新型地连墙泥浆处理工艺的研究与应用

王剑，李　术，赵明时

（1.唐山市国土资源局，河北　唐山　063000；2.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津　300222）

新型地连墙泥浆处理工艺的研究与应用

王剑1，李术2，赵明时2

（1.唐山市国土资源局，河北唐山063000；2.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222）

针对地连墙施工中护壁泥浆处理传统工艺存在不足，提出了对泥浆池结构、回收泥浆处理、槽内泥浆处理及置换等方面进行改进的新工艺，并经具体工程项目验证，在确保地连墙质量、节能环保、节约成本等方面效果明显，对类似工程项目具有参考价值。

地连墙；泥浆；除砂；循环；环保

0　引言

近年来，地连墙结构在地铁站围护结构、建筑物的地下室、地下商场、地下停车场、建筑的深基础以及港口板桩码头等工程中的应用得到快速发展。

在地连墙施工过程中，泥浆具有非常重要的作用，主要包括以下几个方面：

1）泥浆具有保证槽壁稳定性和防止槽壁坍塌的作用。

2）泥浆具有悬浮和携带泥渣的作用。

3）泥浆具有冷却和润滑机具作用。

传统泥浆处理工艺的某些环节存在很多问题，制约着地连墙的发展，必须进行解决，以增加地连墙结构在各类工程中的使用价值。

1　传统泥浆处理工艺

1.1泥浆池结构

传统泥浆池一般采用直接在地面开挖基槽，然后在基槽内砌筑砖墙结构，作为制备和储存泥浆的场所。由于砖砌结构不具有防水防渗功能，使用过程中，地下水位较高或雨季施工时，地下水或雨水易渗入泥浆，导致泥浆的物理和化学性能发生变化。

在泥浆使用过程中，膨润土和外加剂等化学成分易通过泥浆池墙体结构渗入周围土层，不仅造成泥浆损失，还污染周围土体。

工程结束后，废弃的泥浆池和槽内大量泥浆大多直接填埋，给后续施工带来诸多麻烦，且场地处理成本高，造成资源的浪费。

1.2泥浆池除砂方法

传统泥浆池内的泥浆主要为新制泥浆和回收泥浆，由地连墙槽内回收的泥浆中含泥（砂）量较大，造成泥浆池内泥砂沉淀量大，由于泥浆池本身不具备除砂工艺，导致泥浆池存储空间减小。为确保施工泥浆量的需求，传统泥浆工艺一般使用挖掘机将泥浆池内沉渣清除，以增加储存空间，然后再制备新泥浆。此种方法不仅不能很好地分离泥浆和沉渣，造成大量泥浆浪费，同时新制泥浆效率低，不能保证泥浆供给量，影响地连墙施工的连续性，且清出的泥砂泥浆混合体处理困难，造成环境污染。

1.3槽内泥浆除砂方法

地连墙成槽后必须进行清槽除渣处理，传统的清槽方法一般采用潜水泥浆泵将槽内的老泥浆全部用新制备泥浆置换的方法，以达到清除槽底沉渣、置换槽内不合格泥浆的目的。此法存在以下问题：

1）由于单幅地连墙的槽孔体积较大，传统清槽方法需要大量新制泥浆置换槽内不合格泥浆，被置换出的泥浆未得到充分利用，泥浆置换成本高，清槽施工速度慢，造成资源浪费。

2）在地连墙混凝土灌注过程中泥浆中泥砂沉淀量大，混凝土顶面沉渣量可达1.0~1.5 m，造成混凝土灌注困难、混凝土超灌量大、混凝土灌注量不准等问题，增加混凝土的灌注成本。

