鄭 超 王健青 李奉南 吳恒博

中建八局第三建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210046

1 廢棄泥漿處理的必要性

在基礎(chǔ)工程施工過程中會產(chǎn)生大量泥漿，若處理方法不當(dāng)，會產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。泥漿中含有大量水，若不進(jìn)行回收處理，會浪費(fèi)大量水資源，未經(jīng)處理的泥漿流入河流，會污染地表、地下水或損壞市政設(shè)施。目前蘇州航運(yùn)管控力度加強(qiáng)，航道運(yùn)輸泥漿困難。車運(yùn)方式受交管部門限制，車流高峰期基本無法滿足泥漿外運(yùn)需求。若采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，分離出的水分和回收的干泥漿可以循環(huán)使用，對節(jié)約水資源、減少環(huán)境污染、節(jié)約成本并提高施工效率具有重要意義。因此，采取有效的泥漿固化措施是非常有必要的[1-5]。

2 工程概況

2.1 工程建設(shè)概況

蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院總院二期工程位于蘇州市姑蘇區(qū)，東起于齊溪街，西止于江蓮路，平海路（錦蓮河）以南，平瀧路以北。本工程分為東區(qū)和西區(qū)，中間為在運(yùn)營的蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院一期。本工程樁基主要為鉆孔灌注樁，樁徑多為700 mm，樁長多為41.5 m，總計4 468根。

2.2 鉆孔灌注樁施工難點(diǎn)

工期緊張，場地?fù)頂D。東區(qū)樁基施工工期149 d，西區(qū)樁基施工工期60 d，在此時間內(nèi)完成4 668根鉆孔灌注樁的同時，現(xiàn)場還要安排雙軸攪拌樁、三軸攪拌樁、高壓旋噴樁、拉森鋼板樁的施工。周轉(zhuǎn)空間狹小，協(xié)調(diào)困難。

廢棄泥漿的產(chǎn)量很大，處理困難，且當(dāng)?shù)亟涤觐l繁，地下水位較高，泥漿含水量普遍偏大。

工程現(xiàn)場位于蘇州市姑蘇區(qū)中心，鄰近河流和蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院一期，對環(huán)境保護(hù)要求極高，泥漿處理不當(dāng)會導(dǎo)致難以挽回的污染。

3 傳統(tǒng)的泥漿處理方式

傳統(tǒng)的泥漿處理方式大致分為以下2種：第1種為運(yùn)輸出場后在指定的地點(diǎn)排放、堆積，自然靜置干化處理。這種方法對環(huán)境破壞最大。第2種方法可以將廢棄泥漿注入特定地層中，但要注意避免對土層和地下水的污染，而且泥漿中有害物質(zhì)的降解仍需很長時間，成本偏高。除此之外，傳統(tǒng)泥漿處理方式采用車運(yùn)或船運(yùn)，還會受到交管、航運(yùn)限制。傳統(tǒng)泥漿處理方式?jīng)]有從根本上解決泥漿污染問題，只是對污染進(jìn)行了轉(zhuǎn)移，且受到諸多因素的限制，明顯無法達(dá)到理想效果。

采取大方量泥漿外運(yùn)的處理辦法難以達(dá)到理想效果，因此施工現(xiàn)場為防止泥漿池外溢，經(jīng)常采取增設(shè)泥漿池、外擴(kuò)泥漿池、加高泥漿池圍壩等臨時措施。這類方法會增加施工措施費(fèi)用，且一旦泥漿池外溢，泥漿流入施工場地，處理難度大，費(fèi)用高，且易產(chǎn)生窩工現(xiàn)象，影響工期，增加成本。

這些原始、低效率的處理方法，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長的泥漿處理需要，并且政府管控和環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，泥漿處置成本將進(jìn)一步上升，成為困擾工程正常施工的難題。因此尋找新的泥漿處理方式，立足長遠(yuǎn)，成為現(xiàn)實(shí)的需要。

4 泥水分離和泥漿再利用

4.1 建筑泥漿的特點(diǎn)

泥漿是一種水中含有一定量的微細(xì)泥顆粒的懸浮液體，一般有如下特性：

1）外觀呈土黃色，均勻有黏性，長時間靜止不分層；相對密度為1.20～1.46（其中黃砂相對密度1.6），含泥量20%～30%，pH為6～7。

2）建筑泥漿的組成成分以無機(jī)物為主，主要包括水分、黏性土顆粒、粉砂等，其化學(xué)成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等礦物質(zhì)，還有少量氮、磷的化合物和有機(jī)化合物以及重金屬。其主要特征表現(xiàn)在：無機(jī)物含量大，成分較為固定，含水率低，相對密度較市政污泥大，快速沉淀困難；建筑泥漿中含有的固體顆粒粒徑較小，外觀一般呈黏稠流體或半流體狀態(tài)，色度大，顆粒細(xì)小，級配差，形成的膠體穩(wěn)定性較好，難以自然沉淀分離；建筑廢棄泥漿的化學(xué)成分與土壤類似，若處理不當(dāng)，形成的溶膠懸浮體混合液將對環(huán)境造成威脅。

