沖孔灌注樁與泥漿分離組合施工技術(shù)研究

鄧忠平/DENG Zhong-ping

（中建二局第二建筑工程有限公司，江蘇 南京 210000）

在傳統(tǒng)的沖孔灌注樁施工過(guò)程中，其工藝為泥漿護(hù)壁，產(chǎn)生泥漿較多。在城區(qū)范圍內(nèi)施工，泥漿往外運(yùn)輸費(fèi)用巨大，特別是在早期施工場(chǎng)地受限的情況下，泥漿池的砌筑和使用占用面積大，產(chǎn)生的泥漿外運(yùn)成本高，泥漿不處理將造成無(wú)工作面等現(xiàn)象。工程施工中，將成孔（槽）過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄泥漿有組織排入此污水池中，通過(guò)泥漿分離器的處理，將泥漿分解為污水和固態(tài)土。從而解決了廢棄泥漿的運(yùn)輸問(wèn)題，且對(duì)環(huán)境影響小，綠色環(huán)保等特點(diǎn)，符合建筑業(yè)綠色節(jié)能發(fā)展新理念。

1 工程概況

慶元縣翡翠公館小區(qū)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目位于浙江省麗水市慶元縣，本工程由綜合樓、1#～15#樓、地下車(chē)庫(kù)等組成?？傉嫉孛娣e35274m2，總建筑面積8.6 萬(wàn)m2，地下室一層建筑面積24248m2。設(shè)計(jì)單位根據(jù)地勘報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察，現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)多為雜填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，考慮采用旋挖機(jī)進(jìn)行施工，容易造成塌孔，最終選用沖孔灌注樁進(jìn)行基礎(chǔ)施工。共需施工沖孔灌注樁1210 根，樁長(zhǎng)平均約13m。

沖孔灌注樁施工工藝為泥漿護(hù)壁，必然會(huì)造成大量的廢棄泥漿。泥漿將占用大量的場(chǎng)地進(jìn)行沉淀過(guò)濾，通過(guò)晾曬成為固態(tài)泥土方可運(yùn)輸，等待時(shí)間長(zhǎng)。如何運(yùn)輸處理泥漿，成了首要解決的問(wèn)題。通過(guò)使用泥漿分離器，利用泥漿泵將污泥抽到罐體內(nèi)，然后向罐體內(nèi)加入一定比例的絮凝劑，使其充分混合后，經(jīng)過(guò)沉淀，泥漿中大顆粒在重力作用下沉降入池底錐形污泥斗中，而澄清水則從池上端周?chē)囊缌餮咧信懦?，?shí)現(xiàn)污泥的初步分離。該設(shè)備主要由進(jìn)料系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、攪拌混合沉淀系統(tǒng)、出料系統(tǒng)等。

如圖1 所示，污水泵將現(xiàn)場(chǎng)蓄漿池中的泥漿抽入初篩池，通過(guò)振動(dòng)篩選后大于2.5mm 的粗顆粒將直接排到二次沉淀池中，小于2.5mm 的細(xì)粒將進(jìn)入蓄漿池，通過(guò)反洗導(dǎo)管，旋轉(zhuǎn)分離后，粗粒將進(jìn)行沉淀至二篩池，再次排至二次沉淀池，分離出的水經(jīng)過(guò)采集試驗(yàn)，將達(dá)到可排放標(biāo)準(zhǔn)的泥水，直接排至排污管網(wǎng)內(nèi)。將不達(dá)標(biāo)的泥水下沉至內(nèi)循環(huán)裝置，通過(guò)儲(chǔ)存箱進(jìn)行加入絮凝劑攪拌，再通過(guò)主機(jī)渣漿泵進(jìn)行循環(huán)。

圖1 泥漿處理設(shè)備原理示意圖

2 工藝特點(diǎn)

1）利用了泥漿分離器上的旋流器將泥漿中的固體顆粒分離出來(lái)，余下無(wú)固體顆粒的泥漿能進(jìn)行循環(huán)利用。

2）減少了泥漿外運(yùn)的成本，也對(duì)環(huán)境起到的保護(hù)作用，同時(shí)脫水的顆粒也可以作為回填材料使用，大大節(jié)約了施工成本。

3 工藝流程與施工要點(diǎn)

工藝流程為：測(cè)量放線→泥漿池的砌筑→泥漿稠度的調(diào)制→沖孔灌注樁鉆孔護(hù)壁→廢棄泥漿的收集→泥漿進(jìn)入泥漿分離器→加藥→混合沉淀→污水排除、出料。

3.1 測(cè)量放線及砌筑泥漿池

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在現(xiàn)場(chǎng)放出實(shí)際樁位點(diǎn)及泥漿池、污泥池，污泥排入口等位置。計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)泥漿需求量，砌筑泥漿池。

