泥漿固化及其生態(tài)處置技術(shù)在黃瓜嶺水閘地基處理中的應(yīng)用

王瓊 孫秀燕

摘 要：灌注樁在水閘地基除險(xiǎn)加固工程中有著廣泛的應(yīng)用，樁基施工多采用傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁循環(huán)施工工藝，成樁過程中會產(chǎn)生大量廢棄泥漿，不僅會浪費(fèi)大量土地資源，還對周邊環(huán)境造成不良影響。泥漿的減量化處理與生態(tài)處置是一項(xiàng)技術(shù)難題，黃瓜嶺水閘地基處理中采用了配套新型機(jī)械式樁基泥漿分離施工工法，很好地解決了泥漿工程量大、泥漿污染、進(jìn)度受限等問題，效果明顯，可在類似工程中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：泥漿固化；生態(tài)處置技術(shù)；灌注樁；黃瓜嶺水閘

中圖法分類號：TV66；TV223 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

我國經(jīng)濟(jì)正處于持續(xù)健康發(fā)展階段，工程建設(shè)項(xiàng)目逐年增多，很多水利工程基礎(chǔ)需要進(jìn)行加固處理。傳統(tǒng)樁基施工中多以泥漿護(hù)壁的方式來平衡地層側(cè)壓力和地下水壓力，不可避免地產(chǎn)生大量的施工泥漿。傳統(tǒng)泥漿處理方式是將泥漿外運(yùn)，經(jīng)過一段時(shí)間自然晾干，不僅會占用大量土地，還會造成水質(zhì)污染和河道淤塞等環(huán)境問題。因此，需要找到更加高效環(huán)保的泥漿處理技術(shù)，以提高樁基施工泥漿處理效率，減少環(huán)境污染[1]。

1 黃瓜嶺橡膠壩除險(xiǎn)加固工程概況

黃瓜嶺橡膠壩位于山東省無棣縣埕口鎮(zhèn)黃瓜嶺村北，是一座兼顧灌溉、工業(yè)供水、環(huán)境保護(hù)及生態(tài)等綜合功能的中型橡膠壩，主要建筑物級別為3級，其他建筑物級別為4級。加固工程內(nèi)容主要有拆除黃瓜嶺橡膠壩，移址改建9孔攔河閘，閘上、下游河道主槽邊坡護(hù)砌，配套下游消能防沖等設(shè)施以及機(jī)電、觀測等設(shè)施改建等。閘室段及兩岸翼墻、中墩、邊墩底板、上游翼墻底板、下游翼墻底板均采用C35鋼筋混凝土灌注樁對地基進(jìn)行處理，單樁豎向承載力特征值≥1 300 kN，水平承載力特征值≥200 kN。閘址地勢由西南向東北傾斜，攔河閘擬建于現(xiàn)狀河床上，場址區(qū)地勢低平，不存在滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地地層自上而下分為13層，據(jù)調(diào)查，當(dāng)?shù)鼐用穹课莼A(chǔ)埋深為1.0 m，浸沒地下水埋深臨界值為1.2 m。

水閘底板底高程為-5.6～-5.0 m，基礎(chǔ)位于④層砂壤土之上，該土層為液化土層，且地層變化不均，存在不均勻沉降問題，需進(jìn)行處理；其下伏④-1層黏土強(qiáng)度偏低，具有高壓縮性、不均勻沉降問題，也需進(jìn)行相應(yīng)處理。

2 樁基泥漿分離施工工法工藝原理

成樁過程泥漿護(hù)壁循環(huán)進(jìn)入泥漿池，同時(shí)將清水池（或清水罐）水注入泥漿池，調(diào)整泥漿性能，再通過提升泵將泥漿池泥漿壓入濃縮罐進(jìn)行初步分離處理，然后將初步處理后的泥漿與藥劑同步通過管道混合器流入泥漿分離固化設(shè)備，將分離后的清水循環(huán)回到清水池（或清水罐）中，分離后的泥餅直接裝車運(yùn)走，可達(dá)到環(huán)保要求。

3 樁基泥漿分離施工工法特點(diǎn)

樁基泥漿分離施工工法具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是施工成本較低。該工法先進(jìn)行泥漿性能調(diào)整，提升泥漿循環(huán)使用率，從根本上減少泥漿產(chǎn)生量，再利用先進(jìn)配套設(shè)備分離處理泥漿，可不加固化藥劑或少量加固化藥劑，大大節(jié)省固化成本。二是施工效率高、效果好。該工法處理量大，處理泥漿量可達(dá)100 m?/h以上，處理過程中清水可直接隨時(shí)回用或?qū)ν馀欧牛苊馕廴舅w。三是施工環(huán)保。該工法處理污泥，回收率高達(dá)90%，處理后可直接裝車外運(yùn)，不會污染環(huán)境。四是泥餅和水可最大程度地實(shí)現(xiàn)資源化再利用。