4.2 泥漿壓濾分離技術(shù)

4.2.1 壓濾機(jī)的組成結(jié)構(gòu)

泥漿壓濾設(shè)備主要由主機(jī)部分（機(jī)架部分、濾室部分）、濾板移動裝置、液壓部分及電氣控制部分組成。結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)組成簡圖

機(jī)架系統(tǒng)是機(jī)構(gòu)的主體受力結(jié)構(gòu)，包括油缸、主梁、壓緊板等，需較高的強(qiáng)度和韌性以滿足受力要求。濾室部分是主要功能部分，由耐磨性好的鋼制濾板和透水性好的濾布組成，泥漿在其中被壓榨，水通過水嘴和濾布流出，泥餅留在濾板之間。濾板移動裝置與液壓部分相配合，為濾板壓榨泥漿提供壓力，并實(shí)現(xiàn)濾板在導(dǎo)軌中的自由移動。壓濾機(jī)液壓電氣控制部分如圖2所示，施工現(xiàn)場照片如圖3所示。

圖2 壓濾機(jī)液壓電氣控制部分

圖3 現(xiàn)場照片

4.2.2 壓濾機(jī)的工作原理

壓濾分離原理為先用濾布進(jìn)行過濾，再物理擠壓。

廢棄泥漿集中注入廢漿池后，將需處理的廢棄泥漿從廢漿池通過管道泵送至儲漿桶，在儲漿桶中加添加絮凝劑并充分?jǐn)嚢?，進(jìn)行絮凝處理。絮凝處理后泥漿經(jīng)進(jìn)料孔進(jìn)入濾室內(nèi)，準(zhǔn)備進(jìn)行壓濾處理。

液壓缸活塞壓緊濾板，將幾十對濾板夾在止推板和壓緊板之間，濾板之間是承受壓力的泥漿。使用液壓缸活塞持續(xù)加壓，達(dá)到液壓工作壓力后持續(xù)進(jìn)行壓濾作業(yè)，此時泥漿中的水可以從濾布中流下，濾布和濾板中的泥漿含水量不斷下降。

壓濾過程中，止推板及壓緊板上部左右兩孔可注入洗滌水沖洗濾渣，并吹入壓縮氣體吹干濾餅，進(jìn)一步減少泥餅的含水率。濾板下方左右兩孔為濾液排出孔，下側(cè)面裝有旋塞，將濾液輸出至儲液盤，后經(jīng)清水管進(jìn)入清水池。

壓濾作業(yè)完成后，拉板小車逐個拉開濾板，使每對濾板之間形成的干泥餅逐個落入下部的干泥堆或皮帶輸送機(jī)，經(jīng)小推車或皮帶傳送落入尾部渣土坑。往復(fù)循環(huán)此過程。濾板及濾室如圖4所示，壓濾得到的干泥餅如圖5所示，壓濾分離泥水循環(huán)的建立如圖6所示。

圖4 濾板及濾室

圖5 壓濾得到的干泥餅

圖6 壓濾分離泥水循環(huán)的建立

4.2.3 壓濾分離的特點(diǎn)

泥漿的壓濾無需對泥漿進(jìn)行過多預(yù)處理，特別是無需進(jìn)行耗時長、占用場地大的沉淀工序，可以隨時開始或結(jié)束對泥漿的處理，處理時間靈活，而且處理效率較高。傳統(tǒng)的處理方式需要經(jīng)過幾天的沉淀預(yù)處理，在占地面積和處理成本上均不如進(jìn)行壓濾分離的方法。

本做法所需機(jī)械設(shè)備在市場上有成熟的供應(yīng)和維護(hù)渠道，設(shè)備整合為一體，自動化程度很高，只需幾人即可對整套機(jī)械進(jìn)行操作，節(jié)省了人力資源，而且為現(xiàn)場管理減輕了負(fù)擔(dān)。壓濾分離所得的水和干泥餅均可重復(fù)利用，可實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目標(biāo)。結(jié)合以上原因，本工程最終選用了泥漿壓濾分離技術(shù)。

4.3 泥漿離心分離技術(shù)

4.3.1 離心分離工藝的組成結(jié)構(gòu)

整套處理流程需經(jīng)過振動篩、中轉(zhuǎn)箱、離心設(shè)備等。

振動篩對泥漿進(jìn)行初步處理，對待處理的泥漿進(jìn)行初步篩分，去除較大的砂性顆粒。中轉(zhuǎn)箱用于混合絮凝劑和廢泥漿，離心設(shè)備可實(shí)現(xiàn)泥水的最終分離。

