建筑樁基施工中的泥漿處理技術

嚴 峰

（福建建工集團有限責任公司福州分公司， 福建 福州 350000）

0 引言

泥漿是一種液體，其中含有一定量的懸浮小顆粒，泥漿具有很強的粘度，長久靜置的情況下也很難分層。在傳統樁基施工中處理泥漿的方法是將其運輸到郊區指定位置的圍堰中，待其自然固化。這種處理方法存在以下幾個問題：①處理效率低，處理成本高；②施工現場環境比較惡劣，經常有污物滲入地下水，污染地下水，導致地下水管堵塞；③在市區運輸泥漿的過程中泥漿易滲漏，污染城市道路，破壞城市環境。因此，需要找到更加高效環保的泥漿處理技術，以提高樁基施工泥漿處理效率，減少環境污染。

1 工程概況

本次研究的工程項目是居住建筑工程，建設用地67676.09m2，建筑總面積142194.68m2。該工程的樁基施工采用鉆孔灌注樁法，并采用總計1100 根樁基，樁基直徑800mm。樁基施工過程中產生的泥漿量與鉆孔深度、鉆孔直徑、鉆孔處理等有直接關系。按照施工設計標準，該工程樁基施工中產生的泥漿量比較大，做好樁基施工中的泥漿處理非常重要。

2 影響樁基施工中泥漿固化處理效果的因素

2.1 泥漿比重

泥漿比重越大，泥漿中的固體含量越高，固化涉及的顆粒就越多。通常樁基泥漿中的水相較少，有助于提升泥漿固化物的強度，減少固化作用所需時間。泥漿比重與泥漿固化后的抗壓強度之間的關系如圖1 所示

圖1 泥漿比重與泥漿固化后抗壓強度的關系

從圖1 可以看出，對于不同的固體材料，在相同摻加量的前提下，泥漿比重越大，泥漿固化后的抗壓強度越大。泥漿比重為1.61g/cm3時，泥漿固化物抗壓強度在28d 內達到0.34MPa，滿足土體常規承載力要求。因為泥漿比重小，泥漿固化物中的固體含量就低，所含自由水就多，在固化劑作用下殘留水份也多。根據水泥原理，水灰比越大，泥漿固化物強度越低，反之水灰比越低，泥漿固化物強度越大。

2.2 溫度變化

一年中的不同時間會有不同的施工條件，并且工程施工現場的地理條件也有所不同。環境溫度的變化會對泥漿固化效果產生直接影響。在不同溫度（10℃、20℃、35℃、40℃及更高溫度）下，泥漿固化物抗壓強度的變化如圖2 所示。

圖2 溫度與泥漿固化物抗壓強度的關系

泥漿固化物抗壓強度與溫度成正比，7d 前泥漿固化物抗壓強度增加最快，之后穩定發展。溫度35℃時， 28d后泥漿固化物抗壓強度增加至0.43MPa，因為水泥反應速率與溫度成正比，溫度越高，粉煤灰活性更強，迅速分解并脫落。水泥，粉煤灰、石灰生成物與泥漿中的固相膠結，但當溫度超過35℃時，泥漿固化物表面產生裂紋，整體結構穩定性下降。

2.3 固化材料摻量

泥漿固化材料的摻加量對泥漿固化物的抗壓強度有直接影響。兩者關系如圖3 所示。

圖3 固化材料摻加量和泥漿固化物抗壓強度的關系

從圖3 可知，在泥漿比重相同的前提下，固化材料摻加量越大，泥漿固化物的抗壓強度越大。泥漿比重較小時，泥漿固化物的抗壓強度隨固體材料摻加量的增加而快速提升；當泥漿比重較大時，固體材料摻加量對泥漿固化物的抗壓強度影響較小。如果對泥漿固化物強度要求不高，出于成本考慮，應通過提升泥漿比重的方式來增加強度，而不是盲目增加固體材料摻加量。

3 樁基施工泥漿固化分離處理施工工藝

3.1 工藝流程

由樁基施工泥漿固化處理新技術原理可知，該工程中所構建的泥漿固化處理系統主要由泥漿泵送系統、泥水分離系統、泥漿處理添加劑配置與輸送系統、渣土處理系統、泥漿廢水處理與收回利用系統等共同組成。在泥漿固化處理過程中，水土分離工藝流程如圖1 所示

該工程樁基施工中，泥漿固化處理施工工藝流程主要包括泥漿泵送，泥漿、水分離，外加劑配置、泥漿運輸、渣土處理、泥漿廢水處理等部分。在泥漿固化過程中，水和泥的分離過程如圖4 所示。

