應(yīng)用廂式壓濾機(jī)進(jìn)行樁基廢棄泥漿固化處理

周 莉 閆相明 周星中

1. 廣城建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 溫州 325000；

2. 中廈建設(shè)有限公司 浙江 溫州 325000

在地基土以黏性土、砂土、淤泥和淤泥質(zhì)土為主的我國沿海一帶，廣泛采用濕作業(yè)成孔灌注樁。但是在施工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的泥漿，若不及時(shí)消納，將會(huì)嚴(yán)重污染周邊土壤和環(huán)境，降低現(xiàn)場(chǎng)文明施工程度，甚至?xí)斐晒こ探ㄔO(shè)進(jìn)度停滯及工程質(zhì)量受損等，因此，非常有必要對(duì)廢棄泥漿的處理工藝進(jìn)行探索與優(yōu)化。

目前，泥漿無害化處理方式較為單一，一般采用集中堆放后自然風(fēng)干，局部少量摻外加劑固化，所需時(shí)間長，消納場(chǎng)地占用面積大的問題日益突出，與生態(tài)文明建設(shè)的矛盾日益加劇[1-2]。隨著建筑科技和施工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，泥漿脫水固化工藝[3-6]、快速無害化處理[7]等新技術(shù)日漸成熟。其中，壓濾機(jī)是在化工、制藥領(lǐng)域被用于固液分離的一種常見設(shè)備，經(jīng)過發(fā)展與實(shí)踐，其在樁基工程的泥漿固化領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用[8]。

本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒相關(guān)工藝技術(shù)，提出了一種廂式壓濾機(jī)泥漿固化施工工法。該工法是將經(jīng)過調(diào)和的泥漿送入壓濾機(jī)濾板進(jìn)行封閉加壓，濾布過濾，將固體和液體分離，固體泥餅外運(yùn)消納，清水經(jīng)藥劑處理達(dá)標(biāo)后就近排放至市政管網(wǎng)的一種方法，可以有效解決困擾施工企業(yè)多年的泥漿運(yùn)輸消納問題。

1 工程概況

溫州市甌海區(qū)仙巖街道鳳池村城中村改造安置房建設(shè)項(xiàng)目，地下室開挖深度4 m左右，采用樁基礎(chǔ)（鉆孔灌注樁），鉆孔灌注樁共需施工691根。本工程地層復(fù)雜、樁基數(shù)量較大。為了保證如期完成施工任務(wù)，投入14臺(tái)GPS-15型以上鉆機(jī)進(jìn)行樁基施工。本工程擬采用廂式壓濾機(jī)泥漿固化工法施工，固化泥漿約46 958 m3。

2 工法特點(diǎn)及適用范圍

1）本工法采用廂式壓濾機(jī)進(jìn)行泥漿過濾脫水固化，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、機(jī)械化程度高，易操作，所分離出的泥餅含水率低，且運(yùn)行速度快。具有較好的脫水效果，具備場(chǎng)地條件的項(xiàng)目能大量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)固化處理，減少運(yùn)輸過程的污染，節(jié)約固化時(shí)間。

2）相對(duì)泥漿外運(yùn)，泥餅外運(yùn)處理成本較低，環(huán)境污染小。如溫州城區(qū)泥漿，往往需通過陸運(yùn)及水運(yùn)方式運(yùn)輸至集中消納地點(diǎn)處理，路程較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本較高。采用本工法則大大減少了外運(yùn)的泥漿數(shù)量，道路沿途的滴、灑、漏污染及部門管控投入費(fèi)用也相應(yīng)減少。同時(shí)，基本不用在消納場(chǎng)地再行固化，節(jié)約土地資源，減少生態(tài)環(huán)境污染。

3）分離出的泥土再進(jìn)行無害化處理后，還可深化加工利用。通過一系列技術(shù)改良措施，使廢棄的土方轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度和滲漏性的填方材料；泥餅中的固相物有黏土和石屑，再加入水泥和砂子，配制成黏土水泥砂漿，并進(jìn)一步調(diào)整配方，改善養(yǎng)護(hù)條件，黏土砂漿完全可以滿足一般建筑要求；還有其他各種再利用方法，從而實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

4）排出的清水用于循環(huán)打樁和洗車，節(jié)約工程用水，有利于環(huán)境保護(hù)。

5）本工法是工程建設(shè)中將廢棄泥漿通過專用機(jī)械設(shè)備深度脫水的工藝，適用于建筑工程泥漿護(hù)壁灌注樁泥漿處理、橋梁樁基工程泥漿處理、勘察鉆探泥漿處理、鉆井工程廢棄泥漿的無害化處理等。

3 工藝原理

在泥漿護(hù)壁灌注樁樁基施工過程中，安排適合的場(chǎng)地設(shè)置廂式泥漿壓濾機(jī)（圖1），并配套泥餅堆積外運(yùn)場(chǎng)地，按照施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際泥漿日產(chǎn)量、泥漿日處理消耗量等要求，確定添置設(shè)備的規(guī)模。