4 樁基泥漿分離施工工法的創(chuàng)新應(yīng)用

在城市河道生態(tài)環(huán)保清淤中，依托配套新型機(jī)械式樁基泥漿分離設(shè)備（見圖1），對泥漿進(jìn)行二次分離固化，最大限度實(shí)現(xiàn)泥漿循環(huán)再利用，達(dá)到了文明環(huán)保施工的管理目標(biāo)，最終形成配套新型機(jī)械式樁基泥漿分離施工工法（見圖2）。該工法在無棣黃瓜嶺水閘地基處理項(xiàng)目中再次得到了成功應(yīng)用，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)保社會效益，被評為企業(yè) 2021 年度企業(yè)優(yōu)秀工法，其工法中的關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

結(jié)合工程現(xiàn)場的實(shí)際情況，在施工現(xiàn)場開挖出一個(gè)泥漿儲備池，樁基施工現(xiàn)場的泥漿被輸送到儲備池進(jìn)行進(jìn)一步分離處理。泥漿分離固化設(shè)備采用壓榨式脫水工藝，泥漿經(jīng)過離心式濃縮罐預(yù)脫水后，根據(jù)含水量情況，摻加固化劑與泥漿混合，使泥漿中的泥顆粒迅速凝聚、沉淀。再進(jìn)入到泥漿分離固化設(shè)備，進(jìn)行第二次濾布式重力脫水，在泥耙設(shè)備的導(dǎo)疏和重力作用下，污泥中的水分快速過濾。重力脫水后形成的濃縮污泥，再進(jìn)入到壓濾機(jī)設(shè)備，經(jīng)過若干個(gè)不同直徑的輥筒反復(fù)重力壓榨脫水，最后形成泥餅，可以通過刮刀將泥餅刮落，分離后的泥餅可以直接裝車運(yùn)走，整個(gè)過程環(huán)保無污染，能達(dá)到綠色環(huán)保的要求。

泥漿固化處理中主要控制參數(shù)如下。①泥漿粘度范圍取16～20 Pa.s，pH值控制在6～9，以保證泥漿分離過程中不造成堵管和堵罐；②采用取材經(jīng)濟(jì)、無再次污染的絮凝劑，控制加藥量為聚丙烯酰胺藥0.5～1 g/500ml、生石灰0.8～1.4 g/500ml、粉煤灰1～1.5 g/500ml；③離心式濃縮罐控制轉(zhuǎn)速為1 500～3 000 r/min，一般40～60 d要清理罐底一次；④控制壓濾壓力為0.8～1.3 MPa，壓濾厚度為3～5 cm，固化效果較好。

5 泥漿固化及生態(tài)處理技術(shù)應(yīng)用中的質(zhì)量控制措施

首先，建立工地質(zhì)量監(jiān)督領(lǐng)導(dǎo)小組，實(shí)行質(zhì)量責(zé)任制，并制定一系列的質(zhì)量獎(jiǎng)懲措施，使質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到每個(gè)人[2]；其次，在施工前向作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行技術(shù)交底，內(nèi)容包括灌注樁的施工方案、工藝技術(shù)、操作規(guī)程、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等；再次，由泥漿分離設(shè)備廠家進(jìn)行設(shè)備操作要點(diǎn)講解，進(jìn)行首次泥漿分離的操作；然后，施工中應(yīng)適時(shí)對樁基和泥漿分離進(jìn)行檢測，其中樁基參數(shù)包括傾斜角度、深度、導(dǎo)管埋深、導(dǎo)管氣密性檢驗(yàn)等，泥漿參數(shù)包括濃度、粘度、設(shè)備流暢情況等[3]；最后，離心式分離罐應(yīng)設(shè)置變頻控制和差速調(diào)節(jié)裝置，控制速差穩(wěn)定在 5～30 r/min左右，避免速差造成沉淀物聚集在罐體內(nèi)部或螺旋槳葉上，第一次預(yù)分離后的泥漿顆粒粒徑<5 cm，泥漿含水量<90%。

