即为泥皮厚度。
测量数次，精度达0.5mm，记载测定资料，取其算术平均值。
8、泥浆稳定性试验：
（1）浆体中固体颗粒保持悬浮状态的性能，称为泥浆的稳定性。泥浆稳定性是泥浆的基本性能指标，施工中如果不能保持泥浆的稳定性就无法使用。
（2）浆体置于稳定仪或300~500mL量杯内，静置24小时后，浆体上、下部密度之差为稳定性数值，单位g/cm3。
（3）试验步骤
将拌制好的泥浆加入到300~500mL量杯内，盖好盖，静置24小时；试样：2~3个。
用吸液管吸去表面清水。用移液管取出上部浆液，测定其密度，然后倒出下部浆体，测定其密度；
二次平行试验，误差不超过0.03 g/cm3，否则作第三次。若发现上部密度大于下部密度，应返工重新试验。
成果计算：下部将体密度-上部浆体密度。
9、PH值
（1）泥浆的酸碱度对泥浆性能，水敏地层的稳定，泥浆处理剂的应用都有重要影响。一般要求泥浆的PH值在8~10之间，泥浆呈碱性，用以增强粘粒的水化能力。
（2）PH值万能试纸测定法：
用吸管吸取失水量试验保留下来的渗滤水，置于乳白色玻璃板上；
撕一条PH值万能试纸，移入渗滤水中湿润，迅速取出与标准色调进行比较；选择相似的色调，记录PH值。
注意：被测水样应清洁透明，若呈黄色时，应进行过滤，避免杂色影响试验结果。试纸浸润时间不宜过长，以免颜色脱掉。试纸应妥善保管、防潮、忌酸碱液或气体影响。
10、塑性粘度
（1）泥浆在流动（循环）状态下，所表现出来的特性曲线如图14所示：它是通过原点的OABD曲线。分析泥浆所加剪切力与流态的变化和曲线变化，可得出：
当剪切力（外力）小于τs时，静止的泥浆不流动；
当剪切力大于τs时，泥浆开始流动，τs是破坏泥浆网状结构的最小应力，称为极限静切力，简称静切力。
外力大于静切力，泥浆开始流动后，在曲线AB段，粘度随切力的增大而降低。在曲线BD段，粘度不再随切力而变化，这时的粘度称为塑性粘度。以ηp表示，单位：mpa·s（毫帕·秒）。
BD的延长线与横坐标的交点τd，称为动切力，单位Pa。
从坐标原点0与流变曲线AD上任一点的连线OF或OF′的斜率称为泥浆的表观粘度，又叫视粘度或有效粘度，以ηs表示，单位：mpa·s（毫帕·秒）。
泥浆的表观粘度在数值上等于塑性粘度和结构粘度之和。对于基础工程来说，泥浆的循环中一般处于低流速（反循环除外）状态下流动，因此主要使用表观粘度作为判断标准。
（2）使用ZNN电动六速旋转粘度计可以测定泥浆塑性粘度，静切力、动切力、表观粘度等流变参数。仪器结构见图15。
（3）试验方法：
检查刻度盘上的指针是否对准“0”位，如果没有对准，取下护罩，松开紧固螺钉，调整手轮，使之对准“0”位。
将搅拌均匀的泥浆倒入泥浆杯至刻度线处，将泥浆杯置于托盘上，调整托盘高度，使泥浆面与外筒刻度线对齐，旋紧托盘手轮。
打开电源开关，启动电机，变换转速开关，由高速到低速进行测试，分别记录刻度盘在各转速下的读数。读数时应待指针稳定。待测泥浆在600r/min的转速下，搅拌1min，分别静止1min和10min以后，以3r/min的转速，分别读取刻度盘上的最大示值。
数据处理：
根据下列公式计算泥浆参数：
塑性粘度：ηp=Φ600—Φ300（mpa·s）
表观粘度：ηA=0.5×Φ600（mpa·s）
动切力：τd=0.511×（Φ300—ηp）（Pa）
静切力：τ1=0.511×（Φ31）（Pa）
τ10=0.511×（Φ310）（Pa）
式中：Φ600、Φ300分别为600r/min，300r/min时刻度盘的读数。Φ31、Φ310分别为3r/min，静止1min和10min时刻度盘的读数。
11、不同施工阶段泥浆性能测定项目见表3
表3 不同阶段泥浆性能测定项目
土料种类阶 段    膨 润 土    粘 土
鉴定土料造浆性能时    密度、漏斗粘度、失水量、静切力、塑性粘度    密度、漏斗粘度、含砂量、胶体率、稳定性
确定泥浆配合比时    密度、漏斗粘度、失水量、泥饼厚、动切力、静切力、PH值    密度、漏斗粘度、含砂量、胶体率、稳定性、失水量、泥饼厚、静切力、PH值
施工过程中    密度、漏斗粘度、含砂量    密度、漏斗粘度、含砂量
12、“96墙规”规定新制粘土将和膨润土浆的性能指针和泥浆性能测试项目见表4、表5。
表4 新制粘土泥浆性能指标
项目    单位    性能指标    试验用仪器    备注
密度    g/cm3    1.1~1.2    泥浆比重秤    
漏斗粘度    s    18~25    500/700mL漏斗    
含砂量    %    ＜5    含砂量测量器    
胶体率    %    ≥96    量筒    
稳定性        ≤0.03    量筒、泥浆比重秤    
失水量    mL/30min    ＜30    失水量仪    又称为滤失量
泥饼厚    mm    2~4    失水量仪    
1分钟静切力    N/m2    2.0~5.0    静切力计    
PH值        7~9    PH试纸或电子PH计    

