福廈客專橋梁鉆渣泥漿處理技術思考

王 靜，應 豐，吳德榆

(中國電建集團 華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

黨的十八大以來，國家對環(huán)境問題越來越重視，提出生態(tài)文明建設、建設綠水青山、堅持人與自然和諧共生等先進理念。鐵路建設項目普遍具有擾動面積大和施工影響范圍廣等特點，如何在保證施工進度及建設質量的同時，堅持與自然和諧共生，是新形勢下急需解決的重要問題，為此，鐵路建設者們不斷探索、積極作為，把新建設理念吸收、消化并逐步貫徹到鐵路建設項目中。福廈客專就是新形勢下較好貫徹這一理念的項目之一，該工程響應國家號召，力爭打造精品工程，提出“精品工程、智能福廈”的實施原則和“八高九建”的建設目標，在工程建設初期，針對橋梁占比大，鉆渣泥漿多且不易干化、易產生水土流失并對周邊環(huán)境產生不利影響等特點，經多方調研比選，在原方案設計基礎上，增選機械分離處理工藝，不僅最大限度地減少了對周邊環(huán)境的破壞，同時做到了變廢為寶，值得同類工程借鑒。

1 項目概況及橋梁樁基施工水土流失特點

1.1 項目概況

福廈客專是福建省在建的第一條時速350 km的高速鐵路，位于福建省沿海地區(qū)，北起福州市，途經莆田、泉州，南至廈門和漳州市。線路北端銜接合福、溫福、向莆鐵路，南端銜接廈深、龍廈鐵路，與東南沿海鐵路福廈段共用一個，既可構建京福廈高速鐵路客運通道，促進福建快速便捷融入全國快速鐵路網，又可構建一條長三角經海峽兩岸至珠三角高標準客運聯(lián)系通道，發(fā)揮沿海高速客運通道承上啟下的作用，對進一步加快沿線社會經濟發(fā)展、促進福建經濟綜合實力邁上新臺階，提升經濟凝聚力和對臺吸引力發(fā)揮重要作用。

客運專線工程建設標準為雙線，電力牽引，設計速度350 km/h。正線全長約277 km，其中：橋梁85座，長約181 km，占比約65%；隧道32座，長約57 km，占比約21%。全線設福州南、福清西、莆田、泉港、泉州南、廈門北、漳州7個車站。施工期間設置取土場、棄土(渣)場、臨時設施等。工程于2017年9月30日全線開工建設，工期5年。工程概算總投資約499億元。

1.2 橋梁樁基施工水土流失特點

工程地處沿海地區(qū)，橋梁架設較多，全線橋梁樁基基礎形式主要為鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁主要施工工藝依次為樁位測量、護筒制作與安裝、固孔、鉆孔、清孔及檢孔、泵送灌注、驗樁，其中鉆孔環(huán)節(jié)是產生水土流失的重要環(huán)節(jié)。橋梁樁基鉆孔過程中會使用大量的工程泥漿，泥漿在發(fā)揮平衡樁孔內外地層壓力和水壓力，保護孔壁，防止坍塌和滲漏作用的同時，兼具排除懸浮鉆渣，清洗孔底等作用，隨泥漿排出的鉆渣呈流塑狀，若隨意散排將可能產生水土流失，對周邊農田、水體水質產生影響，同時可能淤堵河道、影響行洪等。因此，必須對鉆渣泥漿進行處理。

2 目前常見的鉆渣泥漿處理方案

目前，在實際施工過程中，鉆渣泥漿處理方案主要是散排、沉淀池就地固化、沉淀池固化+外運處置、機械分離等四種方案。

2.1 方案一(散排方案)

橋梁鉆渣泥漿的散排處理是最傳統(tǒng)的一種處理方法，主要出現(xiàn)在國家對環(huán)境問題不夠重視的早期和現(xiàn)今施工單位不文明施工情形下，為了施工的方便，將鉆渣泥漿隨意外排。野外施工時，一般就近棄于橋下及周邊，或排入附近溝道、河流、水庫等水體；在城市施工時，一般偷偷排入附近的溝道和河流甚至進入市政管網，給城市防洪帶來隱患。此種方案以犧牲環(huán)境為代價，會造成嚴重的水土流失危害和對周邊環(huán)境的破壞，目前已經嚴令禁止。

2.2 方案二(沉淀池就地固化處理方案)

沉淀池就地固化處理方案是在鉆孔之前，在鉆機附近設置泥漿池和沉淀池，泥漿池主要用于盛放鉆孔所需的泥漿，沉淀池主要用于存放鉆孔排出的鉆渣和泥漿，泥漿池與沉淀池可分開布設，也可合并布設。鉆孔排出的鉆渣泥漿先匯入沉淀池，經初步沉淀后，表面部分泥漿一般再導入泥漿池循環(huán)利用，余下的鉆渣則留在沉淀池中固化。泥漿池和沉淀池一般采用直挖方式，梯形或矩形斷面，池周用開挖土方或裝土編織袋或其他擋護材料圍護，施工結束待鉆渣在沉淀池內固化后進行場平。此種方案是目前野外橋梁施工時最常用的鉆渣處理方案，其特點是沉淀池容量大、占地面積大，鉆渣泥漿易滿溢且干化速度慢，但處理成本低，處理環(huán)節(jié)簡單。

2.3 方案三(沉淀池固化+外運處置方案)

