钻孔灌注桩泥浆循环处理方法

钟仕林 张云 丁静

钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。随着科学技术日新月异的发展,钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。当然,在我国钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。

但是钻孔灌注桩使用的泥浆如何处理一直是工程界面临的一个难题。目前常用的方法是泥浆现场排放和罐装车外运。如果在施工现场直接将泥浆排放,会造成对周边环境的污染,用环卫车外运的处理方式,成本较高,外运的泥浆放置也需要占用土地,浪费有限的土地资源。因此,本文以某厂房工程为例提出建立泥浆循环使用的方法来处理现场的泥浆和钻孔、清洗机具设备的用水问题。

1 工程概况

某厂房工程有直径800 mm的桩132根,桩长范围在22 m～27 m之间,初步估算桩孔压实土方量约为1 300 m3,钻孔过程中需加水开钻,泥浆总量接近15 000 m3。

2 泥浆外运处理方案

在场内较低空地处开挖一坑,根据桩位布置情况合理组织开挖沟槽,用于钻孔泥浆的集中。在场外购地,用于废弃泥浆的倾倒堆积,然后采用污水罐车外运钻孔泥浆。

3 场内泥浆循环处理方案

在场内选择设置泥浆循环系统对泥浆进行处理。泥浆循环系统由容量约3 500 m3的泥浆循环池、沉淀池、循环槽、泥浆泵等设施设备组成,并设有排水、清洗、排废等设施。泥浆循环槽根据流向设计为1∶200坡度。成孔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(见图1,图2)。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。

4 方案比较

4.1 技术比较

4.1.1 泥浆外运方案

泥浆外运方案技术上简单方便,不存在较大的技术难点。

4.1.2 泥浆循环处理方案

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:

KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-

而Al3+很容易水解,生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3:

Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+(可逆)

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(见图3)。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。

经过比较分析,泥浆循环处理方案技术要求比泥浆外运方案更高,但经过努力,能够实现泥浆的循环处理。

4.2 经济比较

4.2.1 泥浆外运方案

泥浆外运方案涉及的经费主要包括场地购置费、泥浆运输费和失地农民社保费。

1)土地购置费。初步计算泥浆量为15 000 m3,按泥浆堆积深度1 m计,需要征地15 000 m3,折合面积22.5亩。按每亩单价30万元,则堆放泥浆所需土地购置费用为:22.5×30=675万元。2)泥浆运输费。暂时考虑罐车运输距离为30 km,罐车运输单价为1.1元/(t·km),则泥浆运输费用为:1.1×30×7 500=24.75万元 。3)失地农民社保费。按每亩土地2人计算,每人每年社保费按5 000元计,社保费缴费时间按20年计,则失地农民社保费为:

2×22.5×0.5×20=450万元。

泥浆外运方案所需费用:

675+24.75+450=1 149.75万元。

4.2.2 泥浆循环处理方案

泥浆循环处理方案涉及的费用主要包括材料费,人工费。

1)材料费。明矾单位用量为15 kg/m3,单价为 0.12万元/t,明矾总价为:

15×15 000/1 000×0.12=27万元。

石灰单位用量为20 kg/m3,单价为0.055万元/t,明矾总价为:

20×15 000/1 000×0.055=16.5万元。

材料费合计:27+16.5=43.5万元。

2)人工费。按照西南油气田造价定额,处理泥浆人工费为260元/m3,则人工费为:15 000×0.026=390万元。

泥浆循环处理方案所需费用:43.5+390=433.5万元。

经过比较分析,泥浆循环处理方案明显低于泥浆外运方案,经济上更为可行。

4.3 环保比较

4.3.1 泥浆外运方案

1)泥浆外运方案需要征用土地,与国家保护耕地的政策抵触,深度为1 m的泥浆堆放后,很长时间都不能固化,土地不能用于种植和开发,浪费国家土地资源。2)遇夏天雨季时,可能会造成泥浆外流,对周边土地资源及水体造成污染。3)采用泥浆外运,需要大量的清水供钻孔桩使用,消耗大量的水资源。

4.3.2 泥浆循环处理方案

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,可供工程使用,也可与腐殖土混合用于种花,既经济又环保。

经过比较分析,在安全环保方面,泥浆循环处理方案明显优于泥浆外运方案。

5 结语

经过技术、经济、环保方面的分析和比较,可看出采用泥浆循环处理方案,节约了钻孔用水、泥浆处理费用和土地资源,采用该方案进行泥浆处理能够取得很好的经济效益和社会效益。

[1] 赵修健.钻孔灌注桩机具组合和工艺选择[J].山西建筑,2009,35(22):106-107.

[2] 王 波.浅析泥浆护壁钻孔灌注桩后注浆工艺的机理与应用[J].上海地质,2009(2):34-40.

[3] 王 健.钻孔灌注桩的施工[J].山西建筑,2008,34(13):111-112.