6 樁基泥漿分離施工工法的應(yīng)用效果分析

6.1 社會效益

該工法的應(yīng)用積極響應(yīng)了建設(shè)單位工期節(jié)點(diǎn)的要求，得到建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致好評。對社會來說，配套新型機(jī)械式泥漿分離機(jī)多功能一體化設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)泥漿清潔、回收重復(fù)利用，減少噪聲污染，對環(huán)境有利；對施工者來說，操作方便快捷，全面提升了樁基施工機(jī)械化、生態(tài)化的水平，改善勞動(dòng)條件，加快施工進(jìn)度，減少物力和勞力；對于設(shè)計(jì)者來說，配套新型機(jī)械式泥漿分離機(jī)占用面積小，增加使用空間，積極發(fā)揮其處理優(yōu)勢，并實(shí)現(xiàn)泥漿固化處理的自動(dòng)化，降低泥漿處置的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境成本，方便大范圍地推廣和應(yīng)用[4]。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用此工法后，每1 m?泥漿采用泥漿分離設(shè)施較傳統(tǒng)泥漿處理工藝可節(jié)約成本9元，項(xiàng)目產(chǎn)生泥漿量約115 000 m?，共計(jì)節(jié)約成本103萬元。

6.3 環(huán)保效益

配套新型機(jī)械式泥漿分離機(jī)多功能一體化設(shè)計(jì)，兼具泥漿清潔、回收重復(fù)利用，泥漿配置和存儲等功能。在施工現(xiàn)場只需開挖一座循環(huán)泥漿池和一座清水池，處理過程中清水可直接隨時(shí)回用或?qū)ν馀欧牛晃廴舅w，大幅提高了泥餅固化效率，減少了藥劑使用量，泥餅和水可最大程度地得到資源化再利用，減少了資源浪費(fèi)，大幅度降低固化成本，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)保社會效益[5]。另外，清場方便且大大減少泥漿池安全風(fēng)險(xiǎn)，符合生態(tài)資源型、環(huán)境友好型技術(shù)發(fā)展理念，徹底解決了項(xiàng)目樁基工程量大、泥漿工程量大、排放困難等問題，環(huán)保高效，有效保護(hù)了馬頰河的生態(tài)環(huán)境。

7 結(jié)語

（1）泥漿固化及其生態(tài)處置技術(shù)的施工有效解決了傳統(tǒng)樁基施工使用大量泥漿池長期沉淀造成的占地問題，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提升了樁基施工的機(jī)械化、生態(tài)化水平，符合生態(tài)資源型、環(huán)境友好型技術(shù)發(fā)展理念。

（2）本工法的運(yùn)用使得泥水分離，資源得到循環(huán)使用，泥餅可二次用于基坑回填，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保的樁基施工生產(chǎn)，改善了現(xiàn)場文明施工環(huán)境，屬于綠色施工技術(shù)，值得在類似工程的地基處理中推廣與運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳剛，楊陽，徐曉輝，等.一種建筑工程樁基廢棄泥漿處理裝置：中國，ZL202020325131.8[P]，2020-11-17.

[2]聶勇，董聰飛，徐莉美.水利工程中的水閘施工技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2014（12）：27-28.

[3]袁俊相.鉆孔灌注樁的施工廢漿處置及再利用工藝研究[J].建筑施工，2018，40（12）：2029-2031.

[4]胡培強(qiáng).泥漿固化處理施工技術(shù)在橋梁樁基工程中的應(yīng)用[J].交通世界，2019（35）：105-106，109.

[5]張欽喜，陶韜，王曉杰，等.鉆孔灌注樁廢棄泥漿處理的試驗(yàn)研究[J].水利學(xué)報(bào)，2015，46（增刊1）：40-45.

Slurry Solidification and Its Ecological Disposal in Foundation Treatment of Huanggualing Sluice

WANG Qiong，SUN Xiuyan

（Changjiang Water Resources and Hydropower Engineering Construction Co.，Ltd.，Wuhan 430048，China）

Abstract：Cast-in-place piles are widely used in the foundation reinforcement of flood sluices. The conventional slurry-supported cycle construction method generates a considerable amount of waste mud during the pile-forming process，resulting in not only the wastage of land resources but also detrimental impacts on the surrounding environment. Reducing the amount of mud and eco-friendly disposal of mud are technical challenges. In the foundation treatment of the Huanggualing sluice，a new mechanical mud-separation construction method was adopted. The method has effectively solved problems such as large mud volume，mud pollution，and limited progress. This technology has shown promising application results and merits promotion in comparable projects.

Key words：slurry solidification；ecological treatment；cast-in-place pile；Huanggualing sluice