當工程施工場地較小、鉆渣量較多，沉淀池無法容納所有鉆渣泥漿時，可考慮外運處置方案，外運堆放場地可為其他工程的合法場地，如圍墾工程、政府指定的消納場所等，也可是本工程自設的棄土(渣)場地。因鉆渣泥漿可分批外運，沉淀池設置時面積可大大減少，可采用直挖、磚砌、鋼桶等多種形式，鉆渣在沉淀池內稍作固化后，抽入封閉的車輛運至堆放場地。此種方案的特點是沉淀池容量小、占地面積較小、形式多樣，不易產生水土流失且對周邊環(huán)境影響較小，但因鉆渣泥漿呈流塑狀，需密閉車輛才能運輸，運輸費用較高且可能增加棄土堆放場地的防護費用。

2.4 方案四(機械分離方案)

機械分離方案是指用固化離心機或泥漿分離器(站)對鉆渣泥漿進行分離，機械型號不同，處理的效果也不同。有的僅進行簡單脫水，脫水后的鉆渣經中轉場集中收集到一定量后采用封閉的車輛及時外運處理，外運堆放場地可為本工程自設的場地，亦可為其他工程合法場地或政府指定場地；有的可進行土、沙和水分離，分離出的土方和砂料可供工程自身使用，水經沉淀后外排。此方案大大縮短了鉆渣泥漿的干化時間，提高了處理效率，在減少鉆渣泥漿對周邊環(huán)境影響的同時，變廢為寶，但所需固化離心機或泥漿分離器(站)數(shù)量較多，且價格較高，一般在執(zhí)法較嚴的地區(qū)或自身對環(huán)境要求較高的項目上才投入使用，如小型處理設備目前在城區(qū)的地鐵、市政等項目上使用較多，而大型處理設備則較為少見。

經分析，上述四種鉆渣處理方案的特點見表1，工程設計及實際施工過程中可根據(jù)工程自身特點及所處的環(huán)境條件選擇合適的處理方案。

表1 鉆渣泥漿處理方案的特點

3 福廈客專鉆渣泥漿處理方案分析評價

3.1 鉆渣泥漿處理方案

福廈客專的建設者們經充分比選調研，并結合工程實際，在基本保留原設計方案(沉淀池固化+外運處置方案)基礎上，增加了機械分離方案。

本工程沉淀池固化+外運處置方案即鉆渣在沉淀池內稍作固化后，抽入封閉的車輛運至本工程自設的棄土場與其他土石棄渣一并堆存。但據(jù)現(xiàn)場調查，工程實際設置的沉淀池形式與原設計有一定變化，原設計沉淀池采用直挖式，地面以下開挖1.5 m，開挖邊坡取1∶0.5，地面以上高0.5 m，池周用池身開挖的深層土及裝土編織袋圍護；而實際沉淀池防護標準有一定提高，形式也更多樣，采用直挖、磚砌、鋼板等多種形式，斷面有矩形或梯形兩種，池周用護欄圍護并設警示標識。

本工程機械分離方案是鉆渣在沉淀池內稍作固化后，抽入封閉的車輛運至大型泥漿處理站進行處理，處理站分離出的廢土運往橋下覆土平整，分離出的砂石用作臨時工程建筑材料，分離出的水經沉沙池沉淀后外排。

兩種處理方案的特點詳見表1，處理工藝流程如圖1、圖2所示。

3.2 處理方案分析評價

福廈客專位于沿海地區(qū)，沿線征地較為困難，橋下可供布設泥漿池和沉淀池的場地有限，鉆渣泥漿無法全部在沉淀池中固化處理。因此，確需將鉆渣泥漿外運堆置或采取機械分離后處置。

圖1 沉淀池固化+外運堆置方案示意

圖2 機械分離方案示意

經查閱福廈客專水土保持方案和工程后續(xù)設計，工程沿線擬設置一定數(shù)量的棄土(渣)場，且部分棄土渣)場原狀為坑塘，目前棄土(渣)場正在(或已經)辦理征地手續(xù)。因此，將鉆渣泥漿經沉淀池初步固化后運往棄土(渣)場堆置是可行的，且實際施工過程中沉淀池的防護標準有一定提高，形式多樣，值得同類工程借鑒。但采用此方案時需注意運距不可太長、運輸車輛必須封閉，且堆放場地必須提前做好擋護及排水措施。

而對于離棄土(渣)場較遠的橋梁，每隔一定距離集中設置1處大型泥漿處理站進行鉆渣泥漿的機械分離處理更是可行，此種方案在減少水土流失及對周邊環(huán)境影響的同時，變廢為寶，為工程自身所用，效果明顯，目前正在工程全線推廣使用，但也必須采用封閉車輛運輸。

4 結 語

(1)鑒于福廈客專的重要性及沿線所經區(qū)域的環(huán)境敏感性，各施工單位在橋梁鉆孔灌注樁施工過程中，務必文明施工，不得隨意亂排亂棄鉆渣泥漿，以免造成水土流失影響周邊生態(tài)環(huán)境。

(2)經分析，福廈客專鉆渣泥漿處置的沉淀池固化+外運處置方案是可行的，但運距不可太長、運輸車輛必須封閉、堆放場地盡量為坑塘且必須提前做好擋護及排水措施。

(3)從目前運行的效果看，福廈客專對鉆渣泥漿采用機械分離方案處理是可行的，其最大限度地減少了對周邊環(huán)境的破壞，同時部分廢渣為工程自身所用，變廢為寶，可制定標準在全線推廣，同時值得其他工程借鑒。

(4)福廈客專目前正處于工程施工初期，在后續(xù)大規(guī)模施工過程中，為實現(xiàn)與自然的和諧共處，仍需要繼續(xù)探索更先進更適用的鉆渣泥漿處理工藝，同時工程其他施工區(qū)域也需要根據(jù)項目自身的特點、所處的環(huán)境和投資等情況研究更為生態(tài)的施工方法及防護手段，為創(chuàng)建精品工程添磚加瓦。