introductory

在城市建設(shè)樁基工程施工中，樁基施工泥漿起 著平衡地層壓力、保護(hù)孔壁穩(wěn)定的重要作用，但多 余泥漿及最終廢漿的處置直接影響著現(xiàn)場(chǎng)工程進(jìn) 度、質(zhì)量、文明施工、環(huán)境保護(hù)等諸多方面，是一直 困擾工程施工的難題。常規(guī)的處置辦法是將廢棄 泥漿用封閉的槽罐車運(yùn)至郊外指定區(qū)域圍堰堆積、 自然干化，或運(yùn)至碼頭、再用船只駁運(yùn)至海上指定 區(qū)域排放。一些大城市中心城區(qū)施工的樁基工程， 往往易受城市交通管制和’泥漿運(yùn)輸線路、排放堆置 點(diǎn)的影響，當(dāng)泥漿排放出現(xiàn)困難時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)易造 成泥漿四溢并污染周邊環(huán)境，而受到國家法律法規(guī) 的懲處，同時(shí)也可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)停工，直接影響到工 程質(zhì)量和施工工期。合理使用工程泥漿，對(duì)劣化泥 漿進(jìn)行再生處理，增加重復(fù)使用次數(shù)，同時(shí)對(duì)廢泥漿進(jìn)行脫水、固化處理，是消除環(huán)境污染和保障樁 基施工的一項(xiàng)具有重要意義的工作。

工程概況

新城3號(hào)地塊發(fā)展項(xiàng)目位于上海市虹口區(qū)中心城區(qū)，擬建集商場(chǎng)、酒店、餐飲及娛樂等功能為 一體的建筑群，總用地面積為26 144m2，總建筑面 積為119 024．1m2，地上建筑面積60 419．1m2，地下 室(2層)建筑面積58 605．0m2，基坑開挖深度 10．1m。建筑物樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，基坑圍 護(hù)采用“兩墻合一”的地下連續(xù)墻。該項(xiàng)目樁基工 程樁qb600mm共有1 302根，孔深33m左右，鉆孔工 作量約11 448m3，地下連續(xù)墻597m，成槽挖掘約 10058m3；該區(qū)域地質(zhì)自上而下為典型的海相沉積 地層，以上部淤泥質(zhì)黏土、黏土和下部粉砂土為主。 地下連續(xù)墻和樁基施工泥漿總量約為44 400m3，泥 漿處理工程量大。 為解決泥漿劣化再生處理和廢泥漿處置問題， 首先對(duì)地下連續(xù)墻劣化泥漿進(jìn)行再生處理利用，其 次對(duì)地下連續(xù)墻廢漿和鉆孔灌注樁廢漿進(jìn)行固化處理。本項(xiàng)目借鑒城市污水處理中污泥脫水的應(yīng) 用原理，在廢棄泥漿中摻人高分子絮凝劑，使泥漿 中的泥顆粒迅速凝聚、沉淀，再輔以水土分離設(shè)備， 達(dá)到建筑樁基礎(chǔ)施工廢棄泥漿脫水、干化的效果， 對(duì)分離水予以回收利用、干化土直接外運(yùn)處置。通 過該泥漿處理系統(tǒng)能有效解決現(xiàn)場(chǎng)泥漿的處置 難題。

泥漿的再生處理

通常在樁基泥漿施工循環(huán)過程中布置了3只 100m 3泥漿凈化儲(chǔ)存池，用過濾、沉淀等方法對(duì)泥漿 進(jìn)行分離凈化、再生處理和補(bǔ)充泥漿漿液，對(duì)黏度 和密度已經(jīng)超標(biāo)卻又難以凈化的劣化泥漿先用泥 漿箱暫時(shí)收存，再用罐車裝運(yùn)外棄或現(xiàn)場(chǎng)分離、固 化處置。通過泥漿凈化、再生處理與回收等處理手 段，泥漿量降低10％～30％，有效節(jié)約了泥漿配制 材料及工程用水的使用量。