3.2 泥漿稠度的調(diào)制

1）選料原則 造漿能力強(qiáng)，粘稠度較大，成本低的材料，就地取材為宜，比如黏土。

2）制漿黏土的指標(biāo)要求 ①膠體率不低于96%；②砂率不大于3%；③造漿能力不低于2.8L/kg，另外塑性指數(shù)不宜大于20。

3）黏土數(shù)量籌備 按單根樁總?cè)莘e計(jì)算出總的泥漿需求量，考慮擴(kuò)孔系數(shù)，加上損耗率（按5%考慮），然后根據(jù)黏土造漿率進(jìn)行籌備。

4）泥漿的拌制 采用砂漿拌和機(jī)拌和時(shí)，可先在拌和機(jī)中加適量的水，開(kāi)動(dòng)拌和機(jī)，再加適量浸泡好的黏土進(jìn)行拌制。

5）泥漿稠度的控制 應(yīng)根據(jù)地勘報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際取孔進(jìn)行土質(zhì)及地層的情況，從而確定泥漿稠度，另外泥漿稠度應(yīng)先進(jìn)行試配，發(fā)現(xiàn)稠度達(dá)不到護(hù)壁要求，需及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.3 沖孔灌注樁鉆孔護(hù)壁

1）安裝沖擊鉆機(jī)并準(zhǔn)備：支撐三腳架并固定卷?yè)P(yáng)機(jī)，將卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝好適配的鋼絲繩進(jìn)行固定連接：鋼絲繩通過(guò)定滑輪纏繞在三腳架上，下端與沖錘進(jìn)行連接。為保障鋼絲繩的使用壽命，在彎曲部分安裝U 型槽護(hù)鐵，另外在鋼絲繩末端用4 個(gè)卡扣進(jìn)行固定，注意前3 個(gè)受力卡扣間距為6倍鋼絲繩直徑，最后1 個(gè)卡扣為保護(hù)卡扣，與倒數(shù)第二個(gè)卡扣的間距不小于500mm，受力卡扣方向與主繩方向一致。

2）根據(jù)樁位點(diǎn)埋設(shè)護(hù)筒。將樁位點(diǎn)確定后，用挖機(jī)進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)。護(hù)筒長(zhǎng)度不小于3m，要求護(hù)筒口至少高出地面500mm 以上，并保持孔內(nèi)水位高于孔外水位，使孔內(nèi)水有正壓力，利于保護(hù)孔壁不坍。

3）用鋼絲繩式鉆機(jī)選取合適的錘重（本項(xiàng)目根據(jù)土質(zhì)和設(shè)計(jì)深度采用約6t 的錘）進(jìn)行沖錘。①開(kāi)孔：在開(kāi)孔階段沖錘進(jìn)度不宜太快，注意控制臺(tái)班進(jìn)尺，在1m 以?xún)?nèi)應(yīng)進(jìn)行“低落密錘”，這樣產(chǎn)生的沖擊力小，使孔壁逐漸受水平力的擠壓而密實(shí)，此時(shí)如果沖擊過(guò)猛，進(jìn)度太快，孔壁不能較好地形成，就會(huì)引起坍孔，所以在開(kāi)孔階段要嚴(yán)格控制沖錘進(jìn)度，此后進(jìn)入正常沖孔，就不容易產(chǎn)生孔口部位的坍孔；②正常沖孔：經(jīng)過(guò)開(kāi)孔階段之后，即開(kāi)始正常沖孔，為加快速度，提錘高度可增至2～2.5m 以上，泥漿濃度相應(yīng)降低，大致在1.5以下。在正常情況下，沖孔進(jìn)尺每臺(tái)班為1～1.5m，根據(jù)地質(zhì)土層而定；③沖打巖層或孤石：巖層表面大多是高低不平，或?yàn)閮A斜面，因此在沖孔剛進(jìn)到巖層時(shí)，最容易產(chǎn)生偏孔，所以在沖孔接觸巖層時(shí)，通常是向孔底拋擲直徑20～30cm 的片石，將巖層斜面和高低不平之處嵌補(bǔ)填平，然后進(jìn)行繃緊繩子低錘快打，造成一個(gè)較緊密的平臺(tái)，承托沖錘，均勻受力，防止偏孔，遇到孤石處理方法和巖層一樣，但要注意巖層傾斜的一個(gè)測(cè)量工作，沖進(jìn)巖層后，可適當(dāng)降低泥漿濃度，控制在1.3左右，以減少阻力和粘錘的毛病，但不能太小，否則石渣浮不上來(lái)，掏渣困難。

4）清孔并檢查成孔質(zhì)量：首先進(jìn)行成孔深度的確認(rèn)，是否達(dá)到設(shè)計(jì)深度，另外在沖孔過(guò)程中被沖碎的石渣，一部分和泥漿擠入孔壁空隙之中，大部分靠掏渣筒清除出外。在正常沖孔階段，掏渣要及時(shí)，不然阻力太大，不利于沖擊。一般每臺(tái)班掏渣一次，每次掏出石渣泥漿4～5 桶為宜，但在掏渣的同時(shí)要注意兩點(diǎn)：①及時(shí)向孔內(nèi)加水，保持孔內(nèi)水位必須的高度，以免水壓降低而坍孔；②掏完石渣之后，應(yīng)即向孔內(nèi)加添護(hù)壁料，恢復(fù)泥漿正常濃度。如此循環(huán)更換，可以保證沖孔順利進(jìn)展。至于沖進(jìn)巖層以后，一般也是每臺(tái)班掏渣一次，每次掏出的渣漿6～8 桶。

