建筑桩基施工中的泥浆处理技术

严 峰

（福建建工集团有限责任公司福州分公司， 福建 福州 350000）

0 引言

泥浆是一种液体，其中含有一定量的悬浮小颗粒，泥浆具有很强的粘度，长久静置的情况下也很难分层。在传统桩基施工中处理泥浆的方法是将其运输到郊区指定位置的围堰中，待其自然固化。这种处理方法存在以下几个问题：①处理效率低，处理成本高；②施工现场环境比较恶劣，经常有污物渗入地下水，污染地下水，导致地下水管堵塞；③在市区运输泥浆的过程中泥浆易渗漏，污染城市道路，破坏城市环境。因此，需要找到更加高效环保的泥浆处理技术，以提高桩基施工泥浆处理效率，减少环境污染。

1 工程概况

本次研究的工程项目是居住建筑工程，建设用地67676.09m2，建筑总面积142194.68m2。该工程的桩基施工采用钻孔灌注桩法，并采用总计1100 根桩基，桩基直径800mm。桩基施工过程中产生的泥浆量与钻孔深度、钻孔直径、钻孔处理等有直接关系。按照施工设计标准，该工程桩基施工中产生的泥浆量比较大，做好桩基施工中的泥浆处理非常重要。

2 影响桩基施工中泥浆固化处理效果的因素

2.1 泥浆比重

泥浆比重越大，泥浆中的固体含量越高，固化涉及的颗粒就越多。通常桩基泥浆中的水相较少，有助于提升泥浆固化物的强度，减少固化作用所需时间。泥浆比重与泥浆固化后的抗压强度之间的关系如图1 所示

图1 泥浆比重与泥浆固化后抗压强度的关系

从图1 可以看出，对于不同的固体材料，在相同掺加量的前提下，泥浆比重越大，泥浆固化后的抗压强度越大。泥浆比重为1.61g/cm3时，泥浆固化物抗压强度在28d 内达到0.34MPa，满足土体常规承载力要求。因为泥浆比重小，泥浆固化物中的固体含量就低，所含自由水就多，在固化剂作用下残留水份也多。根据水泥原理，水灰比越大，泥浆固化物强度越低，反之水灰比越低，泥浆固化物强度越大。

2.2 温度变化

一年中的不同时间会有不同的施工条件，并且工程施工现场的地理条件也有所不同。环境温度的变化会对泥浆固化效果产生直接影响。在不同温度（10℃、20℃、35℃、40℃及更高温度）下，泥浆固化物抗压强度的变化如图2 所示。

图2 温度与泥浆固化物抗压强度的关系

泥浆固化物抗压强度与温度成正比，7d 前泥浆固化物抗压强度增加最快，之后稳定发展。温度35℃时， 28d后泥浆固化物抗压强度增加至0.43MPa，因为水泥反应速率与温度成正比，温度越高，粉煤灰活性更强，迅速分解并脱落。水泥，粉煤灰、石灰生成物与泥浆中的固相胶结，但当温度超过35℃时，泥浆固化物表面产生裂纹，整体结构稳定性下降。

2.3 固化材料掺量

泥浆固化材料的掺加量对泥浆固化物的抗压强度有直接影响。两者关系如图3 所示。

图3 固化材料掺加量和泥浆固化物抗压强度的关系

从图3 可知，在泥浆比重相同的前提下，固化材料掺加量越大，泥浆固化物的抗压强度越大。泥浆比重较小时，泥浆固化物的抗压强度随固体材料掺加量的增加而快速提升；当泥浆比重较大时，固体材料掺加量对泥浆固化物的抗压强度影响较小。如果对泥浆固化物强度要求不高，出于成本考虑，应通过提升泥浆比重的方式来增加强度，而不是盲目增加固体材料掺加量。

3 桩基施工泥浆固化分离处理施工工艺

3.1 工艺流程

由桩基施工泥浆固化处理新技术原理可知，该工程中所构建的泥浆固化处理系统主要由泥浆泵送系统、泥水分离系统、泥浆处理添加剂配置与输送系统、渣土处理系统、泥浆废水处理与收回利用系统等共同组成。在泥浆固化处理过程中，水土分离工艺流程如图1 所示

该工程桩基施工中，泥浆固化处理施工工艺流程主要包括泥浆泵送，泥浆、水分离，外加剂配置、泥浆运输、渣土处理、泥浆废水处理等部分。在泥浆固化过程中，水和泥的分离过程如图4 所示。