泥漿劣化原因

在地下連續(xù)墻及樁基施工過程中，多種原因造 成泥漿質(zhì)量出現(xiàn)劣化。首先，在成槽挖掘和鉆孔過 程中，土層中的砂、鉆渣等成分混入泥漿，使得泥漿 的黏度、密度、含砂率發(fā)生變化，過程中發(fā)生泥漿向 地層滲透，孔壁形成泥皮對(duì)泥漿中的膨潤土和外加 劑逐步消耗，泥漿性能變差；其次，遇到地下水、雨 水等侵入泥漿槽孔內(nèi)，也使得泥漿稀釋，性能降低； 再次，在澆注水下混凝土?xí)r，孑L底沉渣和孔壁泥皮 上返進(jìn)入孔內(nèi)泥漿中，造成泥漿變稠并進(jìn)入循環(huán)系 統(tǒng)中，顯著劣化并改變泥漿性能參數(shù)。因此在施工 質(zhì)量控制過程中，需對(duì)泥漿性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì) 泥漿進(jìn)行再生調(diào)制處理。

泥漿的凈化和再生調(diào)制

泥漿配制

泥漿的儲(chǔ)備量為每日計(jì)劃最大成槽量的2倍以 上，機(jī)械攪拌成漿，采用半埋式磚砌泥漿池和集裝 式泥漿箱儲(chǔ)存。根據(jù)粉砂質(zhì)土層和承壓水的特點(diǎn)， 配制高性能的護(hù)壁泥漿，按比例加入200目膨潤土、 水、純堿(Na：CO，)分散劑、CMC增黏劑、200目重晶 石粉加重劑和紙漿纖維防漏劑，確保泥漿性能指標(biāo) 如下：黏度22～28s，相對(duì)密度1．06，pH值8～9，失 水量≤10mL，濾皮厚度≤2mm。

泥漿凈化

對(duì)從地下連續(xù)墻槽段里循環(huán)出來的泥漿進(jìn)行 再生處理，一般分為泥漿凈化處理和泥漿性能再生 調(diào)制兩步。 凈化處理第1步采用沉淀池對(duì)泥漿進(jìn)行重力沉 淀處理，使得泥漿中鉆渣沉淀，沉淀池越大沉淀時(shí) 間越長越有效果；第2步采用振動(dòng)篩和旋流除砂器 進(jìn)行機(jī)械處理，一般振動(dòng)篩采用20目的篩孔，分離 0．77mm以上的砂和黏土團(tuán)塊為宜，經(jīng)過振動(dòng)篩后 的泥漿，還帶有一定數(shù)量的砂質(zhì)細(xì)小顆粒，旋流器 使泥漿產(chǎn)生旋流，使得渣土砂粒在離心力作用下聚 集在旋流器內(nèi)壁，依靠自重作用下沉淀排除渣土， 產(chǎn)生局部水土分離。

再生調(diào)制

當(dāng)從槽(孔)出來的泥漿經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)劣化指標(biāo) 不能滿足要求時(shí)進(jìn)行再生調(diào)制。當(dāng)泥漿泥皮的形 成性減弱、黏度增高時(shí)，采用碳酸鈉、碳酸氫鈉等分 散劑進(jìn)行調(diào)制，使泥漿中陽離子惰性化，恢復(fù)泥漿 分散狀態(tài)。當(dāng)泥漿黏度減小，失水量增大、穩(wěn)定性 變差時(shí)，添加膨潤土和CMC來調(diào)制；當(dāng)泥漿相對(duì)密 度減小時(shí)，一般添加膨潤土和重晶石粉等，以提高 泥漿的相對(duì)密度。 泥漿的凈化及再生調(diào)制后進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試， 滿足性能要求后方可使用。

