钻孔灌注桩施工泥浆固化装置应用与处理办法

钻孔灌注桩施工泥浆固化装置应用与处理办法

闫海润,刘文强

中建八局第四建设有限公司华东公司 上海市 200120

[摘要]随着城市发展进程进一步加快，在建筑工程中，基础工程作为施工最重要的环节，桩基础具有承载力高、可以穿越软弱土层、便于水下施工和沉降量小等优点，泥浆护壁钻孔灌注桩由于对各类地质条件的适应性，施工简单容易操作且设备投入较低，在各类房屋及其他建筑中应用广泛。桩基钻孔灌注桩施工泥浆对平衡土层压力，保护孔壁稳定起着重要作用，但多余的泥浆及废浆的处理影响着施工现场文明施工及周围环境保护，施工现场泥浆一般采用传统的槽罐车运输，费时费力不环保，如何更好的处理现场桩基施工产生的废弃泥浆，是建筑施工桩基工程中的一个难题。

[关键词]桩基工程；钻孔灌注桩；施工泥浆；固化装置

一、引言

在建筑工程中，公路、铁路、超高层建筑等大型工程建设项目应用泥浆护壁钻孔灌注桩技术。在正反循环泥浆护壁钻孔灌注桩、泥浆护壁地下连续墙等施工中，泥浆很好的起到了护壁、防渗、平衡土压力、悬浮土渣、润滑降温等作用。但是大量的泥浆如果不及时进行有效的固化处理，就会造成环境的污染。泥浆处理设备作为现代基础施工中的一款环保型桩基辅机设备，正越来越多的应用在例如采用泥浆护壁工艺的旋挖钻施工，循环钻进工艺的桩基施工、连续墙施工和泥水平衡法盾构施工等基础施工中。本文借助杭州SKP项目，介绍钻孔灌注桩施工泥浆固化装置应用与处理办法，并逐步进行施工优化。

二、工程概况

杭州SKP项目位于浙江省杭州市萧山区，东南至盈丰路，西南至市心北路，西北至奔竞大道，东北至鸿宁路，是萧山区钱江世纪城市心北路核心板块，项目总用地面积65219平方米，总建筑面积约68.5万平方米，由4层地下室，6层商业裙房（A幢），215米塔楼（B幢）、205米塔楼（C、D幢）、230米塔楼（E幢）组成。场地地貌属于冲积海积平原地貌，地表广泛分布杂填土，性质不均匀，对桩基施工造成了一定影响。

三、工程泥浆的一般特性

泥浆在桩基工程成孔和地连墙成槽钻进过程中具有极其重要的作用，其性能的好坏直接影响钻进速度、孔壁稳定、悬浮携带钻渣、孔内事故的预防以及单桩承载力的大小。为满足护壁、携渣、润滑钻具等施工要求，各种施工工法所需工程泥浆需要具备不同的特殊性能。泥浆中含有大量的分散和水化好的粘土颗粒不易聚集沉降，可长时间保持悬浮状态，保障了泥浆黏度、密度和性能稳定性；泥浆一般在碱性环境下比较稳定，否则会引起泥浆黏度、静切力和失水量等性能的改变；为保证泥浆有足够的容重，需加入一定量的重晶石粉调节泥浆密度。

工程泥浆处理方法为按粒径从大到小依次去除泥浆中的固相物质。其中大颗粒物质通过振动设备去除，粒径为毫米级固相颗粒通过离心设备去除，小粒径固相物质及泥浆中的胶体物质通过在泥浆中添加絮凝剂使其絮凝，再通过离心设备去除。废弃泥浆处理后的固相物质含水量控制在40%以下，以便可作为工程回填土或使用工程车辆运走处理；液相物能够达到建筑中水质标准，可作为工地洗车、道路清洁及冲厕用水等。

四、施工泥浆固化装置的组成

泥浆固化处理装置包括泥浆初分离系统、加药系统、泥浆分离系统和沉淀回收系统；

泥浆初分离系统，包括泥浆箱，泥浆箱与工作井通过进水管和出浆管连接，泥浆箱内比重较大的泥浆经由泥浆管排入泥浆分离系统；泥浆箱中第一箱体、第三箱体位于第二箱体对侧并与第二箱体连通，进水管和出浆管分别与第一箱体和第三箱体连通。

加药系统，包括石灰水池、高分子凝聚剂池以及管道混合器，高分子凝聚剂池通过加药支管与管道混合器连接，泥浆注入管道混合器内后通过泥浆管排入泥浆分离系统，石灰水池内的石灰溶液在泥浆混合液排入泥浆分离系统前注入泥浆管内；

