岩土工程泥浆固化处理技术研究

张云 林彬 丁静

随着国民经济的快速发展,工程建设项目迅速增长。岩土工程施工的工程量成倍增长,因岩土工程施工很多情况下都为湿作业,在施工中产生大量的废浆。废泥浆一般含有高价金属盐、有机聚合物、油类等,把这些废泥浆排放到城市下水道、农田、河塘、海洋将会对土地和水资源造成极大污染。因此,合理地处理废泥浆是减少钻探(井)工程对环境污染的重要问题之一。

国外对废泥浆处理的研究较早,处理的方法也较多,常用的方法有以下几种:直接排放;注入安全地层或井眼的环形空间;回填处理;坑内密封;土地耕施;固化处理;化学处理;机械分离;化学—机械法。国内目前对岩土工程产生的废泥浆一般采用注入地层、稀释排放或自然晒干当作杂土外运等方法处理。

人们对施工废泥浆给环境造成污染和给工程施工带来的负面影响有了深刻的认识,其具体表现为:废浆造成施工环境恶化,增加施工难度,影响施工进度;可能造成污水管道的堵塞,同时废浆长期积累渗透到地下,造成地下水或河流的污染。因此,如何治理岩土工程废泥浆是一个亟待解决的工程问题。

1 问题分析

工程废泥浆的治理一直未得到较好的处理有以下几个方面的原因:1)建设项目各方未引起足够的重视,未对工程废泥浆处理做出严格的要求;2)现有的处理工艺技术不成熟,缺乏合适的处理材料,现有的工程废泥浆处理材料成本较高。

2 泥浆循环及固化处理

在工地现场内选择设置泥浆循环系统对泥浆进行处理。泥浆循环系统由循环槽、泥浆集中池、沉淀池、清水池等组成。泥浆循环槽根据流向设计为1∶200坡度。岩土工程作业过程中应经常疏通泥浆循环槽,定期清理泥浆循环池、沉淀池。泥浆采用明矾进行离析,使水与泥浆分离,上层清水可用于循环钻孔使用,沉淀的泥浆用石灰进行处理,待泥浆成堆状时用挖掘机将其挖起,在场内选择空地进行晾晒,晾晒后可供以后土方回填使用。

2.1 明矾净水原理

场内泥浆循环需要合理设计泥浆循环系统,泥浆处理主要利用明矾的净水能力。

明矾的化学式:KAl(SO4)2◦12H2O,它的原理是明矾在水中可以电离出两种金属离子:

而Al3+很容易水解,生成胶状的Al(OH)3:

Al(OH)3胶体的吸附能力很强,可以吸附水里悬浮的杂质,并形成沉淀,使水澄清。所以,明矾是一种较好的净水剂,能够用于泥浆的净水处理,起到分离泥浆和清水的作用。但是实际处理泥浆时,明矾,石灰的用量需要经过试验分析才能最终得到合理的明矾、石灰用量。经过试验分析,明矾用量为15 kg/m3,石灰用量为20 kg/m3。

2.2 措施落实

2.2.1 施工准备

根据工程现场实际情况,在总平面图上合理组织设计,规划好泥浆槽、泥浆集中池、沉淀池、清水池等,力争做到费用优化,安全环保。

2.2.2 进行泥浆循环及处理作业

泥浆循环走向示意图见图1。

1)利用前期开挖好的泥浆槽、泥浆集中池、沉淀池、清水池等设施,将钻孔作业产生的泥浆通过泥浆槽流入泥浆集中池;2)用泥浆泵将泥浆集中池中泥浆抽入第一级泥浆沉淀池;3)经过沉淀,将第一级泥浆沉淀池中的上层清水放入第一级清水池中,用泥浆泵将剩下的泥浆抽入第二级泥浆沉淀池,此时加入明矾,加强泥浆的搅拌,促使泥浆与水分离;4)第二级泥浆沉淀池经过沉淀后,将第二级泥浆沉淀池中的上层清水放入第一级清水池中,用泥浆泵将剩下的泥浆抽入第三级泥浆沉淀池,抛撒明矾,加强搅拌,使明矾与泥浆充分接触,促使泥浆与水分离;5)第三级泥浆沉淀池经过沉淀后,将第三级泥浆沉淀池中的上层清水放入第一级清水池中,用泥浆泵将剩下的泥浆抽入泥浆处理池,抛撒生石灰、水泥,加强搅拌,使石灰、水泥与泥浆充分接触,起到固化泥浆的作用;6)待一级清水池中的清水沉淀后,将上层清水抽入第二级清水池中,供岩土工程循环使用。

2.3 效果检查

泥浆循环处理后,澄清的水供钻孔循环使用,节约了水资源。泥浆沉淀后经过固化处理,可供工程回填使用,既经济又环保。

[1] 王贵和,刘宝林,夏柏如.岩土工程施工废泥浆固化技术研究[J].探矿工程,2005(9):10-14.

[2] 李桂菊,王 峰,徐 娜.污泥固化技术的进展[J].西部皮革,2005(10):38-40.