3）槽内大块沉渣不易清除，若清槽时大块泥团未清理干净，将直接影响地连墙质量，造成地连墙围护结构漏水或码头结构漏水漏砂等。

4）被置换的泥浆大多直接排到临近海水或泥浆沉淀池，污染环境。

2　新型泥浆处理工艺

新型泥浆处理工艺主要从泥浆池结构、泥浆池内除渣方法、槽内泥浆置换方法3个方面进行改进，以解决传统泥浆处理工艺在工程应用中的不足。

2.1新型泥浆箱结构

2.1.1结构原理

新型泥浆处理工艺中泥浆箱采用移动式泥浆箱组合体，本结构与自然土体隔离，保证了泥浆的制作、回收、处理都在一个与自然土体隔绝的空间里进行。施工时根据需要配置多个泥浆箱，每个泥浆箱由连通器相连，作为新制泥浆、回收泥浆、混合泥浆的储存装置（图1）。同时每个泥浆箱中安装2个螺旋搅拌机，起到搅拌、输送泥浆的作用。

图1　新型泥浆箱结构示意图Fig.1　Schematic drawing of structure of new slurry tank

2.1.2工程价值

1）新型泥浆箱解决了地下水或雨水渗入泥浆从而破坏泥浆性能指标的问题。移动式泥浆箱结构由钢板焊制而成，覆盖简单方便，泥浆箱表面及内侧做严格的除锈防腐处理，具备抗渗性和抗腐蚀性，提高了泥浆的稳定性，确保了泥浆的各项性能指标。

2）钢制防腐结构有效阻止了泥浆内膨润土和外加剂等化学成分渗入周围土体，解决了泥浆损失、污染土体和资源浪费等问题。

3）移动式泥浆箱占地面积小，根据工程需要在施工现场安装和拆卸，移动运输方便，便于使用和保管。工程结束后，采用专用泥浆运输车将废旧泥浆运至泥浆处理厂处理，解决了直接排放造成污染和浪费的问题。

2.2泥浆箱内除砂方法

2.2.1工作原理

为解决泥浆池沉渣沉淀量大的问题，每套存储装置配置1台泥浆旋流振动除渣器，在螺旋搅拌机作用下，沉淀的泥砂悬浮，再进入除砂器进行土渣分离，达到泥浆除砂净化的目的。旋流振动除渣器是将振动筛和旋流器相结合，通过旋流和振动功能将泥浆中的砂砾、渣土等清除干净。

振动筛是在强力振动作用下将泥砂土渣与泥浆分离的设备。振动筛筛孔的大小决定可分离土渣的粒径，筛孔越小，可分离的比率愈高，一般可清除渣土的粒度d50=0.06 mm，振动筛对各种土质的分离性能见表1。

表1　土渣分离统计表Table 1　Statistical table of soil separation

振动筛是土渣分离的第一道工序，经过振动筛除去泥浆中较大的土渣，泥浆中尚带有一定数量的细小砂砾。旋流器使泥浆产生旋流，使砂粒在离心力的作用下集聚在旋流器内壁，再依靠自重作用下沉排渣，达到进一步净化处理的目的。在震动筛和旋流器的作用下，使回收分离后泥浆的含砂量少于4%[1]，为废旧泥浆的循环利用创造了有利条件。

2.2.2工程价值

1）解决了传统泥浆池沉渣量大和土渣分离困难的问题。

2）解决了泥浆池存储空间有限的问题。

泥浆箱可同时作为新制泥浆、回收泥浆、混合泥浆的储存装置。

泥浆除渣处理后，在混合泥浆箱里加入经发酵的新鲜泥浆、纤维素或纯碱等成分，与回收的泥浆充分拌合，进而改善回收泥浆的性能，达到废旧泥浆再生处理，检测合格后又被输送回地连墙槽段内。此方法可使回收的泥浆循环利用[2]，一次制浆多次使用，在有限的空间里将泥浆量降到最低，解决了泥浆供应量不足的问题，有利于施工的连续性。

2.3新型泥浆工艺的槽内除砂方法

2.3.1工作原理

在新型泥浆处理工艺清槽施工中，首先在槽内泥浆中放置气举反循环导管抽浆器，槽内泥浆通过抽浆器和抽浆泵进入槽段处的旋流振动除渣器，经初步除渣处理后的泥浆由泥浆回收管道输送至移动式泥浆箱进行二次除砂除渣，再进入混合泥浆箱，添加新制泥浆或外加剂进行再生处理，使泥浆恢复原有的性能[3]，再生处理后的泥浆经检测合格后输送回地连墙槽段内（图2），达到泥浆置换、清槽除渣、减小沉渣厚度的目的。

