新型市政工程泥漿處理設備在地鐵施工的應用

摘要：市政工程中樁基、地下連續(xù)墻、盾構(gòu)施工等產(chǎn)生大量泥漿，現(xiàn)階段市政工程施工泥漿的處理，主要依靠專用槽罐車拉外運，泥漿運輸成本較高，且易偷排亂倒，造成環(huán)境污染。本文結(jié)合合肥地鐵休寧路站正循環(huán)鉆孔灌注樁施工泥漿處理，從新型市政工程泥漿處理系統(tǒng)的工藝流程、處理效果、效益分析等方面著手，分析總結(jié)出新型市政工程泥漿處理設備的的諸多優(yōu)勢及效益。新型市政工程泥漿處理設備的應用，實現(xiàn)泥漿減量化、無害化、資源化和循環(huán)利用，取得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，值得大面積推廣，為市政工程的泥漿處理提供參考。

關(guān)鍵詞：市政工程；泥漿處理；環(huán)保；效益

引言

在建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的當今，基礎建設對國民經(jīng)濟的健康發(fā)展起了重要拉動作用，但在市政工程建設中，鉆孔樁基、地下連續(xù)墻、盾構(gòu)施工等不可避免地產(chǎn)生大量泥漿。泥漿是由水、膨潤土顆粒、黏土顆粒、和外加劑組成的一種懸濁體系。泥漿能夠有效地保護孔壁，防止孔壁坍塌，攜帶鉆渣出孔，同時對鉆機、刀頭等設備起到冷卻和潤滑的作用。泥漿在鉆進的過程中，由于鉆渣的不斷進入，其比重、黏度、含沙量、穩(wěn)定性等發(fā)生改變，不能滿足使用要求，就應該進行廢棄處理[1，2]。

廢泥漿中含有大量的蒙脫石等粘土礦物和巖屑，稠度大，既不能直接排放，又難于在短時間內(nèi)自然沉降。如處理不當，不但影響施工，還對城市市容、基本農(nóng)田以及地下水等造成污染。市政工程中泥漿處理已成為亟待解決的問題。

1 工程概況

合肥市地鐵5號線休寧路明挖站工程項目。休寧路站北側(cè)為220KV高壓走廊，高壓電纜距地面高度為23.2m，距圍護樁水平距離不足3m，為保證高壓電纜安全防護距離（垂直、水平距離不小于6m），高壓線附近的60根樁基采用正循環(huán)鉆孔灌注樁施工工藝，樁長為24.5m和24m，樁徑800mm，將產(chǎn)生大量泥漿。

2 傳統(tǒng)泥漿處理方法

目前的泥漿處理方法有傳統(tǒng)的沉淀池自然風干處理、專用槽罐車外運和機械設備凈化處理三種。

采用傳統(tǒng)的沉淀池處理由于其自然風干耗時較長，需要占用部分土地，后期沉淀池清掏出的鉆渣含水量高，使得泥漿外溢，施工環(huán)境惡劣，而且可能造成環(huán)境污染或水質(zhì)污染等公害。尤其在市政工程施工中，由于場地的限制，一般不適用于此方法。

現(xiàn)階段市政工程施工泥漿的處理，主要依靠專用槽罐車拉外運。由于泥漿運輸成本較高，其處理價格也受當?shù)噩F(xiàn)場的干擾和影響而易于波動，同時由于缺乏有效的監(jiān)督管理程序，一些不法分子為了賺取高額利潤，將外運的泥漿進行偷排亂倒，造成環(huán)境污染。

隨著社會文明意識和環(huán)保意識的提高，泥漿帶來的污染問題得到人們的重視，機械凈化設備也隨之問世。目前使用的泥漿機械處理設備主要有振動篩、旋流泥漿凈化器、臥式螺旋離心機等。振動篩是利用高頻振動作用將流經(jīng)篩布上的泥漿中的黏土顆粒分離。振動篩一般設置在處理工藝的最前端，主要用來處理大顆粒固相，無法分離細小顆粒。旋流泥漿凈化器中泥漿會受到旋流器形狀限制而產(chǎn)生高速旋流，在離心力的作用下，比液體密度高的固相會靠向筒壁，而密度相對較低的液體則在筒的中間，將較粗的顆粒從泥漿中分離出來。旋流泥漿凈化器解決了現(xiàn)場泥漿的循環(huán)使用問題，提高了泥漿循環(huán)效率，節(jié)約了成本，但是廢棄的黏土顆粒含水率高，沒有解決廢棄泥漿的最終處理問題，需要進一步脫水處理。臥式螺旋離心機的工作原理是利用重量差產(chǎn)生的離心力進行固液分離，所以必須要對處理泥漿進行預處理，絮凝劑價格較高，預處理的使用量也較大，并且可能帶來新的污染。所以臥式離心機的使用成本較高，不利于其現(xiàn)場推廣。泥漿處理方法的對比見表1[2-8]。