泥浆分离系统，包括带式压滤机，泥浆管与带式压滤机连接，带式压滤机的滤液流入沉淀回收系统；泥浆管端部环绕带式压滤机设置，石灰溶液由泥浆管末端注入泥浆管。

沉淀回收系统，包括沉淀池和清水箱，沉淀池与带式压滤机和清水箱连接，清水箱与泥浆箱和外接水源连接。沉淀池包括一级沉淀池、二级沉淀池和三级沉淀池，一级沉淀池和三级沉淀池分别与二级沉淀池连通，一级沉淀池与泥浆分离系统连接，三级沉淀池与清水箱连接。

图1 杭州SKP项目泥浆固化装置

五、施工泥浆固化处理

施工泥浆固化处理方法，包括以下步骤：

（一）工程泥浆经过沉淀和蒸发后排入泥浆初分离系统：

在沉淀和蒸发的过程中，占用大面积的场地，会对周边的生态产生一定的破坏。沉淀后的污水排放和废土就地填埋，均对周边环境造成一定破坏。若泥浆中的有害物质就地掩埋，容易造成周边的地下水源污染和破坏。

（二）调配石灰水溶液和高分子凝集剂水溶液；

调配石灰水溶液时，先往石灰水池中加入一定量的水，再投放生石灰粉，用电机搅拌3-5分钟。调配高分子凝集剂水溶液时，先往高分子凝聚剂池中加入一定量的水，使用药勺将高分子凝集剂轻轻撒散开，然后开启电机搅拌。

（三）将高分子凝集剂水溶液和石灰水溶液先后与泥浆混合

，然后送入泥浆分离系统，进行固化；

泥浆分离系统分离出的滤液经沉淀后，进入固化反应罐，对其上清液回收利用，以补充泥浆箱或用来调配水溶液。进入固化反应罐后，将工程泥浆加压输送至泥浆固化压滤机中，通过物理机械挤压，排除掉泥浆中的水分，进而达到固化的作用。

图2 泥浆固化压滤                           图3 固化后的泥浆

六、关键步骤解读：泥浆固化压滤

泥浆固化压滤是关键步骤，压滤机主要由主机部分、滤板移动装置、滤布悬挂装置、液压部分、电气控制等部分组成。其中，主机部分两根横梁两端分别固定在止推板和液压缸座的两侧面，构成机架，在左右横梁上垂直搁置、依次排列着由滤板、滤布等组成的过滤室，并可沿横梁作水平方向移动，压紧板与活塞杆铰接。由液压缸活塞驱动使前后移动，压紧滤板，达到液压工作压力后，进行泥浆过滤。滤板两侧的滤布悬挂装置，其上端悬挂滤布。当滤板拉开时，滤布由垂直状态扩大约60°的倾斜状态而卸渣。止推板和特大型的压紧板上各有五个管接口：中间为进料孔，上方两孔可进洗涤水冲洗滤渣，下方两孔为滤液排出孔。拉板盒在槽内的前后运动是由液压马达上的链轮通过中间链轮在驱动传动轴上的链轮来实现的。由此，拉板盒上的拉勾带动滤板完成逐块拉板移动，拉板速度和卸渣延时均可调节。

泥浆反应预处理，泥浆池内设置高压泥浆泵抽排至泥浆反应塔，现场设置药剂混合罐制备药剂，制备完成的药剂通过高压注入泥浆输送管内，与泥浆一同进入泥浆反应塔。进入泥浆反应罐后，进行充分反应、混合后，使用高压输送至压滤机的泥浆进料孔，依次分别进入液压滤板内，进过过滤挤压，排除清水，泥浆土积存于滤板内，待滤板泥浆土填充完全后，利用滤板移动装置，打开相邻的滤板，实现卸土工作。

泥浆固化整套装置实现了固化滤水的效果，将流动的泥浆固化排水，使得经过固化的土质符合外运条件，含水率低；同时泥浆过滤剩余的水还可以循环利用，可作为钻孔灌注桩的施工用水。同时据试验检测结果表明，泥浆固化所加的药水不会污染水和土壤，不会造成环境污染。

七、总结

从环保施工角度来看，施工泥浆固化处理不仅是技术革新，还是针对环境保护的一项重要举措。施工泥浆固化装置可以有效的提高成孔质量和成孔工效、缩短清孔时间、降低施工成本、减少卡钻事故。同时还实现了施工泥浆的循环再利用，从而实现将以往的废浆浆罐运输倾倒处理，转变为对废浆实行固液分离，进而实现渣土密闭运输处理，可以大量地节约施工过程中的泥浆处理费用，大大减少施工中的泥浆对环境的污染，提高文明施工、绿色施工的现代化水平。

参考文献

（1） 黎钢, 朱墨. 固液分离法处理废弃钻井液的技术与现状[J]. 工业水处理, 2007年S1期

（2） 刘宇程, 吴冕. 钻井废泥浆固化处理技术研究进展及展望[J]. 环境科学与技术, 2010年S1期

（3） 楼春晖, 张忠苗, 泥浆压滤处理技术理论分析及试验研究[J]. 土木建筑与环境工程, 2012年06期