2.3.2工程价值

1）实现了泥浆的循环利用[4]，解决了传统泥浆置换工艺中新制泥浆需求量大的问题，加快了地连墙清槽施工速度，缩短了抓槽、清槽及混凝土灌注各工序间的衔接时间，提高了地连墙施工的效率。

2）降低了槽内泥浆的含砂量，混凝土灌注过程中泥砂沉淀厚度可控制在0.2~0.5 m之间，有利于混凝土灌注施工，节约了地连墙灌注成本。

3）提高了地连墙接缝质量，避免了地连墙墙体大面积夹泥夹渣问题，地连墙整体质量得到提高，解决了地连墙接缝和墙体大面积漏砂、漏水的问题。

4）槽内泥浆质量的提高，改善了泥浆护壁效果，降低了向周围土体的渗透性。同时，槽内泥浆经再生处理能够继续使用，避免了任意排放、水土污染等环境问题。

3　工程应用

新型地连墙泥浆处理工艺已经在多个工程中得到应用，通过对泥浆成本、混凝土成本、地连墙维修成本等方面的统计分析，体现了良好的施工效果和经济效果。表2、表3为使用新型地连墙泥浆处理工艺工程与使用传统泥浆处理工艺工程的成本对比。

表2　泥浆成本对比Table 2　Comparison of costs of slurry

表3　混凝土成本对比与码头维修成本对比Table 3　Comparison of costs of concrete and comparison of maintenance cost

4　结语

本套地连墙泥浆处理工艺针对传统泥浆处理工艺中的不足，从节能、环保、经济三个方面进行研究与分析，经过对传统泥浆池结构、泥浆池清渣、槽内泥浆置换及泥浆处理等方面进行改进，在提高地连墙质量、节约成本、环境保护等方面具有重要意义。

[1] 李海亮，王敖，李术.板桩码头地连墙接头缝施工质量控制[J].港工技术，2015（3）：55-57.

LI Hai-liang,WANG Ao,LI Shu.Quality control of joints construction of sheet pile wharf concrete diaphragm wall[J].Port Engineering Technology,2015(3):55-57.

[2]周庆礼，谭海军.海域工程地质钻探中泥浆循环工艺的应用[J].港工技术，2011（4）：57-59.

ZHOU Qing-li，TAN Hai-jun.Application of mud circulating technology in sea area engineering geological drilling[J].Port Engineering Technology，2011（4）:57-59.

[3] 陈日胜，周翰斌.上软下硬地层超深T形地连墙成槽施工难题的处理[J].水运工程，2011（11）：232-236.

CHEN Ri-sheng,ZHOU Han-bin.Treatment for trench constriction puzzle of super-deep T-shape diaphragm wall in two-layered stratum[J].Port&Waterway Engineering，2011(11):232-236.

[4]韩利威，韩绍强.复杂地质条件下地连墙成槽工艺[J].中国港湾建设，2004（6）：42-44.

HAN Li-wei,HAN Shao-qiang.Trenching for diaphragm retaining walls in complicated geological conditions[J].China Harbour Engineering,2004(6):42-44.

Research and application of a new type of slurry process in concrete-diaphragm-wall construction

WANG Jian1，LI Shu2，ZHAO Ming-shi2
（1.Tangshan Municipal Bureau of Land and Resources,Tangshan,Hebei 063000,China; 2.CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222,China）

Through the research on slurry process in concrete-diaphragm-wall construction,new technological process was proposed to improve the structure of the mud pool，process and disposal of recovered slurry,and the disposal and replacement of waste mud,which has been verified and proved in actual projects and showed significant improvement in ensuring the quality of the continuous diaphragm walls，energy saving and environmental protection，and cutting down the construction cost，providing valuable reference for similar projects.

concrete-diaphragm-wall;slurry;de-gritting;recycling;environmental protection

U655.544.6

A

2095-7874（2016）05-0017-04

10.7640/zggwjs201605005

2016-01-15

王剑（1983— ），男，河北唐山市人，硕士，船舶与海洋结构物设计制造专业。E-mail：tb7082002@163.com