图4 泥浆固化处理泥水分离工艺流程

3.2 泥浆分离处理

结合工程现场的实际情况对桩基施工中的泥浆进行分离处理。施工现场开挖一个泥浆储备池，桩基施工现场的泥浆被输送到储备池进行进一步分离处理。泥浆直接填埋场会导致泥浆溢出泥浆池，污染环境，因此需要先将泥浆进行絮凝处理，再运送到其他地方使用或处置。根据泥浆储备池凹槽的几何形状计算处理后的泥浆的体积，使用比重计确定泥浆密度，并根据计算出的添加处理剂的量添加絮凝剂，进行搅拌直至形成絮状泥浆团停，等待一段时间后将上层流体排入最近的排水系统，剩余的沉积物将被直接掩埋，根据天然植物的生长情况观察土壤污染情况。

泥浆池的大小：上部8m×8m，下部5m×5m，高0.985m，单次可处理10m3泥浆；

泥浆密度：1.21g/cm3;

添加剂种类：阴离子聚丙烯酰胺；

添加剂剂量：1235L。

3.3 泥浆固化处理

结合工程现场的实际情况，桩基施工完成后，泥浆池需要有一定的承载能力。使用施工现场的泥浆池处理施工废弃的泥浆。通常直接的填埋场会使泥浆池溢出，并污染环境。因此，首先要处理泥浆然后将其掩埋，根据泥浆池的几何形状计算要处理的泥浆量，并结合实际情况确定泥浆密度和添加的固化剂的量，配置絮凝剂溶液并将其添加到泥浆池中，然后搅拌机搅拌直至形成絮状物，浸泡后将上层流体排到最近的排水系统中。排出液体后剩余的沉积物直接埋在地下，使用天然植物观察土壤污染情况。

泥浆池的大小：上部6m×5m，下部5m×4m，高1.8m，单次可处理16m3泥浆；

泥浆密度：1.19g/cm3;

添加剂种类：阴离子聚丙烯酰胺；

添加剂剂量：1798L。

3.4 桩基施工中泥浆处理施工要点

（1）泵送泥浆。根据泥水分离的原理和要求选择泵送系统，该系统应配备一个“三通”止回阀，以确保泥浆通过合理的流量和压力正确地输送到泥浆池。必须根据泥浆池的有效性确定泥浆流量。如果流量太大，泥浆池分离系统的负载将变大，可能导致堵塞，不利于分离，还会增加泥浆系统的损失。

（2）配置絮凝剂，本研究中使用的PAM 阴离子，一种白色颗粒状物质，易溶于水，溶解和混合时间通常需半个小时左右才能获得理想效果，因此，在施工现场为确保絮凝剂完全溶解并正常泵送，必须交替配置至少两组系统，以混合和泵送絮凝剂。掺加量控制在1.2%-2.5%，即1t 水掺加1.2kg-2.5kg絮凝剂，待其充分溶解和待处理泥浆完全混合。根据泥水分离系统的运行效率和容量以及添加剂作用时间来确定处理泥浆的容量。通常泥浆池的容量大于3m3。

（3）分离泥浆，泥浆通过离心机进行分离处理，在一个方向上高速高效地驱动滚筒和螺杆给料机，然后在差速控制下产生6-35r/min 转速。基于高速旋转离心力和絮凝处理后固液之间的密度差，固体颗粒与水快速分离并沉积在滚筒的内壁上。螺旋叶片继续刮擦沉积的颗粒使其排出。在排渣口分离出的水通过排出口流出，泥浆通过排泄管输送到处理设备进行清洗。如果处理后的泥浆水含沙量达到标准可以直接排入沉淀池中，否则必须添加絮凝剂进一步处理，直到泥浆水符合要求再排放到沉淀池中。经过处理和加料处理后的剩下的渣土应运至指定地点堆放。

（4）渣土处置。通过泥水分离以及通过排渣口排出的渣土可以通过排渣口直接输送到指定区域或者排入周围空地，然后使用挖掘机将渣土堆放到指定地点，零位，分离出的渣土也可以用汽车直接运送到施工场地外。

4 结论

综上所述，桩基施工产生的泥浆处理不当不仅污染施工现场及其周围环境，而且在一定程度上影响施工进度、施工安全。因此，在倡导绿色施工、安全施工的当下，建筑工程桩基施工中应该高度重视泥浆的处理，采用有效措施处理桩基施工产生的泥浆，以强化桩基施工安全性，创造良好的建筑工程施工环境，促进我国建筑业健康发展。