泥漿固化新技術(shù)的應(yīng)用

泥漿固化原理

采用絮凝劑對(duì)泥漿液中懸浮的固體粒子進(jìn)行 絮凝、沉積，再通過泥漿水土分離設(shè)備， 能有效實(shí)現(xiàn)泥漿的水土分離。 施工時(shí)所產(chǎn)生的泥漿通過泥漿泵輸送系統(tǒng)統(tǒng) 一儲(chǔ)存在泥漿總池中，再將待處理泥漿泵送至泥水 分離系統(tǒng)入口處，與通過添加劑拌制輸送系統(tǒng)配制 好的絮凝劑混合(或通過泥漿泵和加藥泵將泥漿和 調(diào)配好的絮凝劑按配合比集中在泥漿箱中攪拌)， 使泥漿中的泥顆粒迅速凝聚、沉淀；再將混合液送 人泥水分離系統(tǒng)，通過離心、分離處理，將分離后的 水、土分別通過排渣口、排水口排出，實(shí)現(xiàn)泥漿水土 分離處置。分離出的泥土可通過排渣口直接用傳 送帶傳送至指定位置，或通過滑槽排到空地處，再 用機(jī)械歸堆至指定位置；而分離出的廢水，通過蓄 水箱匯集后輸送回添加劑拌制輸送系統(tǒng)用于拌制添加劑，或經(jīng)沉淀、稀釋后繼續(xù)用于工程循環(huán)泥漿。

絮凝劑選擇和用量

絮凝劑主要應(yīng)用于工業(yè)上的圃液分離過程，廣泛應(yīng)用于城市污水處理、造紙工業(yè)、食品加工業(yè)、石 化工業(yè)、冶金工業(yè)、選礦工業(yè)、染色工業(yè)和制糖工業(yè) 及各種工業(yè)的廢水處理等領(lǐng)域，有多種產(chǎn)品類型。 本工程泥漿處理使用的絮凝劑為“聚丙烯酰胺”，簡 稱PAM，有陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性型 等，價(jià)格差別極大，現(xiàn)場(chǎng)一般通過泥漿脫水試驗(yàn)及 性價(jià)比來選擇絮凝劑。同類型PAM，陰離子型價(jià)格 低于陽離子型1倍以上，雖然摻量大于陽離子型，但 性價(jià)比高，為首選產(chǎn)品。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)泥漿試驗(yàn)確定，陰離子型摻人量為陽離 子型的1．5～1．8倍，而價(jià)格不到陽離子型的一半， 故首選陰離子型PAM作為現(xiàn)場(chǎng)使用的絮凝劑。

泥水固化設(shè)備

泥水固化設(shè)備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)10臺(tái)鉆孔樁機(jī)和2套 地下連續(xù)墻施工設(shè)備日產(chǎn)生的廢漿產(chǎn)生量，選用每 小時(shí)理論處理能力為13～38m3的水土分離離心機(jī) 設(shè)備。本處理系統(tǒng)由兩用一備3臺(tái)泥漿分離攪拌機(jī) 凈化系統(tǒng)和1套加藥系統(tǒng)等組成；該類設(shè)備以往多 用于污水等行業(yè)的處理上，針對(duì)建筑工程樁基施工 泥漿中存在含砂率高、泥漿量大、廢漿密度大等特 點(diǎn)，處理能力將有所下降，當(dāng)設(shè)備檢修和處理能力 不足時(shí)，部分廢泥漿另考慮用槽罐車直接外運(yùn)處理。

泥漿固化技術(shù)工藝過程

工藝流程

該泥漿處理系統(tǒng)由泥漿泵送系統(tǒng)、添加劑拌制輸送系統(tǒng)、泥水分離系統(tǒng)、渣土處置系統(tǒng)、廢水處置及回收系統(tǒng)組成。

1)泥漿泵送系統(tǒng)

