新型地連墻泥漿處理工藝的研究與應用

王劍，李　術，趙明時

（1.唐山市國土資源局，河北　唐山　063000；2.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津　300222）

新型地連墻泥漿處理工藝的研究與應用

王劍1，李術2，趙明時2

（1.唐山市國土資源局，河北唐山063000；2.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津300222）

針對地連墻施工中護壁泥漿處理傳統工藝存在不足，提出了對泥漿池結構、回收泥漿處理、槽內泥漿處理及置換等方面進行改進的新工藝，并經具體工程項目驗證，在確保地連墻質量、節能環保、節約成本等方面效果明顯，對類似工程項目具有參考價值。

地連墻；泥漿；除砂；循環；環保

0　引言

近年來，地連墻結構在地鐵站圍護結構、建筑物的地下室、地下商場、地下停車場、建筑的深基礎以及港口板樁碼頭等工程中的應用得到快速發展。

在地連墻施工過程中，泥漿具有非常重要的作用，主要包括以下幾個方面：

1）泥漿具有保證槽壁穩定性和防止槽壁坍塌的作用。

2）泥漿具有懸浮和攜帶泥渣的作用。

3）泥漿具有冷卻和潤滑機具作用。

傳統泥漿處理工藝的某些環節存在很多問題，制約著地連墻的發展，必須進行解決，以增加地連墻結構在各類工程中的使用價值。

1　傳統泥漿處理工藝

1.1泥漿池結構

傳統泥漿池一般采用直接在地面開挖基槽，然后在基槽內砌筑磚墻結構，作為制備和儲存泥漿的場所。由于磚砌結構不具有防水防滲功能，使用過程中，地下水位較高或雨季施工時，地下水或雨水易滲入泥漿，導致泥漿的物理和化學性能發生變化。

在泥漿使用過程中，膨潤土和外加劑等化學成分易通過泥漿池墻體結構滲入周圍土層，不僅造成泥漿損失，還污染周圍土體。

工程結束后，廢棄的泥漿池和槽內大量泥漿大多直接填埋，給后續施工帶來諸多麻煩，且場地處理成本高，造成資源的浪費。

1.2泥漿池除砂方法

傳統泥漿池內的泥漿主要為新制泥漿和回收泥漿，由地連墻槽內回收的泥漿中含泥（砂）量較大，造成泥漿池內泥砂沉淀量大，由于泥漿池本身不具備除砂工藝，導致泥漿池存儲空間減小。為確保施工泥漿量的需求，傳統泥漿工藝一般使用挖掘機將泥漿池內沉渣清除，以增加儲存空間，然后再制備新泥漿。此種方法不僅不能很好地分離泥漿和沉渣，造成大量泥漿浪費，同時新制泥漿效率低，不能保證泥漿供給量，影響地連墻施工的連續性，且清出的泥砂泥漿混合體處理困難，造成環境污染。

1.3槽內泥漿除砂方法

地連墻成槽后必須進行清槽除渣處理，傳統的清槽方法一般采用潛水泥漿泵將槽內的老泥漿全部用新制備泥漿置換的方法，以達到清除槽底沉渣、置換槽內不合格泥漿的目的。此法存在以下問題：

1）由于單幅地連墻的槽孔體積較大，傳統清槽方法需要大量新制泥漿置換槽內不合格泥漿，被置換出的泥漿未得到充分利用，泥漿置換成本高，清槽施工速度慢，造成資源浪費。

2）在地連墻混凝土灌注過程中泥漿中泥砂沉淀量大，混凝土頂面沉渣量可達1.0~1.5 m，造成混凝土灌注困難、混凝土超灌量大、混凝土灌注量不準等問題，增加混凝土的灌注成本。

3）槽內大塊沉渣不易清除，若清槽時大塊泥團未清理干凈，將直接影響地連墻質量，造成地連墻圍護結構漏水或碼頭結構漏水漏砂等。

4）被置換的泥漿大多直接排到臨近海水或泥漿沉淀池，污染環境。

2　新型泥漿處理工藝

新型泥漿處理工藝主要從泥漿池結構、泥漿池內除渣方法、槽內泥漿置換方法3個方面進行改進，以解決傳統泥漿處理工藝在工程應用中的不足。

2.1新型泥漿箱結構

2.1.1結構原理

新型泥漿處理工藝中泥漿箱采用移動式泥漿箱組合體，本結構與自然土體隔離，保證了泥漿的制作、回收、處理都在一個與自然土體隔絕的空間里進行。施工時根據需要配置多個泥漿箱，每個泥漿箱由連通器相連，作為新制泥漿、回收泥漿、混合泥漿的儲存裝置（圖1）。同時每個泥漿箱中安裝2個螺旋攪拌機，起到攪拌、輸送泥漿的作用。

圖1　新型泥漿箱結構示意圖Fig.1　Schematic drawing of structure of new slurry tank

2.1.2工程價值

1）新型泥漿箱解決了地下水或雨水滲入泥漿從而破壞泥漿性能指標的問題。移動式泥漿箱結構由鋼板焊制而成，覆蓋簡單方便，泥漿箱表面及內側做嚴格的除銹防腐處理，具備抗滲性和抗腐蝕性，提高了泥漿的穩定性，確保了泥漿的各項性能指標。

2）鋼制防腐結構有效阻止了泥漿內膨潤土和外加劑等化學成分滲入周圍土體，解決了泥漿損失、污染土體和資源浪費等問題。

3）移動式泥漿箱占地面積小，根據工程需要在施工現場安裝和拆卸，移動運輸方便，便于使用和保管。工程結束后，采用專用泥漿運輸車將廢舊泥漿運至泥漿處理廠處理，解決了直接排放造成污染和浪費的問題。

