鉆孔灌注樁泥漿循環處理方法

鐘仕林 張云 丁靜

鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。隨著科學技術日新月異的發展,鉆孔灌注樁在高層、超高層的建筑物和重型構筑物中被廣泛應用。當然,在我國鉆孔灌注樁設計及施工水平也得到了長足的發展。

但是鉆孔灌注樁使用的泥漿如何處理一直是工程界面臨的一個難題。目前常用的方法是泥漿現場排放和罐裝車外運。如果在施工現場直接將泥漿排放,會造成對周邊環境的污染,用環衛車外運的處理方式,成本較高,外運的泥漿放置也需要占用土地,浪費有限的土地資源。因此,本文以某廠房工程為例提出建立泥漿循環使用的方法來處理現場的泥漿和鉆孔、清洗機具設備的用水問題。

1 工程概況

某廠房工程有直徑800 mm的樁132根,樁長范圍在22 m～27 m之間,初步估算樁孔壓實土方量約為1 300 m3,鉆孔過程中需加水開鉆,泥漿總量接近15 000 m3。

2 泥漿外運處理方案

在場內較低空地處開挖一坑,根據樁位布置情況合理組織開挖溝槽,用于鉆孔泥漿的集中。在場外購地,用于廢棄泥漿的傾倒堆積,然后采用污水罐車外運鉆孔泥漿。

3 場內泥漿循環處理方案

在場內選擇設置泥漿循環系統對泥漿進行處理。泥漿循環系統由容量約3 500 m3的泥漿循環池、沉淀池、循環槽、泥漿泵等設施設備組成,并設有排水、清洗、排廢等設施。泥漿循環槽根據流向設計為1∶200坡度。成孔過程中應經常疏通泥漿循環槽,定期清理泥漿循環池、沉淀池(見圖1,圖2)。泥漿采用明礬進行離析,使水與泥漿分離,上層清水可用于循環鉆孔使用,沉淀的泥漿用石灰進行處理,待泥漿成堆狀時用挖掘機將其挖起,在場內選擇空地進行晾曬,晾曬后可供以后土方回填使用。

4 方案比較

4.1 技術比較

4.1.1 泥漿外運方案

泥漿外運方案技術上簡單方便,不存在較大的技術難點。

4.1.2 泥漿循環處理方案

場內泥漿循環需要合理設計泥漿循環系統,泥漿處理主要利用明礬的凈水能力。

明礬的化學式:KAl(SO4)2·12H2O,它的原理是明礬在水中可以電離出兩種金屬離子:

KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-

而Al3+很容易水解,生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3:

Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+(可逆)

Al(OH)3膠體的吸附能力很強,可以吸附水里懸浮的雜質,并形成沉淀,使水澄清。所以,明礬是一種較好的凈水劑,能夠用于泥漿的凈水處理,起到分離泥漿和清水的作用(見圖3)。但是實際處理泥漿時,明礬,石灰的用量需要經過試驗分析才能最終得到合理的明礬、石灰用量。經過試驗分析,明礬用量為15 kg/m3,石灰用量為20 kg/m3。

經過比較分析,泥漿循環處理方案技術要求比泥漿外運方案更高,但經過努力,能夠實現泥漿的循環處理。

4.2 經濟比較

4.2.1 泥漿外運方案

泥漿外運方案涉及的經費主要包括場地購置費、泥漿運輸費和失地農民社保費。

1)土地購置費。初步計算泥漿量為15 000 m3,按泥漿堆積深度1 m計,需要征地15 000 m3,折合面積22.5畝。按每畝單價30萬元,則堆放泥漿所需土地購置費用為:22.5×30=675萬元。2)泥漿運輸費。暫時考慮罐車運輸距離為30 km,罐車運輸單價為1.1元/(t·km),則泥漿運輸費用為:1.1×30×7 500=24.75萬元 。3)失地農民社保費。按每畝土地2人計算,每人每年社保費按5 000元計,社保費繳費時間按20年計,則失地農民社保費為:

2×22.5×0.5×20=450萬元。

泥漿外運方案所需費用:

675+24.75+450=1 149.75萬元。

4.2.2 泥漿循環處理方案

泥漿循環處理方案涉及的費用主要包括材料費,人工費。

1)材料費。明礬單位用量為15 kg/m3,單價為 0.12萬元/t,明礬總價為:

15×15 000/1 000×0.12=27萬元。

石灰單位用量為20 kg/m3,單價為0.055萬元/t,明礬總價為:

20×15 000/1 000×0.055=16.5萬元。

材料費合計:27+16.5=43.5萬元。

2)人工費。按照西南油氣田造價定額,處理泥漿人工費為260元/m3,則人工費為:15 000×0.026=390萬元。

泥漿循環處理方案所需費用:43.5+390=433.5萬元。

經過比較分析,泥漿循環處理方案明顯低于泥漿外運方案,經濟上更為可行。

4.3 環保比較

4.3.1 泥漿外運方案

1)泥漿外運方案需要征用土地,與國家保護耕地的政策抵觸,深度為1 m的泥漿堆放后,很長時間都不能固化,土地不能用于種植和開發,浪費國家土地資源。2)遇夏天雨季時,可能會造成泥漿外流,對周邊土地資源及水體造成污染。3)采用泥漿外運,需要大量的清水供鉆孔樁使用,消耗大量的水資源。

4.3.2 泥漿循環處理方案

泥漿循環處理后,澄清的水供鉆孔循環使用,節約了水資源。泥漿沉淀后經過固化處理,可供工程使用,也可與腐殖土混合用于種花,既經濟又環保。

經過比較分析,在安全環保方面,泥漿循環處理方案明顯優于泥漿外運方案。

5 結語

經過技術、經濟、環保方面的分析和比較,可看出采用泥漿循環處理方案,節約了鉆孔用水、泥漿處理費用和土地資源,采用該方案進行泥漿處理能夠取得很好的經濟效益和社會效益。

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[2] 王 波.淺析泥漿護壁鉆孔灌注樁后注漿工藝的機理與應用[J].上海地質,2009(2):34-40.

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