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(guó)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(lè)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(kāi)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(wèn)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(guò)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(guò)程中布置了3只 100m 3泥漿凈化儲(chǔ)存池，用過(guò)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(guò)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(guò)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(guò) 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(guò)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(rùn)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(guò)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(rùn)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(lái)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(zhǎng)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(guò)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(lái)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(yáng)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(rùn)土和CMC來(lái)調(diào)制；當(dāng)泥漿相對(duì)密 度減小時(shí)，一般添加膨潤(rùn)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(guò)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(guò)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(guò)添加劑拌制輸送系統(tǒng)配制 好的絮凝劑混合(或通過(guò)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(guò)離心、分離處理，將分離后的 水、土分別通過(guò)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(guò)排渣口直接用傳 送帶傳送至指定位置，或通過(guò)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(guò)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(guò)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(jiǎn) 稱PAM，有陽(yáng)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(guò)泥漿脫水試驗(yàn)及 性價(jià)比來(lái)選擇絮凝劑。同類型PAM，陰離子型價(jià)格 低于陽(yáng)離子型1倍以上，雖然摻量大于陽(yáng)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(yáng)離 子型的1．5～1．8倍，而價(jià)格不到陽(yáng)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(guò)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(mén)，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(guò)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(mén)，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(guò)國(guó)家認(rèn)證的廠家采購(gòu)，必須 符合環(huán)保要求以及對(duì)設(shè)備和人員無(wú)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(lái)水中摻入1．0～2．0kg絮凝劑(陽(yáng)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(lái)定，一般單個(gè)容器為2m3以上。通過(guò) 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(guò)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(guò)處理和加藥處理篩選出來(lái)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(guò)剩則可以將泥漿排進(jìn)棄漿池儲(chǔ) 存起來(lái)，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(lái)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(guò)排渣口 直接用傳送帶傳送至指定位置；或通過(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(wàn)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(wàn) 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(wàn)元(其中泥 漿外運(yùn)48萬(wàn)元、渣土外運(yùn)90萬(wàn)元、設(shè)備一次性投入 100萬(wàn)元，機(jī)械配合及用電25萬(wàn)元，材料費(fèi)8萬(wàn)元， 節(jié)約用水約5萬(wàn)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(guó)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(jiǎn)易、操作簡(jiǎn) 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。