市政工程桩基废弃泥浆固化处理技术

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　　【摘  要】海口市海秀快速路（二期）工程项目为海南省、市重点市政工程项目。在该项目的桥梁桩基施工过程中，产生了大量废弃泥浆，废弃泥浆的处理成为一大难题。论文主要介绍了废弃泥浆固化处理在该项目桩基施工中的应用。
　　【Abstract】The Haixiu Expressway（Phase Ⅱ） project in Haikou City is a provincial and municipal key municipal engineering project in Hainan. During the construction of the bridge pile foundation of this project， a large amount of waste mud was generated， and the treatment of waste mud became a major problem. This paper mainly introduces the application of solidification treatment of waste mud in the construction of pile foundation in this project.
　　【关键词】桩基;泥浆;固化处理
　　【Keywords】pile foundation; mud; solidification treatment
　　【中图分类号】TU997                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）02-0150-02
　　1 工程概况
　　1.1 工程简介
　　海秀快速路（二期）工程高架桥长度约3.653km，标准桥面宽度为25.5m，双向6车道，设计车速80km/h，桥梁上部结构形式为单箱多室现浇箱梁，全桥共41联112跨。
　　本项目桩基共有1503根，设计均为摩擦桩，采用冲击钻成孔，水下灌注方式，桩基混凝土总方量约5.3万m3。
　　1.2 水文条件
　　地表水：主要分布在K3+887-K4+396段既有路基两侧为水塘，无其他流动性地表水。地下水：在勘探深度范围内桥址区域内地下含水层主要为两层。第一层属于空隙-裂隙型潜水，其补给来源主要是侧向径流和层间越流补给，排泄途径主要是人工开采和侧向径流;第二层地下水属于微承压水，补给来源主要是侧向径流和层间越流补给，排泄途径主要是侧向径流。地下水受季节性影响较大，雨季和旱季差别较大。
　　2 桩基废弃泥浆固化处理的难点分析及方案比选
　　2.1 难点分析
　　按常规方法对废弃泥浆处理，会存在如下问题：①桩基数量多，施工工期紧，每日排浆量达到600m3;②本工程为市政项目，无法在施工场地附近寻找到合适的场地堆放;③最近堆放点离施工场地约40km，运输距离远，成本高，无法实现循环运输，不能满足现场施工要求;④弃泥浆自然风干速度慢，泥浆数量大，难以寻求大面积场地堆放;⑤泥浆外运过程中难免出现泥浆遗漏现象，影响市容。同时，在市区运输还需要输相关手续，程序复杂。
　　2.2 方案比选
　　针对以上难点问题，对以下方案进行比较：
　　方案1：泥浆外运。优点：不占用施工场地。缺点：运费高，堆放场地寻找难度大，不利于环保。方案2：带式辊压泥水分离机。优点：设备成本低，可进行泥水分离，对环境污染小。缺点：泥饼含水量高，处理效率低。方案3：泥浆固化干排压滤设备。优点：泥饼含水率低，处理效果强，零污染。缺点：设备成本较高。通过以上分析，综合施工周期、可靠性、成本投入等方面考虑，决定采用泥浆固化干排压滤设备进行废弃泥浆处理。
　　3 施工工艺
　　3.1 设备结构参数
　　本项目采用了GXA400泥浆固化干排压滤设备。其主要由送浆系统、泥浆调理系统、预筛分系统、高压泵送及二次压榨系统、隔膜板框壓滤系统、PLC电器控制系统、机架平台组件等组成。GXA400型压滤机滤室容积为8m3，压榨完成出泥饼约为7m3，单循环处理泥浆约25m3，此压滤机单机循环工作时间约1.5h，每天工作24h，每天可以工作16个循环，可以处理比重1.2～1.3的泥浆约400m3。
　　3.2 设备安装