3 新型市政工程泥漿處理設備

傳統(tǒng)的泥漿處理機械各有優(yōu)劣，但深入度和每個方式存在的局限性導致難以推廣運用，現(xiàn)在很多工程項目還是采用泥漿槽罐車排放的處理模式，造成現(xiàn)場環(huán)保問題和施工成本居高不下的現(xiàn)狀，無法徹底實現(xiàn)泥漿減量化、無害化、資源化和循環(huán)利用。

為了解決上述問題，中鐵四局管理研究院自主研發(fā)一種新型市政工程泥漿處理設備，并成功應用于休寧路站正循環(huán)鉆孔灌注樁的泥漿處理。

3.1 設備工作流程

新型市政工程泥漿處理設備將旋流泥漿凈化器與壓濾機進行結(jié)合，在旋流泥漿凈化器分離后的黏土顆粒利用壓濾機進一步脫水，得到含水率較低的泥餅和過濾水，過濾的水收集起來重新利用，泥餅通過皮帶運輸機輸入至渣土坑，通過渣土車進行外運。同時將常規(guī)的沉淀池+泥漿池更改為循環(huán)池+廢漿池，廢棄泥漿從廢漿池抽取，經(jīng)泥漿處理設備處理后得到清水直接輸入循環(huán)池。設備工作流程如圖2所示。

3.2現(xiàn)場實施效果及優(yōu)勢

新型市政工程泥漿處理設備進行運行后，泥漿處理的效果立桿見影，主要有以下幾點。

（1）設備單機泥漿綜合處理能力達到10-12m3/h，處理后的干泥和水可以達到環(huán)保要求的排放標準，如圖3所示。泥漿排放占現(xiàn)場產(chǎn)生泥漿量比例由100%下降至25%，水資源重復利用率由0%上升至82%，如圖4所示。

（2）自帶泵站，采用真空自吸方式吸收泥漿，減少現(xiàn)場輔助設備。

（3）泥漿處理過程全自動進行，只需一人值守，減少現(xiàn)場配合作業(yè)人員。

（4）自帶快速接電插頭，采用三相五線制，節(jié)約安裝時間，減少安全風險。

（5）模塊化輕量化設計，設備整體尺寸不超過運輸標準，減少現(xiàn)場占地面積。

（6）采用鋼架外框全覆蓋，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，并且利于現(xiàn)場吊裝和車載運輸，美觀大方；同時留出空間設置樓梯和走道、防護欄，便于操作、維修和保養(yǎng)。

4 效益分析

4.1經(jīng)濟效益分析

量產(chǎn)后1臺新型市政工程泥漿處理設備費用約45w元，設備日處理能力為160m?，設備維護人員工資5w每年，優(yōu)化后泥漿處理成本為18元/m?，市區(qū)泥漿槽罐車外運成本在45元/m?，每1m?差價為27元，1臺新型市政工程泥漿處理設備1年內(nèi)處理18500m?泥漿即可收回成本，而新型市政工程泥漿處理設備處理能力可達40000m?/年，經(jīng)濟效益巨大。

4.2 社會效益分析

現(xiàn)場通過使用該新型設備替代傳統(tǒng)方式進行廢棄泥漿處理，達到了現(xiàn)場無泥濘、提高樂文明施工水平，對外也展示樂企業(yè)良好的形象，符合“四新”要求。

同時避免了不法分子為了賺取高額利潤，將外運的泥漿進行偷排亂倒，造成的環(huán)境污染。杜絕了泥漿對城市市容、基本農(nóng)田以及地下水等造成污染，具有節(jié)約寶貴的水資源的效益。

5 結(jié)語

本文結(jié)合合肥地鐵休寧路站正循環(huán)鉆孔灌注樁施工泥漿處理，從新型市政工程泥漿處理系統(tǒng)的工藝流程、處理效果、效益分析等方面著手，分析總結(jié)出新型市政工程泥漿處理設備的的諸多優(yōu)勢及效益。

新型市政工程泥漿處理設備將泥漿轉(zhuǎn)化為含水率較低的泥餅和可以重復利用的過濾水，具有自動化、模塊化、環(huán)保等優(yōu)點，徹底實現(xiàn)泥漿減量化、無害化、資源化和循環(huán)利用，取得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，值得大面積推廣，為市政工程的泥漿處理提供參考。

參考文獻

[1]張忠苗.樁基工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]房凱，張忠苗，劉興旺等.工程廢棄泥漿污染及其防治措施研究[J]，巖土工程學報，2011，33（S2）：238-241.

[3]何品晶，邵立明，顧國維等.市政淤泥脫水固化技術(shù)研究[J].中國市政工程，2000（03）：49-52.

[4]何文鋒，鄧美龍，白晨光等.地鐵車站施工廢棄泥漿處理方法[J].施工技術(shù)，2012，41（24）：83-86.

[5]張欽喜，陶韜，王曉杰，翟玉新.鉆孔灌注樁廢棄泥漿處理的試驗研究[J].水利學報，2015，46（S1）：40-45.

作者簡介：孫磊（1994-），男，助理工程師，主要從事軌道交通工程施工，中鐵四局地鐵五號線項目部。

（作者單位：中鐵四局第四工程有限公司）