橋梁鉆孔棄漿壓濾固化處理再利用技術(shù)

李海龍

摘要 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工程建設(shè)逐年增大，工程鉆孔灌注樁施工也產(chǎn)生了大量的廢棄泥漿。為降低廢棄泥漿對周邊環(huán)境造成的不利影響，文章以蘇州市東環(huán)南延快速路二期尹山湖立交工程為依托，現(xiàn)場采用化學(xué)絮凝和機械處理相結(jié)合的方式，將橋梁鉆孔的棄漿進行固化處理，減少廢棄泥漿的外運，并將泥漿利用于路基施工，以便減輕對工程沿線自然景觀、城市濕地公園等環(huán)境敏感區(qū)的不利影響。

關(guān)鍵詞 廢棄泥漿；污染問題；化學(xué)絮凝；機械處理

中圖分類號 TU753.3文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0102-03

0 引言

近年來，隨著工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，公路、市政、鐵路橋梁越來越多，建設(shè)周期越來越短，黨中央把生態(tài)文明建設(shè)納入“五位一體”的總體布局。由于鉆孔樁對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較強，在橋梁施工中得到廣泛應(yīng)用。泥漿的質(zhì)量影響到樁基成孔質(zhì)量及施工進度，常規(guī)采用沉淀池自然沉淀的方法處理，無法滿足施工要求，如果不及時處理或隨意排放，會對周圍環(huán)境產(chǎn)生破壞。為解決以上問題，該文依托蘇州市東環(huán)南延快速路二期尹山湖立交樁基施工，對施工過程中產(chǎn)生三十余萬方的鉆樁廢棄泥漿進行優(yōu)化，研究廢棄泥漿的處理以及提高泥漿重復(fù)利用率，減少泥漿排放對城市周邊環(huán)境的影響，既降低了施工成本，又達到綠色施工和文明施工的要求。

1 棄漿處置方式選擇

棄漿物理處理方法中宜首選壓濾固化的方法，當(dāng)壓濾固化方法實施有困難時，可使用其他物理固化處理方法[1]。

采用化學(xué)固化方式或者物理固化方式時若添加化學(xué)絮凝劑，應(yīng)在實施前對絮凝劑進行檢測，絮凝劑質(zhì)量必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

棄漿處置后，應(yīng)根據(jù)棄漿處理的數(shù)量、成本條件、技術(shù)條件、運輸條件、現(xiàn)場條件等選擇廢棄物去向。應(yīng)首選本段土方利用，當(dāng)條件不滿足時，再選擇農(nóng)業(yè)用土或集中存放。

2 泥漿固化設(shè)備

（1）根據(jù)組成濾室的過濾元件，壓濾機包括板框式壓濾機和廂式壓濾機。

（2）根據(jù)壓緊方式不同，分為千斤頂壓緊式、機械壓緊式、自動保壓壓緊式、自動拉板式和隔膜壓緊式。

（3）根據(jù)濾液的流出方式不同分為明流和暗流。

（4）按濾餅的洗滌需要，劃分為可洗式及不可洗式兩種。工程中最常用的濾餅選不可洗式。

（5）現(xiàn)場根據(jù)泥漿的含水量，濾餅通?？蛇x吹氣式或不吹氣式。工程項目一般選不吹氣式，除非需要很干燥，才選吹氣式。

（6）實際使用過程中，一般根據(jù)使用目的而定，基本為耐高溫的玻璃纖維聚丙烯濾板、耐高溫高壓的鑄鐵球墨鑄鐵濾板。

3 壓濾法泥漿固化

3.1 泥漿生成及循環(huán)使用

（1）鉆孔樁施工過程中通過泥漿池造漿或者孔內(nèi)造漿實現(xiàn)泥漿護壁、攜渣、冷卻鉆具功能，泥漿一般都能實現(xiàn)兩次以上循環(huán)。

（2）鉆孔過程中不間斷加水，導(dǎo)致泥漿數(shù)量加大，在滿足需要的前提下，多余泥漿按照本方案進行固化處理。

3.2 泥漿排放管線布置方案

施工前，應(yīng)科學(xué)合理地設(shè)置泥漿排放管線將泥漿匯總排放至總泥漿池，同時，在總泥漿池架設(shè)泥漿泵，將濃度、密度滿足固化要求的泥漿通過φ150 mm以上的輸送管連接至集漿池，采用電磁流量計控制泥漿輸送量。