4.3.2 離心分離的原理

本離心分離技術(shù)需要經(jīng)過振動、絮凝和離心3個步驟分別去除較大、較小的砂礫和細(xì)小的黏粒。

待處理的廢棄泥漿經(jīng)振動篩去除顆粒較大的砂性顆粒，去除大顆粒之后的泥漿可以重新用于灌注樁施工，也可以進(jìn)行下一步處理工序，將其注入中轉(zhuǎn)箱中，加入絮凝劑，使泥漿中細(xì)小的砂粒絮凝，最后利用離心設(shè)備分離出泥漿的黏性細(xì)顆粒，實(shí)現(xiàn)泥水分離的效果。離心分離泥水循環(huán)的建立見圖7。

圖7 離心分離泥水循環(huán)的建立

4.3.3 離心分離的特點(diǎn)

本技術(shù)可以針對性地分離出泥漿中不同性質(zhì)的土粒，初步振動篩分可以分離出較大的砂粒，絮凝處理可以分離出較細(xì)小的砂粒，離心設(shè)備可以分離出較小的黏性顆粒。可實(shí)現(xiàn)對不同類型土的分類回收利用，這是其他分離方式不具有的。但是離心分離所需設(shè)備整體性差，需分別進(jìn)行安裝，再通過管道相互連接，不便于維護(hù)和實(shí)際操作。

由于離心分離設(shè)備操作煩瑣，人力、設(shè)備、時間和能源成本偏高，且本工程無需對干泥進(jìn)行分類回收，所以其復(fù)雜的分離工序?qū)Ρ竟こ桃饬x不大，并未采用。

4.4 泥漿再利用

對于分離出的泥，可根據(jù)泥的性質(zhì)，用于地基土的回填、建筑材料的加工原材或經(jīng)進(jìn)一步處理后用于市政綠化用土，節(jié)約了施工現(xiàn)場的部分工作面和土方運(yùn)輸成本。

4.5 水的再利用

壓濾之后即可以得到泥漿中的水，泥漿壓濾分離步驟的泥水分離度非常高，分離出的水也可以導(dǎo)入清水池中待用。但由于回收得到的清水池中的水仍含有大量絮凝劑，所以也可將其用于稀釋待處理的泥漿，可以節(jié)約絮凝劑的用量，進(jìn)一步節(jié)約成本。

5 綠色施工的控制措施

本工程采取的泥漿壓濾分離技術(shù)相比傳統(tǒng)方法，在降低成本和環(huán)境保護(hù)上具有明顯優(yōu)勢，隨著綠色施工的要求越來越高，本文所述方法相對較好。

鉆孔灌注樁施工過程中，為達(dá)到綠色施工的標(biāo)準(zhǔn)，施工單位應(yīng)采取細(xì)致嚴(yán)格的管理，并采取相應(yīng)技術(shù)措施。施工中所有的水資源，應(yīng)通過相應(yīng)的處理措施實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，并對廢水和循環(huán)水的水質(zhì)做簡單處理。施工中的固體廢料應(yīng)統(tǒng)一堆放，泥餅應(yīng)確?；厥绽茫坏秒S意丟棄。所用機(jī)械設(shè)備應(yīng)做好揚(yáng)塵控制，盡量減少大氣污染和噪聲污染。

建立與工程體量相匹配的泥水循環(huán)系統(tǒng)，是在實(shí)現(xiàn)綠色施工的同時保證經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。

6 結(jié)語

本工程利用泥漿壓濾分離技術(shù)對鉆孔灌注樁施工過程中產(chǎn)生的廢棄泥漿進(jìn)行處理，避免了傳統(tǒng)處理方法容易造成污染、成本高、耗時長等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了泥水分離和泥水循環(huán)，為未來類似的施工積累了重要經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)總結(jié)，得出如下結(jié)論：

1）灌注樁由于泥漿護(hù)壁的工藝需求，會產(chǎn)生大量廢棄泥漿，未經(jīng)處理的泥漿容易對環(huán)境造成污染，且有損施工形象。本技術(shù)用成熟的泥漿壓濾機(jī)，將廢棄泥漿分離為較為純凈的工程用水和含水率較低的泥餅。所分離出的水質(zhì)完全滿足施工要求，且可以節(jié)約很多水資源。干泥餅力學(xué)性能較為良好，用作地基填土或其他建筑材料，可實(shí)現(xiàn)廢物利用，經(jīng)濟(jì)效益明顯，且意義重大。

2）泥漿壓濾分離技術(shù)在市場上已經(jīng)有了較為成熟的技術(shù)和設(shè)備，且集成化、自動化程度較高，能滿足施工現(xiàn)場安裝部署快、移動方便、便于維護(hù)和操作簡單等要求，應(yīng)總結(jié)為成熟的施工范例加以推廣。

3）現(xiàn)階段，我國在確保施工質(zhì)量的同時，大力推廣綠色施工的理念。樁基工程廢棄泥漿的泥水分離和泥水循環(huán)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)對經(jīng)濟(jì)效益有明顯促進(jìn)作用，且與綠色施工理念相契合，但這并不是最好的方法，技術(shù)的進(jìn)一步完善與發(fā)展不會終止。施工單位應(yīng)繼續(xù)探索廢棄泥漿的處理措施，新工藝的探索與實(shí)踐是土建行業(yè)發(fā)展的最大動力。