圖1 廂式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意

樁基施工過程產(chǎn)生的泥漿集中收集至儲(chǔ)漿池，儲(chǔ)漿池再集中將泥漿輸送至泥漿混合箱，通過加入一定比例的生石灰攪拌混合后，再輸送至廂式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水固化，分離出泥土、其他固態(tài)物和清水。泥土等固化物堆積整理外運(yùn)，清水可循環(huán)用于樁基鉆孔施工。最終達(dá)到節(jié)約用水、泥漿固化外運(yùn)、降低成本的目的。

4 施工工藝流程及操作

廂式壓濾機(jī)泥漿固化工法的施工工藝流程如圖2所示。

圖2 廂式壓濾機(jī)泥漿固化工法施工工藝流程示意

4.1 施工準(zhǔn)備

1）了解工地地勘資料、設(shè)計(jì)圖紙、相關(guān)規(guī)范等文件。

2）編制泥漿固化的專項(xiàng)施工方案，經(jīng)項(xiàng)目部審核、批準(zhǔn)，報(bào)監(jiān)理、業(yè)主批準(zhǔn)實(shí)施。

3）設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，提供詳細(xì)參數(shù)、質(zhì)保資料及人員備案資料等。

4）計(jì)算泥漿量，選擇泥漿池、沉淀池、循環(huán)池布置位置并開挖，泥漿池按照樁基工程1 d完成的樁基成孔體積的3倍計(jì)算，再乘以充盈系數(shù)，通常溫州地區(qū)取1.15。依照此標(biāo)準(zhǔn)可再適當(dāng)放大容量，以便在泥漿排出不及時(shí)的情況下可增加泥漿存儲(chǔ)量，保證施工進(jìn)度。

5）安排泥漿固化設(shè)備設(shè)置場(chǎng)地，進(jìn)行場(chǎng)地平整，設(shè)備基礎(chǔ)按專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙施工，待基礎(chǔ)達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，設(shè)備方可進(jìn)場(chǎng)安裝。

6）廂式壓濾機(jī)安裝完成后進(jìn)行調(diào)試，保證運(yùn)行正常。

4.2 泥漿生成及循環(huán)使用

在施工過程中泥土與水混合產(chǎn)生泥漿，通過泥漿循環(huán)，將樁身及底部泥漿、沉渣攜帶至沉淀池沉淀凈化，使泥漿達(dá)到一定的黏度、密度、含砂率，以滿足樁身護(hù)壁、攜渣、冷卻鉆具、潤滑等施工要求。在滿足現(xiàn)場(chǎng)鉆孔施工所需護(hù)壁泥漿量的基礎(chǔ)上，多余泥漿進(jìn)行固化處理。

4.3 泥漿固化管線布置及匯集

在樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工前，項(xiàng)目部根據(jù)場(chǎng)地環(huán)境及施工部署要求，按照施工方案科學(xué)合理地設(shè)置泥漿固化管線。

樁機(jī)在施工過程中產(chǎn)生的泥漿匯總排放至總泥漿池，可增設(shè)沉淀池用以沉淀沉渣。在總泥漿池架設(shè)泥漿泵，通過直徑至少為150 mm的輸送管連接至泥漿與生石灰匯集池（集水池），采用電磁流量計(jì)控制泥漿輸送量。泥漿與生石灰混合攪拌后，經(jīng)集水池輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行壓榨，產(chǎn)生的清水經(jīng)引流槽排至清水池。清水池再通過清水泵排放至樁機(jī)處循環(huán)施工或用于現(xiàn)場(chǎng)噴灑除塵、車輛沖洗等。

4.4 集水池混合攪拌

泥漿與生石灰混合攪拌，在集水池中進(jìn)行融合。

1）泥漿池通過沉淀過濾后，濃度、密度需滿足固化要求。在濃度過低的情況下，應(yīng)將低濃度泥漿排向循環(huán)池循環(huán)使用，直至滿足固化要求后，再輸送至集水池。

2）工程現(xiàn)場(chǎng)采用30 t容積的生石灰罐，每天可固化泥漿618 m3。經(jīng)流量表測(cè)得每天消耗生石灰3.75 t，每立方米泥漿消耗生石灰6 kg，生石灰與泥漿充分?jǐn)嚢枞诤?，?jīng)過化學(xué)反應(yīng)，可起到吸水板結(jié)的作用。

4.5 廂式壓濾機(jī)泥漿壓榨

4.5.1 進(jìn)料壓榨

廂式壓濾機(jī)過濾部分由按一定次序排列在主梁上的濾板、夾在濾板之間的濾布組成，濾板與濾布相間排列，形成了若干獨(dú)立的過濾單元——濾室。過濾開始時(shí)，料漿在進(jìn)料泵的推動(dòng)下，經(jīng)止推板上的進(jìn)料口進(jìn)入各濾室，并借進(jìn)料泵產(chǎn)生的壓力進(jìn)行過濾。由于濾布的作用，固體留在濾室內(nèi)形成濾餅，濾液由水嘴（明流）或出液閥（暗流）排出。若需洗滌濾餅，可由止推板上的洗滌口通入洗滌水進(jìn)行洗滌；若需要較低含水率的濾餅，同樣可從洗滌口通入壓縮空氣，穿過濾餅層，以帶走濾餅中的部分水分。