　　安装顺序为：场地整平硬化、安装台座、安装平台组件、安装调浆箱、安装输送管、配电系统安装。设备进行简单调试后即可进行泥浆处理。
　　3.3 工艺流程
　　3.3.1 一级净化
　　桩基施工产生的泥浆由泥浆运输车通过场内运输至储浆池，将储浆池中的泥浆通过泥浆管道输送至振动筛，除去泥浆中漂浮物、垃圾以及大颗粒等漂浮杂物。处理后的泥浆进入调浆箱，同时加入添加剂，并由螺旋搅拌均匀。
　　3.3.2 调浆系统
　　三个搅拌电机将加入外加剂的泥浆搅拌均匀，并在泥浆箱内发生化学反应，调和泥浆，为压滤做好准备。
　　3.3.3 二级输送（压滤喂料）
　　利用高压泵高压，将已经调和的泥浆注入厢式压滤机进行一次压榨。
　　3.3.4 厢式压榨泥水分离
　　泥浆在高压的作用下被挤压至厢式压滤机的滤室内，由于受滤网的阻挡，泥浆的固体颗粒大部分被挡在滤室中，水透过滤布和隔膜板内部的管线流出压滤机，达到泥水分离的目的[1]。隔膜厢式压滤机通过隔膜板还可对泥饼进行二次压榨，以达到最好的泥水分离效果。 　　3.3.5 滤液处理
　　压滤机产生的尾水一部分注入尾水池循环利用，一部分排入三级沉淀池用于喷淋降温、结构养护、绿化灌溉等。
　　3.3.6 固化物处理
　　分离出的泥饼暂时堆放在料渣区，根据后期制砖或成为回填土的最终处置方向运送至相应的处置场地利用。
　　4 经济效益
　　4.1 外运至场外指定场地处理
　　在海口地区，经过调查询价，根据运距计算，废弃泥浆平均外运的费用为140元/m3（含处理费用），合计产生泥浆处理费用：
　　140×5.3=742万元                 （1）
　　4.2 泥浆设备固化处理
　　废弃泥浆固化处理主要包括外加剂及施工作业成本。
　　4.2.1 外加剂成本
　　泥浆固化外加剂采用生石灰CaO，1m3泥浆需要5kg生石灰。生石灰单价0.6元/kg，故处理1m3泥浆用费为：
　　5×0.6=3元                         （2）
　　4.2.2 施工成本
　　①人员成本。操作工5名，铲车司机1名，一个工作日可以处理泥浆200m3，操作工300元/天·人，司机400元/天·人，则每处理1m3泥浆需人工费：
　　（300×5+400×1）÷200=9.5元           （3）
　　②用电费用成本。泥浆处理设备单个循环处理泥浆约25m3，工作时间约1.5h（上料20min，压榨50min，卸料20min），电费1.5元/kW·h，处理1m3泥浆费用为：
　　92.4×1.5÷25×1.5≈8.5元            （4）
　　③机械设备成本。泥浆固化设备：设备成本为100万元，处理泥浆约5.3万m3。故处理1m3泥浆设备成本为：
　　100÷5.3≈19元                    （5）
　　装载机：一台裝载机租赁费为30000元/月，每日可处理泥浆400m3，故处理1m3泥浆机械成本为：
　　30000÷30÷400=2.5元              （6）
　　④泥浆处理中心场地成本。场地建设费为102万元，故处理1m3泥浆场地成本费用为：
　　102÷5.3≈19.2元                 （7）
　　⑤泥浆运输成本。废弃泥浆场内运输费用为27元/m3;场外运输费用为18元/m3，故运输费用合计45元/m3。
　　综上所述，每固化处理1m3泥浆的成本为：
　　3+9.5+8.5+21.5+19.2+45=106.7元    （8）
　　总成本为：106.7×5.3≈566万元         （9）
　　泥浆固化较外运可节约成本为：
　　742-566=176万元                 （10）
　　综上所述，泥浆固化处理的成本为106.7元/m3远远低于泥浆外运的成本140元/m3，泥浆固化处理成本低，经济效益十分明显。
　　5 结语
　　本文以海口海秀快速路（二期）工程桩基废弃泥浆处理为实例，研究了泥浆固化处理施工技术，为泥浆处理提供了新的工艺参考，填补了市政工程泥浆处理的空白。处理后的资源可回收再利用，符合绿色可持续发展理念。无论从生产和使用方面都有良好的生态环境效益，具有广阔的推广应用前景。
　　【参考文献】
　　【1】丁飞鹏.钻孔灌注桩泥浆的固化处理及其在路基填筑中的工程应用[J].城市道桥与防洪，2018（5）：75-79.
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