水上鋼平臺灌注樁施工泥漿處理方式

◎ 李騰騰 中交四航局第三工程有限公司

1.前言

水上灌注樁施工一般采用搭設鋼平臺沖孔施工的方案。灌注樁施工工藝十分成熟，但由于項目環(huán)保要求越來越嚴格，并且水上鋼平臺施工受限于施工場地和運輸條件，泥漿處理問題成為灌注樁施工過程中一個重要痛點。本文根據陽江LNG項目碼頭配套工程的工程實際對水上鋼平臺灌注樁施工不同的泥漿處理方式進行介紹并對比分析，總結經驗，為類似項目解決問題提供參考。

2.工藝介紹

2.1 工程概況

本工程共建設1個L NG 碼頭和1個工作船碼頭，分別通過引橋與后方連接。引橋采用灌注樁基礎，其中LNG 碼頭引橋共406.9m，共有128 根灌注樁，工作船碼頭橋共107.9m，共有14根灌注樁。灌注樁直徑均為1.2m，樁長24～29m，樁底標高-17.9m～-23.7m，樁頂標高+4.9m～+6.0m。本文以LNG碼頭棧橋灌注樁施工工藝進行介紹。

項目所在地外側有海陵島形成掩護，風浪條件良好。設計高水位：3.51m，設計低水位：0.58m，極端高水位（50年一遇）：4.91m，極端低水位（50年一遇）：-0.36m，百年一遇高水位：5.15m。

圖1 LNG碼頭引橋平面布置圖

LNG 碼頭引橋灌注樁平面布置及典型斷面如圖2、圖3所示。

圖2 LNG碼頭引橋灌注樁平面布置圖

圖3 LNG碼頭引橋灌注樁典型斷面圖

2.2 施工工藝

該項目灌注樁施工采用沖擊鉆成孔施工工藝，沿棧橋方向搭設鋼棧橋作為施工通道，搭設鋼平臺作為沖孔平臺。鋼棧橋寬度6m，每隔150m設置一個會車平臺，沖孔平臺平面尺寸為18m＊4.5m，支棧橋寬度6m，兼做施工通道和施工平臺使用。鋼平臺頂標高為+6.8m。鋼護筒采用直徑1.4m，壁厚10mm鋼管，鋼平臺施工完成后一次性施打至不透水層，鋼護筒高于平臺頂面50cm，為+7.3m。

2.3 泥漿處理方式

本文重點討論兩種泥漿處理的方式。第一種為漿渣混合外運法，在鋼平臺旁搭設臨時鋼制泥漿箱平臺，將6m＊3m＊3m的鋼制泥漿箱置于平臺上，泥漿箱分為沉淀池、泥漿池，泥漿從孔內流出后流入泥漿箱，沉淀后流入泥漿池由泥漿泵反抽回孔內。泥漿池由挖機進行清渣，泥渣及泥漿由運漿車運走。第二種為漿渣分離外運法，將相鄰的鋼護筒以導管連通，用作沉淀池，由泥漿泵將含渣泥漿抽出孔內，經過旋流泥漿分離器，將泥渣濾出，凈漿輸送回孔內或抽至置放于鋼平臺的泥漿箱（6m＊2m＊1.5m）中以進行重復利用。

2.3.1 漿渣混合外運法

泥漿制備、循環(huán)系統(tǒng)由泥漿攪拌機、鋼制泥漿箱（設沉淀池和泥漿池）、泥漿泵等組成。每個平臺外側打設4根鋼管樁，配橫梁，用于承載鋼制泥漿箱。為滿足混凝土澆筑時泥漿箱能夠容納足夠的泥漿，泥漿箱尺寸為6m＊3m＊3m。