4.5.2 清水過濾及泥餅出料

1）通過泥漿壓榨，清水從濾板側(cè)邊水嘴流向設(shè)置好的水槽，水槽再外排至清水池。

2）經(jīng)壓榨固化的泥餅通過人工控制按鈕，以每塊濾板5 s的速度松板卸泥，本工程采用1500型程控液壓廂式壓濾機(jī)，濾室容積為8 m3，每臺(tái)設(shè)備有濾板125塊，一次循環(huán)可固化處理22.5 m3泥漿，用時(shí)1 h，產(chǎn)生7.5 m3泥餅，卸泥時(shí)間需要15 min，泥餅落入下方的泥餅堆放場(chǎng)地，定時(shí)清運(yùn)。

4.6 泥餅及清水處理

1）每日通過現(xiàn)場(chǎng)配備的挖機(jī)收集泥餅并集中堆放，定期通過渣土車清運(yùn)至外場(chǎng)指定地點(diǎn)消納，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，也可用于資源繼續(xù)加工再利用。

2）經(jīng)過6級(jí)處理的清水可排放至清水池，繼續(xù)用于樁基工程循環(huán)施工，也可用于現(xiàn)場(chǎng)道路噴灑除塵、洗清等。含有氫氧化鈣的廢水不能直接用于飲用或土壤農(nóng)業(yè)灌溉等，經(jīng)過藥劑中和處理，并檢測(cè)合格后可排放至市政管網(wǎng)。

3）另外，因黏土中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)2.5%～2.7%，砂巖中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.3%，在樁基鉆進(jìn)施工過程，過濾水如長期循環(huán)使用，會(huì)增加水中堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且在樁基混凝土澆搗過程中，因水泥本身含有KOH、NaOH等堿活性骨料，堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高會(huì)影響樁基混凝土的施工質(zhì)量，使混凝土產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生裂縫，影響耐久性。參照J(rèn)GJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》，工程用水水質(zhì)要求堿質(zhì)量濃度≤1 500 mg/L，堿質(zhì)量濃度檢測(cè)應(yīng)符合GB/T 176—2017《水泥化學(xué)分析方法》中關(guān)于KOH、NaOH測(cè)定的火焰光度計(jì)法的要求。水質(zhì)取樣不少于5 L，再生水應(yīng)在取水管（出水口）終端接取，送至實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，每個(gè)月做1次檢測(cè)。如檢測(cè)水堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，達(dá)不到繼續(xù)循環(huán)使用要求，可加水稀釋，達(dá)到要求后方可投入使用。

5 效益分析

5.1 社會(huì)效益

1）節(jié)能環(huán)保。泥漿固化施工工法減少了泥漿排放量，土方可再生利用，處理后的水可進(jìn)行再循環(huán)施工，節(jié)約了工程用水，很好地保護(hù)了環(huán)境。

2）文明、美觀。泥漿固化施工工法使施工場(chǎng)區(qū)能更好地保持整潔美觀，便于日常場(chǎng)區(qū)清理，避免了以前鉆孔灌注樁樁基施工時(shí)場(chǎng)地泥漿外溢、環(huán)境臟亂的現(xiàn)象，更好地響應(yīng)文明施工的要求。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

現(xiàn)以溫州市甌海區(qū)仙巖街道鳳池村城中村改造安置房項(xiàng)目為例，將廂式壓濾機(jī)泥漿固化后的土方外運(yùn)效益與傳統(tǒng)的泥漿外運(yùn)效益進(jìn)行對(duì)比。

經(jīng)過成本對(duì)比分析，溫州市甌海區(qū)仙巖街道鳳池村城中村改造安置房工程采用了廂式壓濾機(jī)泥漿固化施工工法，與普通泥漿外運(yùn)施工工藝相比，在沒有影響施工效率的前提下，通過施工工藝，在土方外運(yùn)的前提下，省去了泥漿外運(yùn)處理，節(jié)約了相關(guān)費(fèi)用支出共計(jì)109 571元?？梢?，廂式壓濾機(jī)泥漿固化施工工法具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，有很好的推廣前景。

6 結(jié)語

溫州市甌海區(qū)仙巖街道鳳池村城中村改造安置房工程，采用泥漿固化施工工法后，在一定程度上緩解了泥漿外排的壓力，固化后的多余土方可堆放在場(chǎng)地內(nèi)，進(jìn)行覆蓋后臨時(shí)堆放，節(jié)約了成本，保證了施工進(jìn)度，取得了良好的應(yīng)用效果。

在文明施工要求日益趨于嚴(yán)格的當(dāng)下，廂式壓濾機(jī)泥漿固化施工工法為類似有樁基工程的施工項(xiàng)目提供了一種可借鑒的廢棄泥漿處理方法。