关州水电站防渗墙泥浆净化回收利用实践

张连顺，李全福

(中国水利水电第十工程局有限公司基础工程分局，四川都江堰611830)

1 工程概况

关州水电站位于四川省丹巴县境内的大渡河一级支流——小金川(小金河)干流上，首部枢纽上游距小金县城36 km，下游距厂房19 km、距丹巴县城20 km，右岸隧洞沿线有S303省道通过。工程的开发任务主要为发电，兼顾下游生态环境用水要求。关州水电站为低闸坝引水式电站，电站装机3台，总装机容量240 MW。

电站首部枢纽河床覆盖层为第四系全新统冲积堆积层、堰塞湖相堆积层和崩坡积堆积层，主要分布于河床及漫滩。据钻孔揭示，具多层结构，纵向分布总体较稳定，横向受河谷限制，靠两岸坡稍浅，总厚70～103.3 m。

坝基混凝土防渗墙分两期施工，一期防渗墙1781.45 m2，轴线长度92.4 m;二期防渗墙 2745 m2，轴线长度140.8 m。

2 研究技术背景

采用冲击反循环钻机施工防渗墙时，护壁泥浆是采用泥浆净化机净化循环利用，泥浆利用率非常高，钻孔功效也非常高。但是冲击反循环钻机也有一定的适用性，如在特别复杂的地层(大漂石、孤石、块石)中就不适用。再就是由于冲击反循环钻机施工设备、附属设备、材料和工作内容都比较复杂，因此在现有的防渗墙工程施工中很少应用。

目前国内冲击钻机施工的防渗墙工程全部采用传统的抽砂桶出渣工艺，抽出的钻渣(钻渣与回收泥浆成分混合物)要用清水或泥浆冲洗才能将钻渣中的泥浆成分与钻渣分离出来，此种工艺在钻孔过程中泥浆回收利用的难度非常大，所以目前国内基本上没有进行此工艺过程的泥浆净化回收利用。有些施工单位采用比较简单的泥浆沉淀池回收部分泥浆，回收的泥浆质量非常差，一是含砂量比较高，二是回到沉淀池中的泥浆是用清水或回收泥浆冲洗钻渣的产物，被水稀释后已经基本不具备泥浆的性能，严格来说回收的已不是泥浆而是浑水。

本防渗墙工程地处比较偏僻的山区，只能采用传统的冲击钻机施工工艺，且工程附近没有合格的粘土原料，只能采用外运的膨润土作为固壁泥浆材料，运到工程现场的膨润土成本很高。采用抽砂桶出渣工艺因泥浆不好回收，泥浆浪费非常严重，从而导致在钻孔中泥浆的成本比较高。如果能够回收利用部分或全部废弃泥浆，减少废弃泥浆的排放，可显著提高防渗墙工程项目的经济效益和社会效益。

2．1 技术方案

(1)用沉淀池中的稀泥浆冲洗抽砂桶抽出的钻渣，以减少回收泥浆中清水的混入量;

(2)用泥浆净化机净化经沉淀池沉淀后的泥浆;

(3)在经净化后的回收泥浆中加入外加剂(增粘剂)和膨化后的膨润土浓浆经风动搅拌，使之达到合格的可使用的泥浆。

2．2 实施方案设计

2．2．1 泥浆净化回收系统

系统包括冲渣浆管、排浆沟、泥浆初级沉淀池、泥浆净化机、回收泥浆储浆池、调浆池等。其组成如图1所示。

图1 泥浆净化回收系统示意图

泥浆净化机也叫除砂机是有两级除砂单元(振动筛)和一组旋流器组成，需净化的泥浆首先经一级除砂单元(粗筛)过滤，再进入旋流器和二级除砂单元对泥浆进一步除砂，达到泥浆中较低的含沙量。

2．2．2 泥浆净化系统工作程序

用初级沉淀池中的泥浆冲洗钻渣→进入排浆沟→进入泥浆初级沉淀池→用泥浆净化机对要回收的泥浆进行净化→进入回收泥浆储浆池→进入调浆池(加入外加剂和浓浆经风动搅拌达到合格可使用泥浆)。

3 防渗墙泥浆净化回收利用实施效果

3．1 实施过程

在关州水电站首部枢纽坝基二期防渗墙工程施工中进行了泥浆净化回收再利用的实施。

实施中的问题有如下几个方面。

(1)回收泥浆池要有足够的储量，即要根据进度计划精确计算泥浆池的容量，以便在浇筑防渗墙时能够全部回收泥浆。本工程就是由于储浆池偏小，导致在浇筑防渗墙工程中弃掉约10% ～20%的泥浆。

(2)新制膨润土泥浆(浓浆)一定要在膨化后使用，并且要保证膨化池有足够的容量，以保证有足够的浓浆来调整回收的泥浆达到合格泥浆标准。

(3)在冲洗钻渣时，尽量避免使用清水，而是尽量使用沉淀池中的泥浆来冲洗钻渣，避免过多的清水混入回收的泥浆中，避免在后期调整回收泥浆时使用较多的外加剂和浓浆。

施工过程采用了泥浆净化回收利用系统，整个施工过程由于始终向槽孔中加入合格的泥浆，而不向槽孔中加入清水或不合格泥浆，从而保证了防渗墙的安全施工，未出现任何塌孔及质量事故。

3．2 实施效果

在防渗墙施工中，当地没有合格的粘土。在钻孔施工中对于渗漏比较大的部位，可以向孔内加入少量的不合格粘土进行堵漏。

此工程是在二期防渗墙施工时采用了泥浆净化回收再利用的技术方案，对实施的效果与一期防渗墙施工对比情况如下。

此工程不合格粘土90元/m3，膨润土860元/t。

(1)一期施工使用泥浆成本:使用粘土500 m3，90元/m3×500 m3=45000元;膨润土120 t，860元/t×120 t=103200元;泥浆搅拌人工费9.1万元。泥浆成本为134.27元/m2。

(2)二期施工使用泥浆成本:使用膨润土50 t，860元/t×50 t=43000元;泥浆搅拌人工费4.81万元;回收泥浆再利用成本2.1万元。泥浆成本为40.83 元/m2。

(3)二期工程采用此处理方案节约泥浆使用成本:(134.27元/m2－40.83元/m2)×2745 m2=25.65万元。

(4)二期工程节约项目管理费:〔2745 m2÷1781.45 m2×(70 d－37 d)〕÷30 d/月 ×12万元/月=28.33万元。

(5)二期工程节约设备使用费:〔2745 m2÷1781.45 m2×(70 d－37 d)〕÷30 d/月 ×8万元/月=18.89万元。

(6)二期工程采用此技术节约工程成本:((3)+(4)+(5))=72.87万元。

(7)节约防渗墙钻孔成本比例:72.87万元÷(2745 m2×850元/m2)×100%=31.23%。

3．3 社会效益

(1)节约了粘土或膨润土使用数量，降低了工程造价，达到了节能减排的目的。

(2)基本没有废浆产生，显著减少了废弃泥浆的消纳处理量，降低了废弃泥浆的消纳处理费用，达到了节能环保的目的。

(3)减少了废弃泥浆消纳处理的临时施工用地，减少了施工对环境的影响。

4 结语

(1)本工程地处较为偏远山区，当地又没有合格粘土而只能使用外运的膨润土作为防渗墙施工固壁泥浆的原材料，因此工程成本很高。此工程进行了冲击钻机施工防渗墙的泥浆净化回收利用技术的研究与应用，应用效果非常好，节约泥浆成本显著。

(2)此技术的应用产生了较好的经济效益与社会效益，值得类似工程借鉴。

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