表5 新制膨润土泥浆性能指标
项目    单位    性能指标    试验用仪器    备注
浓度    %    ＞4.5        指100kg水所用膨润土重量
密度    g/cm3    ＜1.1    泥浆比重秤    
漏斗粘度    S    30~90    946/1500mL，马氏漏斗    
塑性粘度    CP    ＜20    旋转粘度计    
10分钟静切力    N/m2    1.4~10    静切力计    
PH值        9.5~12    PH试纸或电子PH计    

第四节 制浆
1、制浆方法及制浆时间的确定
1）粘土浆应使用2m3泥浆搅拌机或立式搅拌机制浆；膨润土浆必须使用立式搅拌机制浆。
2）检查机况及安全状况，确认无误后，开机。
3）加入所需用量的水及分散剂一纯碱。如需加入CMC，应先制成1~3%的溶液，在加土后再加入机内。
4）加入所需用量的天然粘土或膨润土，加量误差小于5%。
5）搅拌。2m3泥浆搅拌机搅拌时间不少于30min；立式搅拌机制天然粘土浆，搅拌时间15~20min；制膨润土浆，搅拌时间4~5min。
6）制浆时间的确定：先设定一个制浆时间进行泥浆拌制，然后隔5~10min取2个样品测粘度，若粘度不变，该时间则为制浆时间，否则应重新确定。
2、制浆过程中泥浆性能达不到规定要求的主要原因和解决方法：
1）没有扣除土料中含水量。调整加水量。
2）没有严格地控制土料和水的加入量。调整计量方法，采用比较准确的计量工具。
3）没有将混入粘土中的劣质土块、石块、硬土块清除掉，土中含砂量过大，作为膨润土，则是土的制浆质量太差。解决办法，应采购优质天然粘土或膨润土。
4）机械原因：搅拌机叶片损坏；皮带松驰、丢转，不能很好传递动力，进行机械修理及调整。
5）搅拌时间不够。重新设定，确立制浆时间。
3、膨润土浆的溶涨需要24h，有的膨润土种类也有需要几天时间才溶涨到100%，因此，使用膨润土浆，要预先储备一定数量的泥浆，待充分溶涨后，再开始使用，以利提高泥浆的使用性能。