如圖7所示，泥漿從孔內流出后流入泥漿箱，沉淀后流入泥漿池由泥漿泵反抽回孔內。泥漿池由挖機進行清渣，泥渣及泥漿由運漿車運走。

圖7 泥漿循環(huán)平面示意圖

每個平臺設備配置見表1。

表1 施工主要機械、設備一覽表

2.3.2 漿渣分離外運法

泥漿制備、循環(huán)分離系統(tǒng)由泥漿攪拌機、沉淀池（相鄰鋼護筒）、鋼制泥漿箱和泥漿分離器等組成。

采用相鄰樁基鋼護筒作為泥漿沉淀池。采用相鄰鋼護筒做泥漿池無需搭設臨時平臺放置泥漿箱，泥漿箱可直接置于鋼平臺上。泥漿箱主要起存放凈漿的作用，對體積要求較小。

泥漿分離器采用SHP-200型號。使用泥漿分離器有利于提高造孔質量和造孔工效、縮短清孔時間、控制泥漿指標、泥漿凈化回收及渣土重復利用，可以降低施工成本、減少卡鉆風險、減少環(huán)境污染。該型號單機的最大泥漿處理量達200m/h，凈化除砂效率可達90%，裝機總功率：15-48kW，碴料篩分能力25-80t/h。

施工過程中配備20m運渣車、運漿車各2輛將廢料運輸到到指定地點統(tǒng)一處理。

施工時由泥漿攪拌機調配泥漿。泥漿調配好后進入泥漿池，送入鉆孔樁內。然后從鉆孔內循環(huán)出來的帶鉆渣的泥漿，流入相鄰樁基鋼護筒。鉆渣的泥漿由泥漿泵抽出，通過泥漿分離器，使?jié){渣分離。鉆渣由挖機集中清理，由運渣車運往儲料坑晾曬，凈化后泥漿回流至鋼護筒泥漿池內，循環(huán)往復。

樁孔樁混凝土澆筑時，泥漿排往相鄰鋼護筒，可直接用于后續(xù)樁基施工，提高泥漿重復利用率，減少泥漿外運。廢棄泥漿由具備泥漿處理資質的專業(yè)單位外運，進行統(tǒng)一處理。

每個平臺設備配置見表2。

表2 施工主要機械、設備一覽表

2.4 廢棄泥漿處理

廢棄泥漿委托經環(huán)保部門批準具備泥漿處理資質的企業(yè)進行外運處理。在鉆孔灌注過程中采用泥漿分離器，將泥漿中的小碎石、砂等固體顆粒物進行分離。分離出的固體廢渣可運至儲料場翻曬后用于回填以重復利用。

圖4 鋼平臺平面布置圖

圖5 鋼平臺立面圖及典型斷面圖

圖6 泥漿箱位置示意圖

泥漿處理公司對廢棄泥漿一般的處理方式為在泥漿水中加入絮凝劑。利用高分子絮凝劑的架橋、網捕、吸附和電性中和等特性，可以破壞泥漿水的穩(wěn)定性，使泥顆粒從水中迅速凝聚、沉降，從而達到泥水分離效果。

圖8 水上泥漿分離循環(huán)系統(tǒng)

3.兩種泥漿處理方式對比分析

如表3所示，從三個方面對上述兩種方案進行對比分析：

表3 兩種泥漿處理方式對比分析表

圖9 SHP-200泥漿分離器

若采用漿渣分離外運法，LNG項目共可減少臨時平臺20個，減少泥漿外運量約4000m。分離后泥渣變廢為寶，不僅無需出運處理，而且可以用作臨時場地回填等。泥渣場內轉運按照場外處理價格一半計算，泥渣共約4000m。采用漿渣分離法相對于漿渣混合外運法可減少成本113萬元。

4.結論

綜上所述，漿渣分離外運法從經濟性、工期和環(huán)境保護上均優(yōu)于漿渣混合外運法。鋼平臺混凝土灌注樁施工中，采用相鄰護筒作為泥漿池和采用泥漿分離器提高泥漿利用率的施工思路值得推廣。