根據(jù)泥水分離系統(tǒng)的處理能力設(shè)計(jì)選配泥漿 泵送系統(tǒng)，泥漿泵送系統(tǒng)配備“三通”回流閥門，能 保證泥漿的合理流量及壓力輸送至泥水分離系統(tǒng)。 泥漿的合理流量根據(jù)泥水分離設(shè)備的處置能力而 定，流量過大會(huì)導(dǎo)致分離設(shè)備負(fù)荷加大，出現(xiàn)阻塞， 影響分離效果，同時(shí)也加劇了泥漿泵的損耗。因 此，泥漿泵送系統(tǒng)宜配備“三通”回流閥門，保證泥 漿的合理流量及壓力輸送至泥水分離系統(tǒng)。

2)添加劑拌制輸送系統(tǒng)

絮凝劑應(yīng)選擇通過國家認(rèn)證的廠家采購，必須 符合環(huán)保要求以及對(duì)設(shè)備和人員無損害，使用前應(yīng) 了解產(chǎn)品的特性，做好防護(hù)措施。 選用的陰離子PAM為白色顆粒物，能溶于水， 溶解、攪拌時(shí)間一般達(dá)0．5～1h，能有效發(fā)揮作用， 故現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)配置時(shí)應(yīng)設(shè)置至少2套并聯(lián)的絮凝劑拌 制、泵送系統(tǒng)交替使用，以保證絮凝劑的充分溶解 及正常泵送。摻量一般為1．0‰～2．0％c，即在1t的 自來水中摻入1．0～2．0kg絮凝劑(陽離子型PAM 根據(jù)試驗(yàn)效果可適當(dāng)減量)，經(jīng)充分溶解、攪拌后與 待處理泥漿混合。故選用的稀釋容器容量應(yīng)根據(jù) 泥水分離設(shè)備的處理能力及單個(gè)容器內(nèi)的添加劑 可使用時(shí)間來定，一般單個(gè)容器為2m3以上。通過 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用回收的分離水再配制添加劑，能有 效降低PAM摻量，達(dá)20％以上。

3)泥漿處理分離系統(tǒng)

泥水分離系統(tǒng)包括水土分離設(shè)備及成套電控 裝置。水土分離設(shè)備采用目前市場(chǎng)上性能良好的 “固液分離”設(shè)備——離心機(jī)。離心機(jī)采用雙電機(jī) 雙變頻控制，帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器同時(shí)同向高速 旋轉(zhuǎn)，在差速器作用下形成轉(zhuǎn)速5～30r／min的轉(zhuǎn)速 差，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，利用經(jīng)絮凝 處理的固液兩相的密度差，使固相顆粒迅速與水產(chǎn) 生分離，沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 螺旋葉片不斷地將沉積的固體顆粒刮下并推出排 渣口，并將分離出的水經(jīng)排水口溢流排出。由此 通過恒力矩與恒差速2種控制方式，適應(yīng)物料濃 度、流量的變化，保證良好的分離效果和穩(wěn)定的運(yùn) 行狀態(tài)。 當(dāng)成槽(孔)后泥漿經(jīng)排泥管進(jìn)入處理設(shè)備進(jìn) 行凈化處理時(shí)，若處理后的泥水含砂率滿足要求， 則可以直接排人沉淀槽進(jìn)行溢流沉淀，否則經(jīng)加藥 系統(tǒng)處理設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步處理，然后再排人沉淀槽 進(jìn)行溢流沉淀。經(jīng)過處理和加藥處理篩選出來的 渣土運(yùn)送到指定的棄渣場(chǎng)堆放。泥漿溢流進(jìn)入調(diào) 整槽后，若泥漿量過剩則可以將泥漿排進(jìn)棄漿池儲(chǔ) 存起來，泥漿量超出棄漿池容量時(shí)泵送到附近的運(yùn) 輸載體上運(yùn)送到棄漿場(chǎng)；若泥漿量不能滿足需求 量，則可以用抽漿機(jī)進(jìn)行人工造漿來補(bǔ)漿。當(dāng)調(diào)整 槽的泥漿濃度滿足要求時(shí)可以直接由送漿泵泵送 到鉆機(jī)；若泥漿濃度太濃就加清水進(jìn)行稀釋；若泥 漿濃度太低，則進(jìn)行制漿調(diào)節(jié)加大泥漿濃度后泵送 到鉆機(jī)。