第五节 泥浆质量控制

1、建立健全有关泥浆生产、使用和质量管理的规章制度，配备测定泥浆性能的测试工具和仪器，建立健全泥浆质量控制体系，设置专职人员对泥浆全过程性能进行检查，发现问题及时处理。
2、原材料的质量控制
1）应了解膨润土生产厂家的质量保证情况，每批土料（≤100t）进场时须有出厂合格证和性能指标化验单，并取样复检。膨润土的质量应符合“钻井液用膨润土”（SY5060—85）标准。
2）使用天然粘土，应及时掌握土料场开采情况，定期取样检测，调整取土位置。运至现场的每车土必须目测检查，分期提取样品进行检测。天然粘土应达到“96墙规”规定的性能指标。
3、制浆过程的质量控制
1）天然粘土的预处理
使用前，应将泥杂在土中的石块、草根等杂物捡净，大块的土块应打碎成小于10cm的小土块。夏季制浆时，当土料较干燥，坚硬时，应向土料浇水，并闷上几个小时进行预水化处理。
2）天然粘土露天堆放时，随气候和存放时间的不同，含水量在不断变化，在配浆前应做小样试验，测定含水量，调整用水量。
3）加入制浆材料，应使用准确可较为准确的计量工具。
4）新制浆液应在浆池内进行24h陈化处理。
5）定期从浆池中上部提取样品，检测泥浆性能。
6）经常搅动池内存浆：其方法有：机械搅拌法，压缩空气搅拌法，泵循环法。
4、孔内泥浆质量控制
1）作好Ⅰ、Ⅱ期槽的分隔，以单元槽孔进行泥浆性能的调整。杜绝一个槽孔加浆，全部槽孔吃饱的现象。
2）根据地层变化，调整泥浆性能，详见表6：
表6 造孔泥浆的一般性能指标
地层性质    比 重    粘度（s）    含砂量（％）    胶体率（％）    失水量(mL/30min）    稳定性    静切力(mgf/cm2)    泥饼厚(mm)    PH
                            1min    10min        
一般砂砾石地层    1.15~1.20    18~25    ≤5    ≥96    20~30    ≤0.03    20~30    50~100    2~4    7~9
中细砂层    1.20~1.25    25~30    ＜6    ＞97    ＜20    ＜0.04    10~25    ＜2    8~12
水胀性地层    1.15~1.20    18~20    ＜5    ＞97    ＜20    ＜0.04    10~25    ＜3    8~12
坍塌掉块    1.25~1.30    23~25    ＜5    ＞97    ＜30    ＜0.04    25~50    ＜4    8~12
漏失地层    ≤1.15    25~30    ＜10    ＞97    ＜30    ＜0.04    30~50    ＜4    8~12
漂卵石层    1.15~1.20    22~28    ＜5    ＞97    ＜30    ＜0.04    30~50    ＜4    8~12
3)主孔施工时，使用粘土在孔内造浆，土料应少加，勤加，并适当控制进尺，加强粘土固壁作用。主孔内泥浆的粘度和密度一般都比较高，应勤抽、少抽砂，保持孔底清洁，提高钻进效率。
4）劈副孔时，应向槽内注入泥浆，并根据不同地层，调整泥浆性能。
5）坍塌、漏浆孔段，应本着先治漏，再治塌的办法进行。
6）由天然粘土和膨润土组成的混合浆液，其质量控制和浆液性能指标测定，按天然粘土的方法进行。当膨润土占很大比例时，按膨润土浆标准进行控制。
7）不同浆液的特点及适用条件
天然粘土浆：优点是料源广、造价低，粘度和密度高，排碴能力强，对孔壁的稳定和堵漏防漏效果比较好，主孔钻进时可进行孔内造浆和粘土固壁，降低制浆成本，并为劈副孔创造好的条件。缺点：主要是泥皮厚，墙段连接效果差；混凝土浇筑时置换效果差。适用于地下水位较高，漏失较严重的地层和冲击钻钻凿法施工。
膨润土浆：优点是各种泥浆性能指标都比较好，固壁效果、成墙效果都非常好。缺点：对于易漏地层，当需要提高泥浆的浓度、粘度、密度时，浆液成本比较高，付出的代价很大。因此，不适用于漏失严重的地层和冲击钻钻劈法施工。
天然粘土和膨润土混合浆液：实践证明，该种泥浆集两种浆液的优点，可调范围大，是冲击钻钻劈法施工的最佳浆液。