3.3 集漿池混合攪拌

（1）泥漿與外加劑（生石灰、絮凝劑等）在集漿池內(nèi)充分融合。

（2）施工現(xiàn)場可根據(jù)要處理泥漿工程數(shù)量，儲存足夠數(shù)量生石灰、絮凝劑等外加劑。

3.4 廂式壓濾機泥漿固化方案

（1）進料壓榨。外加劑（生石灰、絮凝劑等）與泥漿混合攪拌后，輸送至壓濾機進行壓榨，并根據(jù)不同型號的壓濾機做好進料控制[3]。

（2）清水過濾及泥餅出料。泥漿壓榨后，從濾板側(cè)邊水嘴和設(shè)置好的水槽流出清水，并排放至指定的清水池。經(jīng)壓榨固化的泥餅運送到泥餅堆放場地[4]。

3.5 清水及泥餅處理

集中堆放的泥餅定期用渣土車清運至外場指定地點進行廢棄或再利用。

經(jīng)過6級處理的清水可繼續(xù)用于樁基施工。含有氫氧化鈣的廢水經(jīng)過藥劑處理合格后才能排放。

4 試驗項目

4.1 泥漿試驗

（1）泥漿處理前，應(yīng)檢測泥漿的比重、含水率、砂率、黏度等指標(biāo)數(shù)據(jù)，為泥漿處置方案選擇提供基礎(chǔ)。

（2）如果在施工制漿過程中加入了泥漿制漿劑，應(yīng)在泥漿處理前進行有害雜質(zhì)檢測。檢測方法按GB 8978執(zhí)行。

4.2 水

（1）應(yīng)隨機選取壓濾水樣，采集后自然沉降30 min，取上層非沉降部分按GB 3838規(guī)定方法進行水質(zhì)分析，并按GB 8978的方法檢測污染物含量。

（2）固液分離后，排放到地表水系中的水質(zhì)量應(yīng)滿足GB 3838規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

（3）固液分離后，水的pH值應(yīng)在6～9之間，水中污染物濃度不應(yīng)超過GB 8978的要求。

4.3 固化物試驗項目

（1）采用篩分法對烘干脫水后的固化物進行顆粒分析，了解泥漿的顆粒特征，確定土的顆粒級配范圍。可根據(jù)土的顆粒大小，初步確定其工程應(yīng)用范圍。土的顆粒分析按JTG 3430的方法進行。

（2）采用重型擊實法對固化物進行擊實試驗，以測試固化物的最大干密度和最佳含水率。擊實試驗前先將固化物進行烘干處理，然后通過外加水的方法來準(zhǔn)確獲取不同含水率的固化物試樣。將試驗結(jié)果繪成含水率和最大干密度的關(guān)系曲線。擊實試驗方法按JTG 3430的方法進行[5]。

（3）采用液塑限聯(lián)合測定儀測試固化物的液、塑限，采用的試錐質(zhì)量為100 g。按照JTG 3430中T 0118規(guī)定的方法進行試驗。

（4）按JTG 3430中T 0148規(guī)定的方法進行無側(cè)限抗壓強度試驗，并繪制軸向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。

（5）采用JTG 3430中T 0103烘干法對固化后的固化物進行含水率測試。

（6）以14 d齡期的固化物試樣為原料進行加州承載比（CBR）試驗，按JTG 3430的方法制件成型并浸泡96 h進行試驗。

（7）當(dāng)泥漿中添加制漿劑且固化物擬用于農(nóng)業(yè)耕作和環(huán)境處理時，宜按JTG 3430中土的化學(xué)成分和礦物成分的分析方法進行化學(xué)礦物分析。

5 廢棄與再利用

5.1 水的排放與再利用

（1）排入GB 3838中Ⅲ類及以上和GB 3097中二類及以上海域的水，滿足GB 8978中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，可排放至河流、河塘等海域。

（2）排入GB 3838中Ⅳ類、Ⅴ類和GB 3097中三類海域的水，滿足GB 8978中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)，可排放至附近河流、河塘等海域。