4)渣土處置系統(tǒng)

經(jīng)水土分離、排渣口排出的土體可通過排渣口 直接用傳送帶傳送至指定位置；或通過出渣口處設(shè) 置滑槽，排到旁邊空地處，再用挖掘機(jī)、鏟車等機(jī)械 歸堆至指定位置。也可將分離后的土體直接裝車 外運(yùn)。

5)廢水處置及回收系統(tǒng)

經(jīng)水土分離、排水口溢流出的分離水通過蓄水 箱匯集實(shí)現(xiàn)回收、重復(fù)利用，能有效降低工程成本。 且分離水中尚留殘余的PAM成分，利用回收水拌制 添加劑，能有效降低PAM的摻量，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得 知可節(jié)約PAM達(dá)20％以上。

泥漿處理實(shí)施效果

泥漿再生效果

施工中采用泥漿沉淀、凈化處理、再生調(diào)制，降 低了工程用水量和泥漿的重復(fù)使用，因樁基泥漿性 能較差和泥漿池容量問題，再生效果不明顯，基本 直接進(jìn)入固化處理，地下連續(xù)墻利用率較高；經(jīng)初 步估算，分別降低樁基施工10％的泥漿和地下連續(xù) 墻50％的泥漿，約有3．8萬m3泥漿進(jìn)入固化處理， 降低總量約12％。同時(shí)處理后的鉆進(jìn)泥漿質(zhì)量高， 含砂率<5％，提高了地下連續(xù)墻和鉆孔樁的施工 質(zhì)量。

泥漿固化效果

現(xiàn)場(chǎng)采用泥漿限量直接外運(yùn)和固化處理后渣 土外運(yùn)的措施，直接外運(yùn)泥漿約7 100m 3，并增加處 理后的渣土外運(yùn)約9 000m3。

經(jīng)濟(jì)效果

該項(xiàng)目泥漿處理直接排放預(yù)算費(fèi)用約為310萬 元，泥漿外運(yùn)單價(jià)為68元／m3，渣土外運(yùn)100元／ m 3，實(shí)際發(fā)生泥漿處理費(fèi)用約為266萬元(其中泥 漿外運(yùn)48萬元、渣土外運(yùn)90萬元、設(shè)備一次性投入 100萬元，機(jī)械配合及用電25萬元，材料費(fèi)8萬元， 節(jié)約用水約5萬元)，降低預(yù)算費(fèi)用14％左右。 按鉆孔灌注樁可產(chǎn)生3倍同體積泥漿估算，在采 用泥漿再生和固化處理技術(shù)后，比原先直接利用槽罐 車運(yùn)送泥漿，降低樁基工程鉆孑L泥漿處理費(fèi)用30元／ m 3左右；保護(hù)了城市環(huán)境，又促進(jìn)了文明施工。

concluding remarks

目前該項(xiàng)目已順利完工，施工質(zhì)量良好，泥漿 處理新技術(shù)達(dá)到預(yù)期效果，經(jīng)濟(jì)效果明顯，同時(shí)該 項(xiàng)技術(shù)也順利獲得了國家新型實(shí)用專利。

①隨著經(jīng)濟(jì)節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的大力提倡，本次 泥漿再生利用和固化新技術(shù)的應(yīng)用為建筑工程工 地泥漿的合理化處理提供思路，該技術(shù)應(yīng)用前景廣 泛，值得推廣應(yīng)用。

②建筑工程泥漿處理設(shè)備需要 集成化、小型化，促進(jìn)處理設(shè)備的接線簡易、操作簡 便、維修方便和提高系統(tǒng)設(shè)備安全性和整機(jī)處理能 力，尤其對(duì)提高電氣控制的自動(dòng)化和安全性十分關(guān)鍵。