验孔、清孔

1、重锤法测量孔斜
将冲击钻头放至孔内不同深度，在钻头的重力作用下，钢丝绳绷紧，根据相似三角形原理，测量孔口钢丝的偏距，即可求得孔底偏距及孔斜率。计算简图见图26。
计算公式：
孔底偏距B=A/h（H+h）
孔斜率：a=B/H·100%
2、槽孔的终孔验收
Ⅰ期或Ⅱ期槽孔，造孔工作结束后，需对槽孔进行终孔验收。验收内容是：
孔位、孔深、孔斜和槽宽；
基岩岩样与嵌岩深度；
对于Ⅱ期槽，须验套接厚度。
具体操作：
钻头能在槽孔内自由上下和左右移动，即可认为达到孔位和槽宽的设计要求。孔斜可按上面的方法和公式来得。孔深可把钻头放至孔底，稍作冲击，达到终孔深度后，测量钢绳和钻具总长求得。
见基岩深度：根据现场监理工程师确认的主孔见基岩深度和岩样，确定主孔见基岩深度，嵌岩深度。根据主孔见基岩深度和副孔岩样，确定副孔见基岩深度和嵌岩深度。发包方提供的墙中心线以下地质剖面图，也是确定见基岩深度的依据。
套接厚度：通过比较接头孔和槽孔中心线孔斜率求得；
槽孔终孔验收无误，应要求监理工程师签认，以利进行下一步工作。
3、清孔验收
1）清孔标准：“96墙规”规定，清孔换浆1h后，应达到：孔底淤积厚度≤10cm，孔内泥浆密度≤1.3g/cm3，粘度≤30s，含砂量≤10%。
2）清孔方法：主要有泵吸反循环法（见图27），潜水泵排碴法，气举反循环法，抽桶出碴法。
泵吸反循环钻机，如国产冲击反循环钻机，日本BW多头钻机，德国和意大利产的铣槽机。该工法在孔深50 m以内清孔工效高，清孔质量好，但设备配套，必须使用反循环用砂石泵和泥浆净化装置。
潜水泵排碴法：即潜水砂石泵下入孔底吸浆排碴。国内类似产品有100SBQ—30，20SBQ—30等品种。主要技术参数：排量120~150m3/h，扬程30m，抽吸粒径≤120mm，电机功率25KW。
气举反循环法
气举法清孔按清碴管连接方式不同，有并列式（见图28）和同心式（见图29）两种方法。
气举反循环清孔的深度不能小于10m，使用的设备设施主要有风压0.7~100Mpa，排风量6~9m3·min-1空压机，进风管、排碴管、混合器、储浆沉淀池。清孔效率与风压、风量、沉没比有关。沉没比计算公式为：
沉没比=H/h
抽桶出碴法：即现在使用的工艺。
清孔方法评价
使用冲击反循环和液压铣槽工法，必须使用泵吸反循环方法造孔（槽）和清孔。由于冲击反循环6PS砂石泵排量为180~210m3/h，BC32液压铣槽机反循环泵排量为350m3/h，因此，泥浆净化和回收装置必须匹配。在这种条件下，泥浆的性能及用量既控制了施工质量和效率，又构成了施工的主要成本，同时还关系到造孔机具在孔内的安全，这是新工艺带来的新问题。
气举法出碴，潜水泵法出碴，其清孔效率和清孔质量虽比不上泵吸反循环，但优于抽桶法碴、清孔，还可用于处理埋钻事故。这两种清孔方法，投入小、见效快、易操作、优点较多。虽然起下管子，以及管子的密封处理要麻烦一些，但还是值得一用。今后，在有条件的施工项目，应当试用，争取把清孔工作提升到一个新的高度。
3）清孔工作注意事项
清孔前，应测定孔内沉碴厚度和不同深度的泥浆密度，估算清孔用浆量，测定孔内淤积厚度的测锤和测饼见图30。
Ⅱ序槽在清孔过程中，应刷洗接头孔混凝土面，清除混凝土上的泥皮，刷洗合格标准：刷子钻头钢丝上不带泥屑，孔内沉淀不再增加。
清孔工作中换出的泥浆大部分可以再使用，有条件的项目，可建立沉淀储浆池，用泵回收泥浆，降低施工成本。
混凝土浇筑过程中，槽孔上部排出的泥浆用于主孔施工也是可以的，也可以使用沉淀泥浆池，回收利用，降低成本。
孔底沉淀的主要成份是粘土块、砂子和部份细小钻屑，清除这些沉淀，可使用孔底增粘，提高泥浆悬浮能力的办法。具体操作为：将CMC（高粘）按要求兑成水溶液后，装入密封的塑料袋或玻璃瓶内（注意不要留空隙和气泡），挂在抽桶底，下到孔底，砸破后与孔底的泥浆和钻碴混合,再用抽桶抽出。反复使用，可解孔底沉淀不易抽出的困难。
4）清孔验收
清孔工作结束后1h后验收。超过1h不能验收，应下抽桶搅动槽内泥浆。
泥浆取样应取距孔底1m以内样品，取样数量1组（3个）。
按“96墙规”要求的科目，及泥浆试验规程，检查缺抽取样品的指针，若达到要求，槽孔即验收合格。

