钻孔桩废弃泥浆絮凝技术的研究

罗礼华 张 帅

（中建市政工程有限公司，北京 100071）

目前，施工现场普遍采用泥浆护壁技术辅助钻孔施工，因而成桩后必然产生大量亟待处理的废弃泥浆。由于泥浆稠度、一般很大，难以自然下沉，更不能直接排放，现场往往是用“循环池”和“沉淀池”进行反复利用和集中蓄存，最后专车运出，不仅占用了大量宝贵的施工场地，对工作面和工程进度有一定的影响，而且在蓄存和运输过程中可能会出现二次污染。

国内外理废弃泥浆的主要方法有：化学固化法、土地耕作法、化学絮凝固液分离处理法、化学絮凝加机械脱水处理法。大量实验证明，化学絮凝固液分离处理法作用原理简单，能有效处理废弃泥浆，加速泥水分离，具有简单实用、研究成果相对成熟、成本低、环境污染程度较低等优势。

1 作用原理与絮凝剂的选取

1.1 作用原理

现场使用的泥浆通常由黏土和少量膨润土搅拌调配而成，是直径小于20 μm的胶体分散体系，具有一定的稳定性，很难自然沉淀分离。化学絮凝剂固液分离处理法的原理为：通过向泥浆中加入絮凝剂，破坏泥浆体系的化学稳定性使水与固相颗粒分离，使废弃泥浆减量化、干化，便于清运，且减少环境污染。絮凝剂主要是增加混凝固体的碰撞，使其水解产物附聚、架桥絮凝形成可沉降的或可过滤的絮凝物。此法处理工艺简单，无需对分离后的固相及液相进行二次处理。

1.2 絮凝剂选取

目前市面上的絮凝剂主要有聚丙烯酰胺3型（阴离子AP-120型、非离子型NP-80、阳离子型CP-8530型）、生石灰、明矾（十二水硫酸铝钾）和硫酸钡，相关试验表明，加入聚丙烯酰胺（阴离子AP-120型）后泥浆颗粒度粗，成絮状物，固液分离程度好，为最佳絮凝剂（见表1）。

表1 不同絮凝剂效果指标对比

该试验结果与其作用原理相符：泥浆为非金属氧化物，其胶体粒子会吸附阴离子，即不断与聚丙烯酰胺（阴）吸附结合，形成絮状物并分离出来。

2 影响因素分析

确认最佳絮凝剂后，需要对其影响因素进行分析，包括：水温、pH值、水温、搅拌速度、加药方式、投入量，确定最佳工作环境从而提高利用率和经济效益。水温、搅拌速度以及投入量对絮凝效果的影响如图1、图2和图3所示。

图1 水温对絮凝效果的影响

图2 搅拌速度对絮凝效果的影响

图3 投入量对絮凝效果的影响

通过试验发现，pH值和加药方式对絮凝效果影响不大，为非敏感因素；水温、搅拌方式、投入量对絮凝效果影响明显，为敏感因素。由图1～图3可知，在敏感因素中：最佳水温为20 ℃左右，该温度下沉降稳定周期短，絮凝效果最好，且随着温度的升高，絮凝效果逐渐劣化；搅拌方式试验中发现快速均匀搅拌比慢速均匀搅拌效果要好，且5 min和10 min搅拌差异不明显，故说明存在最佳搅拌时长，在本试验中最佳搅拌时长为5 min，具体施工时最佳搅拌时长需要根据试验结果确定；在投入量试验中，AP-120阴型聚丙烯酰胺在浓度较低阶段时，投入量和絮凝效果正相关，当达到临界值后（50 mL）趋于稳定，即在该试验中絮凝剂最佳投量体积百分比为16.7%（50 mL/300 mL=16.7%）。

3 结语

试验结果表明，最佳水温20 ℃左右、最佳搅拌时长5 min、AP-120阴型聚丙烯酰胺达到临界值（50 mL）时，絮凝效果最佳。