2.2泥漿箱內除砂方法

2.2.1工作原理

為解決泥漿池沉渣沉淀量大的問題，每套存儲裝置配置1臺泥漿旋流振動除渣器，在螺旋攪拌機作用下，沉淀的泥砂懸浮，再進入除砂器進行土渣分離，達到泥漿除砂凈化的目的。旋流振動除渣器是將振動篩和旋流器相結合，通過旋流和振動功能將泥漿中的砂礫、渣土等清除干凈。

振動篩是在強力振動作用下將泥砂土渣與泥漿分離的設備。振動篩篩孔的大小決定可分離土渣的粒徑，篩孔越小，可分離的比率愈高，一般可清除渣土的粒度d50=0.06 mm，振動篩對各種土質的分離性能見表1。

表1　土渣分離統計表Table 1　Statistical table of soil separation

振動篩是土渣分離的第一道工序，經過振動篩除去泥漿中較大的土渣，泥漿中尚帶有一定數量的細小砂礫。旋流器使泥漿產生旋流，使砂粒在離心力的作用下集聚在旋流器內壁，再依靠自重作用下沉排渣，達到進一步凈化處理的目的。在震動篩和旋流器的作用下，使回收分離后泥漿的含砂量少于4%[1]，為廢舊泥漿的循環利用創造了有利條件。

2.2.2工程價值

1）解決了傳統泥漿池沉渣量大和土渣分離困難的問題。

2）解決了泥漿池存儲空間有限的問題。

泥漿箱可同時作為新制泥漿、回收泥漿、混合泥漿的儲存裝置。

泥漿除渣處理后，在混合泥漿箱里加入經發酵的新鮮泥漿、纖維素或純堿等成分，與回收的泥漿充分拌合，進而改善回收泥漿的性能，達到廢舊泥漿再生處理，檢測合格后又被輸送回地連墻槽段內。此方法可使回收的泥漿循環利用[2]，一次制漿多次使用，在有限的空間里將泥漿量降到最低，解決了泥漿供應量不足的問題，有利于施工的連續性。

2.3新型泥漿工藝的槽內除砂方法

2.3.1工作原理

在新型泥漿處理工藝清槽施工中，首先在槽內泥漿中放置氣舉反循環導管抽漿器，槽內泥漿通過抽漿器和抽漿泵進入槽段處的旋流振動除渣器，經初步除渣處理后的泥漿由泥漿回收管道輸送至移動式泥漿箱進行二次除砂除渣，再進入混合泥漿箱，添加新制泥漿或外加劑進行再生處理，使泥漿恢復原有的性能[3]，再生處理后的泥漿經檢測合格后輸送回地連墻槽段內（圖2），達到泥漿置換、清槽除渣、減小沉渣厚度的目的。

2.3.2工程價值

1）實現了泥漿的循環利用[4]，解決了傳統泥漿置換工藝中新制泥漿需求量大的問題，加快了地連墻清槽施工速度，縮短了抓槽、清槽及混凝土灌注各工序間的銜接時間，提高了地連墻施工的效率。

2）降低了槽內泥漿的含砂量，混凝土灌注過程中泥砂沉淀厚度可控制在0.2~0.5 m之間，有利于混凝土灌注施工，節約了地連墻灌注成本。

3）提高了地連墻接縫質量，避免了地連墻墻體大面積夾泥夾渣問題，地連墻整體質量得到提高，解決了地連墻接縫和墻體大面積漏砂、漏水的問題。

4）槽內泥漿質量的提高，改善了泥漿護壁效果，降低了向周圍土體的滲透性。同時，槽內泥漿經再生處理能夠繼續使用，避免了任意排放、水土污染等環境問題。

3　工程應用

新型地連墻泥漿處理工藝已經在多個工程中得到應用，通過對泥漿成本、混凝土成本、地連墻維修成本等方面的統計分析，體現了良好的施工效果和經濟效果。表2、表3為使用新型地連墻泥漿處理工藝工程與使用傳統泥漿處理工藝工程的成本對比。

表2　泥漿成本對比Table 2　Comparison of costs of slurry

表3　混凝土成本對比與碼頭維修成本對比Table 3　Comparison of costs of concrete and comparison of maintenance cost

4　結語

本套地連墻泥漿處理工藝針對傳統泥漿處理工藝中的不足，從節能、環保、經濟三個方面進行研究與分析，經過對傳統泥漿池結構、泥漿池清渣、槽內泥漿置換及泥漿處理等方面進行改進，在提高地連墻質量、節約成本、環境保護等方面具有重要意義。

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Research and application of a new type of slurry process in concrete-diaphragm-wall construction

WANG Jian1，LI Shu2，ZHAO Ming-shi2
（1.Tangshan Municipal Bureau of Land and Resources,Tangshan,Hebei 063000,China; 2.CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222,China）

Through the research on slurry process in concrete-diaphragm-wall construction,new technological process was proposed to improve the structure of the mud pool，process and disposal of recovered slurry,and the disposal and replacement of waste mud,which has been verified and proved in actual projects and showed significant improvement in ensuring the quality of the continuous diaphragm walls，energy saving and environmental protection，and cutting down the construction cost，providing valuable reference for similar projects.

concrete-diaphragm-wall;slurry;de-gritting;recycling;environmental protection

U655.544.6

A

2095-7874（2016）05-0017-04

10.7640/zggwjs201605005

2016-01-15

王劍（1983— ），男，河北唐山市人，碩士，船舶與海洋結構物設計制造專業。E-mail：tb7082002@163.com