（3）排放到設(shè)置有二級污水處理設(shè)施的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的污水，應(yīng)符合GB 8978中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)，可排放于城市排水體系中。如城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)未設(shè)置二級污水排放處理設(shè)施時，污水應(yīng)滿足最低二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）建議將符合GB 3838的水質(zhì)要求，最大限度用于施工拌和用水及養(yǎng)護用水。

（5）當(dāng)排出的水質(zhì)中絮凝劑含量較高時，可重復(fù)利用泥漿固化。

5.2 泥漿、固化物的廢棄

（1）不含有對土壤環(huán)境有害的污染物可就地處理，泥漿就地處理深度≤80 cm，并豎立明顯標(biāo)志。

（2）不含有對環(huán)境有害的固化物在處理前，應(yīng)征求當(dāng)?shù)鼐用窈驼鞴懿块T的意見，且不得對環(huán)境造成影響。

（3）廢棄的固化物表面宜選擇種草、植樹等方式進行綠化處理。

5.3 袋裝充填

（1）固化物裝袋后可以用于圍堰砌筑、水利工程加固處理和防洪沙袋。改良處理后的固化物能夠用于永久工程，如路基填筑、場地回填等。

（2）固化物經(jīng)過處理后還可以用于非浸水重力式擋墻的回填土。

5.4 路基填筑

（1）固化物一般為粉質(zhì)土，用于二級以上公路的路基填筑施工必須進行改良處理。

（2）具有膨脹性的固化物用于路基填筑施工必須經(jīng)過改良處理。

5.5 農(nóng)業(yè)、綠化用土

（1）固化物經(jīng)過金屬含量檢測合格后可以作為農(nóng)業(yè)種植土。

（2）固化物中鎘、汞、砷、鉛、鉻等金屬污染物控制限值見表1。當(dāng)固化物中金屬污染物含量不超過控制限值時，可以用于農(nóng)業(yè)種植。

（3）用于農(nóng)業(yè)種植體的固化產(chǎn)生物周邊做好排水系統(tǒng)，以備與現(xiàn)場排水體系相互融合。

（4）用于綠化工程的固化產(chǎn)生物中的金屬含量超過表3限值時，應(yīng)對土體中金屬對水系環(huán)境影響進行評估。

6 泥漿處理環(huán)境評估

固化措施的可靠性是指經(jīng)壓濾固化處理后，泥漿及固化物對生態(tài)環(huán)境的影響程度，共分4級（見表2）。

6.1 生態(tài)影響

（1）棄漿處理的生態(tài)影響指標(biāo)包括土壤破壞、水體破壞、水土流失及植被破壞等4項二級指標(biāo)。

（2）棄漿處理地土壤破壞、水體破壞、水土流失以及植被破壞等按生態(tài)環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)進行評價（見表3）。

6.2 回收再利用

（1）回收再利用包括固相回收率和液相回收率兩項二級指標(biāo)。

（2）固相回收率是經(jīng)壓濾固液分離后的鉆渣、土石泥沙等被利用的總數(shù)量與可回收的棄漿中固體顆?？偡搅恐?。

（3）液相回收率是經(jīng)壓濾固液分離后的滿足排放或利用水的數(shù)量與分離前計算得出的水的數(shù)量之比。

7 結(jié)論

該文通過對廢棄泥漿壓濾固化處理再利用方法的詳細介紹，可以得到以下結(jié)論：

（1）工程中鉆孔樁施工采用沉淀池沉淀處理周期長、費用高、效果差且污染環(huán)境嚴(yán)重，安全隱患大。

（2）鉆孔樁施工產(chǎn)生的廢棄泥漿采用化學(xué)絮凝及廂式壓濾機處理方法，需要通過試驗確定具體外加劑用量，并對處理后的清水和固化物進行檢測，滿足排放指標(biāo)后方可排放、外棄。

（3）在施工中產(chǎn)生的廢棄泥漿采取廂式壓濾機現(xiàn)場處理裝置，泥漿處理率能達到70%，為鉆孔樁、地下連續(xù)墻等地下工程施工提供了很好的借鑒。

參考文獻

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