1 南京市鼓楼区建设工程质量监督站
2中建二局第三建筑工程有限公司华东分公司
摘要:河口漫滩地质条件下河流沉积层深厚,钻孔灌注桩、地下连续墙等穿越沉积土层时置换率高,泥浆处理难度大。本文以南京鼓楼区漫滩地质某工程钻孔灌注桩为研究背景,对泥水分离处理技术在不同地层、泥浆比重的泥水处理效果进行研究,并提出优化方案以提高泥浆处理效率,实现泥浆循环利用,达到零排放、零污染的目标。
关键词:泥水处理;离心分离;压滤分离
0 引言
河口漫滩地质条件下河流沉积层深厚,钻孔灌注桩、地下连续墙等穿越沉积土层时置换率高,泥浆处理难度大。龙莉波根据上海地区土层中含砂率较高的特点,施工中采用正循环泥水循环系统,在砂层中成孔及清孔时使用泥浆净化装置,实现了对钻孔灌注桩施工中泥浆性能的优化。邓金金等针对槽罐车外运至郊外使泥浆自然干化处 理方式的缺点,研发了一整套的城建工程泥浆处理及零排 放工艺。万玉纲等研究了化学絮凝和物理离心脱水方式,试 验结果表明采用单纯化学絮凝方式进行泥浆絮凝固液分离,高分子量的HPAM对泥浆水的脱水最有效;李冲等采用X射线衍射、激光粒度仪及微电 泳仪对废弃泥浆的理化性质进行了分析,采用阴离子型聚 丙烯酰胺(APAM)进行废弃泥浆絮凝分离实验,结果表明:APAM对废弃泥浆絮凝分离处理效果明显,作为废弃泥浆减量化处理的前期工作具有一定的可行性。 杨春英等研究也发现有机絮凝剂聚丙烯酰胺相比无 机絮凝剂聚合氯化铝、硫酸铝等在絮凝固液分离上有较大优势;
1 工程概况
本工程位于南京市鼓楼区,滨临长江。建筑场地位于长江漫滩地质条件下。其表层人工填土下覆盖着40-50米的第四系沉积物。全部是为含细粒较多的粉质粘土、含淤泥质粉质粘土;粉细砂、粉土,直径小于 75 μm 的颗粒占到 80%以上。
2 施工工艺
施工工艺流程如图 1。
图1 施工工艺流程图
3离心式泥水分离技术
通过离心式分离技术,对泥浆进行粗筛、和旋流分离,将泥浆中大于0.075 mm颗粒分离出。
离心方式泥水处理主要通过离心机、外加剂及 其配套设备完成。离心机的工作原理是将处理的悬 浮液(泥浆)置于增加的“离心力”作用场下,增加悬浮液体中固相物料的沉降速度。转鼓产生高离心力,将游离液体和较细固体流向离心机较大的一端,液相物料通过溢流堰排出;较大的固相物料则沉降在转鼓壁上,形成一层泥饼层,这些泥饼由螺旋推出。离心机工作系统见图2、图3。
图2 离心分离系统原理图
图3 离心分离装置图
4压滤方式泥水处理技术
压滤方式泥水处理主要通过压滤机、外加剂及 其配套设备完成,压滤机过滤部分由整齐排列在主 梁上的隔膜滤板、厢式滤板和夹在他们之间的滤布 所组成的,工作原理如图4所示。过滤开始时,滤浆在进料泵的推动下, 经止推板和压紧板的进料口进入各滤室内,滤浆借助进料泵产生的压力进行固液分离,滤液由排液口排出。入料比重 1.1~1.2g/cm³时,压滤系统每小时平 均处理量泥浆 31.5m³,滤饼含水率约 30%。每小时 平均产出干渣 7.2m³;滤液固含率小于 2g/l,可以直 接外排或循环使用。压滤设备每分钟能生产约 0.1m ³干渣。生产 1m³干渣土约需要 10min。入料比重 1.22~1.36 g/cm³时,压滤系统每小时平均处理泥浆 约 44 m³,滤饼含水率约 30%。每小时平均产出干 渣约 9m³;处理效果比泥浆比重低于 1.2 g/cm3时好。
图4 压滤机系统原理图
5泥浆再生
由排浆管排出的泥浆经过过滤后被送到泥浆沉淀池内,经泥水分离系统分离出来的泥浆,进入调整池重新使 用,在调整池内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,由泥浆泵泵入泥水室内,多余泥浆储存在调整池内。储浆池内泥浆不足时,可直接开动泥浆搅拌机制备泥浆,制浆材料以膨润土为主辅之于 CMC、纯碱等其他材料。泥水的调制浆系统由清水池、新浆槽、新浆贮备池、CMC 搅拌槽、CMC 储备槽、调整池 和剩余池及搅拌机、气动和手动阀门以及相应的泵、控制系 统等有机组合。经过搅拌装置充分搅拌后,送入调整池,经过 24 h 膨化后进入储浆池 。
6 泥水处理效能分析
离心机在泥浆比重1.19 g/cm³时处理能力约60 m³/h,每分钟产生干渣量0.2m³(含水率约60%), 液相物料(废水)含固率高。压滤机在泥浆比重1.29 g/cm³及以上时,处理效果最佳,处理量约30 m³/h, 每分钟产生干渣量0.1m³(含水率约30%),液相物料含固率低。对项目某地下连续墙泥浆处理结果进行监测,成槽后沉淀池泥浆比重由 1.16 g/cm³至 1.22 g/cm³,上升了0.06, 黏度上升了 0.78S。经振动预分筛、二级旋流器处理、迷宫式沉淀池三级沉淀后比重:1.19 g/cm³,只降低了0.03,且 20μm 以下细颗粒分离难度大,此时需要采用离心机或压滤机对沉淀池的泥浆进一步处理。经离心机处理(液相物料 排放至调整池)、压滤机处理(液相物料排放至清 水池补充进排浆泵站密封水损失)调整后开始下一 个掘进循环。掘进结束时调整池的比重为 1.19g/cm,通过离心、压滤处理后,比重降低了0.03, 调整池的比重降低到1.16 g/cm³,达到上一循环开始成槽时的状态,泥水处理达到动态平衡的状态,既不需要往外排浆(不产生废浆),也不需要向调整池和进浆池加水或新鲜浆液降低泥浆比重。 实现了施工“零排放”、“零污染” 的目标。
7结论与讨论
根据项目工程的实际情况,通过选用合理的泥水处理设备。根据地层、通过试验确定了泥浆运动黏度,依据运动黏度的要求以纯碱、CMC、膨润土、水 为材料配置出新制浆液配合比,按配合比制出满足使用要求的浆液用于施工。总体取得了泥水分离的施工经验,并得出了一整套长江漫滩地质泥浆分离施工的质量控制措施。选用合理的泥水处理设备和试验确定的浆液,提高了工效,降低了成本,具有良好的经济效益,保证了施工的进 度和安全顺利进行,具有很好的社会效益。该工法满足现场施工需求,保证了工程施工的质量和进度,经济合理,简单易行,安全可靠,文明环保。实现了施工“零排放”、“零污染” 的目标。
参考文献
[1] 龙莉波.泥浆净化装置在钻孔灌注桩施工中的应用[J].建筑施工, 2007(6):392-394,402.
[2] 邓金金,涂晓琴.城建桩基工程泥浆零排放处理工艺[J].非开挖技术, 2013(2):133-136.