沖孔灌注樁進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖層方可終孔，如圖2 所示。

圖2 沖孔灌注樁終孔條件

3.4 廢棄泥漿的收集處理

1）按污泥排出通道，將沖孔灌注樁中污泥有序的排入污泥池。

2）污泥從污水池通過(guò)泥漿泵的作用，被輸送到泥漿分離器中，在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)變頻泥漿泵控制污泥量的大小，均勻的進(jìn)料到中心料筒中。

3）利用加藥系統(tǒng)使絮凝劑加水溶解后，加入到中心料筒的污泥當(dāng)中，起到了促使污泥的絮凝抱團(tuán)的作用。

4）在污泥中添加了足量的藥劑后，攪拌系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)污泥進(jìn)行攪拌，使其充分混合，并經(jīng)過(guò)緩流、絮凝等一系列的作用后，泥漿中的部分水分離了出來(lái)，從上部的溢流口排除，而增稠的泥漿則沉入底部錐形污泥斗中。

5）增稠的泥漿則沉入到底部錐形污泥斗中后，底流自罐體底部的出料口排出，再通過(guò)其余如壓濾機(jī)等設(shè)備進(jìn)行干排、固化處理。污水通過(guò)沉淀池多級(jí)沉淀后直接排入污水井道內(nèi)。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品的原件、配件、零部件等均進(jìn)行驗(yàn)收：①認(rèn)真檢查機(jī)械設(shè)備（泥漿分離器）的性能是否完好、生產(chǎn)合格證、出場(chǎng)檢驗(yàn)報(bào)告書(shū)、產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)等均應(yīng)驗(yàn)收合格，不準(zhǔn)將帶病殘缺的機(jī)械投放到施工現(xiàn)場(chǎng)；②對(duì)泥漿儲(chǔ)存罐的驗(yàn)收：生產(chǎn)合格證、出場(chǎng)檢驗(yàn)報(bào)告書(shū)、產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)等均應(yīng)驗(yàn)收合格；③其他構(gòu)配件、零部件的驗(yàn)收。

4.2 質(zhì)量保證措施

1）機(jī)械設(shè)備必須持證上崗，機(jī)械設(shè)備實(shí)行定人、定機(jī)、定崗制度，作業(yè)人員必須進(jìn)行定期體檢，并按規(guī)定經(jīng)過(guò)安全技術(shù)培訓(xùn)，取得操作證后，方可獨(dú)立作業(yè)。

2）土質(zhì)情況、土壤含水量、土石比等對(duì)應(yīng)土質(zhì)選用藥水的品種，藥水備用完備。

3）經(jīng)試驗(yàn)室試配做出如下合理配比，采用砂、石含水率測(cè)試儀隨時(shí)測(cè)定砂、石含水率，并根據(jù)含水率不同及時(shí)調(diào)整加藥水量，項(xiàng)目可派專(zhuān)人抽查測(cè)量土壤中含水率。特別注意天氣情況。

4）污泥池容量應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際泥漿的日常產(chǎn)生量及雨天山水的匯入量。

5）應(yīng)滿(mǎn)足泥漿分離量，且需考慮雨天因素。

6）經(jīng)過(guò)污水池的沉淀及沉淀池的五級(jí)沉淀，直接可排入市政排污管道內(nèi)。

7）可進(jìn)行原狀土的回填；便于運(yùn)輸，運(yùn)輸成本和干土、石方等一樣。

5 結(jié)語(yǔ)

沖孔灌注樁適用于對(duì)鄰近建筑物及周?chē)h(huán)境要求較高的環(huán)境，其對(duì)土質(zhì)要求較低，樁長(zhǎng)和直徑變化較方便，使用靈活，成樁效率高。但由于其自身工藝原因，成樁過(guò)程中需大量泥漿護(hù)壁，從而產(chǎn)生泥漿較多。應(yīng)環(huán)保要求，泥漿處理是個(gè)難點(diǎn)。

泥漿分離技術(shù)正好可以解決泥漿處理問(wèn)題，將液態(tài)的泥漿一部分進(jìn)行固化，一部分經(jīng)過(guò)處理后成為可排放污水，直接排放到市政污水管網(wǎng)中。從根源上解決了液態(tài)泥漿的運(yùn)輸問(wèn)題，節(jié)能環(huán)保，使得沖孔灌注樁能更好地發(fā)揮其作用，在今后的泥漿護(hù)壁成孔的各類(lèi)樁基工程中具有很大發(fā)展前景。