圖4 泥漿固化處理泥水分離工藝流程

3.2 泥漿分離處理

結合工程現場的實際情況對樁基施工中的泥漿進行分離處理。施工現場開挖一個泥漿儲備池，樁基施工現場的泥漿被輸送到儲備池進行進一步分離處理。泥漿直接填埋場會導致泥漿溢出泥漿池，污染環境，因此需要先將泥漿進行絮凝處理，再運送到其他地方使用或處置。根據泥漿儲備池凹槽的幾何形狀計算處理后的泥漿的體積，使用比重計確定泥漿密度，并根據計算出的添加處理劑的量添加絮凝劑，進行攪拌直至形成絮狀泥漿團停，等待一段時間后將上層流體排入最近的排水系統，剩余的沉積物將被直接掩埋，根據天然植物的生長情況觀察土壤污染情況。

泥漿池的大小：上部8m×8m，下部5m×5m，高0.985m，單次可處理10m3泥漿；

泥漿密度：1.21g/cm3;

添加劑種類：陰離子聚丙烯酰胺；

添加劑劑量：1235L。

3.3 泥漿固化處理

結合工程現場的實際情況，樁基施工完成后，泥漿池需要有一定的承載能力。使用施工現場的泥漿池處理施工廢棄的泥漿。通常直接的填埋場會使泥漿池溢出，并污染環境。因此，首先要處理泥漿然后將其掩埋，根據泥漿池的幾何形狀計算要處理的泥漿量，并結合實際情況確定泥漿密度和添加的固化劑的量，配置絮凝劑溶液并將其添加到泥漿池中，然后攪拌機攪拌直至形成絮狀物，浸泡后將上層流體排到最近的排水系統中。排出液體后剩余的沉積物直接埋在地下，使用天然植物觀察土壤污染情況。

泥漿池的大小：上部6m×5m，下部5m×4m，高1.8m，單次可處理16m3泥漿；

泥漿密度：1.19g/cm3;

添加劑種類：陰離子聚丙烯酰胺；

添加劑劑量：1798L。

3.4 樁基施工中泥漿處理施工要點

（1）泵送泥漿。根據泥水分離的原理和要求選擇泵送系統，該系統應配備一個“三通”止回閥，以確保泥漿通過合理的流量和壓力正確地輸送到泥漿池。必須根據泥漿池的有效性確定泥漿流量。如果流量太大，泥漿池分離系統的負載將變大，可能導致堵塞，不利于分離，還會增加泥漿系統的損失。

（2）配置絮凝劑，本研究中使用的PAM 陰離子，一種白色顆粒狀物質，易溶于水，溶解和混合時間通常需半個小時左右才能獲得理想效果，因此，在施工現場為確保絮凝劑完全溶解并正常泵送，必須交替配置至少兩組系統，以混合和泵送絮凝劑。摻加量控制在1.2%-2.5%，即1t 水摻加1.2kg-2.5kg絮凝劑，待其充分溶解和待處理泥漿完全混合。根據泥水分離系統的運行效率和容量以及添加劑作用時間來確定處理泥漿的容量。通常泥漿池的容量大于3m3。

（3）分離泥漿，泥漿通過離心機進行分離處理，在一個方向上高速高效地驅動滾筒和螺桿給料機，然后在差速控制下產生6-35r/min 轉速。基于高速旋轉離心力和絮凝處理后固液之間的密度差，固體顆粒與水快速分離并沉積在滾筒的內壁上。螺旋葉片繼續刮擦沉積的顆粒使其排出。在排渣口分離出的水通過排出口流出，泥漿通過排泄管輸送到處理設備進行清洗。如果處理后的泥漿水含沙量達到標準可以直接排入沉淀池中，否則必須添加絮凝劑進一步處理，直到泥漿水符合要求再排放到沉淀池中。經過處理和加料處理后的剩下的渣土應運至指定地點堆放。

（4）渣土處置。通過泥水分離以及通過排渣口排出的渣土可以通過排渣口直接輸送到指定區域或者排入周圍空地，然后使用挖掘機將渣土堆放到指定地點，零位，分離出的渣土也可以用汽車直接運送到施工場地外。

4 結論

綜上所述，樁基施工產生的泥漿處理不當不僅污染施工現場及其周圍環境，而且在一定程度上影響施工進度、施工安全。因此，在倡導綠色施工、安全施工的當下，建筑工程樁基施工中應該高度重視泥漿的處理，采用有效措施處理樁基施工產生的泥漿，以強化樁基施工安全性，創造良好的建筑工程施工環境，促進我國建筑業健康發展。