墙体质量检查

1、检查内容：主要检查混凝土的抗压强度、弹性模量、抗渗标号（渗透系数）。如工程有特殊要求，按设计要求科目进行检查。
墙体质量检查主要以机口取样为主。若购买局内商品混凝土，取样和质量检查工作应由混凝土出售方作，试验成果提交我方，汇入竣工资料。购社会上商品混凝土，亦应同样要求。自己生产混凝土，这项工作自行承担。
2、取样数量和样品尺寸要求
1）抗压强度
取样地点：混凝土为机口取样，固化灰浆为槽口取样。
联样数量：以槽孔内混凝土浇筑方量为单位，按下表要求进行。
混凝土方量（m3）    取样数量（3块/组）    取样部位
≤100    1组    
200~300    2组    槽孔上、下各1组
＞300    3组    槽孔上、中、下各1组
2）混凝土弹性模量检验的取样
取样数量
中小型防渗墙工程一个批次取2~3组样；大型防渗墙工程取3~5组样。
样品尺寸
a）普通混凝土和粉煤灰混凝土：Ф15×30cm圆柱体，4块/组；
b）塑性混凝土和固化灰浆：Ф10×20cm或Ф15×30cm圆柱体，4块/组；
3）抗渗标号（或渗透系数）检验的取样
取样数量
中、小型工程每5~8槽孔取1组样，6块/组；
大型工程每5个槽孔取1组样，6块/组；
样品尺寸
混凝土：Ф185×Ф175×Ф150mm圆台型；
固化灰浆：Ф62mm×Ф40mm圆柱体。
3、质量检验
防渗墙混凝土质量检验以抗压强度为主。对样品试验资料进行计算、分析，可以评定混凝土施工质量控制水平。
1）平均强度Rm：指同一标号的混凝土若干组试件抗压强度的算术平均值：

式中：Ri—每组试件的平均极限抗压强度
n—试件的组数
2）均方差
3）离差系数Cv:
4)保证率P：即试件强度不低于设计强度的比率P=
式中：n0—统计周期内，不低于设计强度的试件组数。
5）根据SDJ207—82“水工混凝土施工规范”的要求，一般防渗墙混凝土的保证率在无特殊要求时，不小于80%；施工质量Cv控制水平评定标准按下表评定：
水工混凝土施工质量Cv控制水平评定标准
等级混凝土标号    优 良    良 好    一 般    较差
＜200号    ＜0.15    0.15~0.18    0.19~0.22    ＞0.22
≥200号    ＜0.11    0.11~0.14    0.14~0.18    ＞0.18
6）对于塑性混凝土和固化灰浆墙的施工质量控制水平，可按基础局提出的标准进行评定，见下表：
抗压强度R28≤5Mpa的混凝土
施工质量控制水平评定标准
等级评价项目    优 良    良 好    一 般    较 差
标准差δ（Mpa）    ＜0.8    0.8~1.4    1.4~2.0    ＞2.0
离差系数Cv    ＜0.16    0.16~0.28    0.28~0.40    ＞0.40
保证率（%）    ≥90    ≥85    ≥80    ＜80
4、成墙质量检查
现行采用的成墙质量检查方法有：钻孔取芯法，声波法，局部开挖法，地震透射层析成像（CT）法。
1）钻孔取芯法
用途：了解墙体混凝土有无夹泥，水平冷缝、密实程度、强度与基岩接触面情况，墙底存碴厚度等。
适用条件：
(a)中国工程建设标准化委员会标准CECS03：88“钻芯法检测混凝土强度技术规程”要求：钻芯法检测主要用于对试块抗压强度的测试结束有怀疑时等情况。对于低于C10的结构或强度等级较高，但龄期较短，一般不采用钻取芯样。
（b）当需要对墙身取芯检查时，应按CECS03：88“钻芯法检测混凝土强度技术规程”中有关钻孔取芯的规定进行施工。
（c）不能指望对墙体钻孔取芯试样所进行的抗压强度试验结果，能够达到机口取样试验的强度。国内外经验都证明，防渗墙钻孔取芯试样的抗压强度只有机口取样抗压强度的50%~80%，而且离散性很大，钻孔取芯试樯的抗压强度离差系数Cv值是机口取样试件的3倍，因此，要求钻孔取芯试件的抗压