水上钢平台灌注桩施工泥浆处理方式

◎ 李腾腾 中交四航局第三工程有限公司

1.前言

水上灌注桩施工一般采用搭设钢平台冲孔施工的方案。灌注桩施工工艺十分成熟，但由于项目环保要求越来越严格，并且水上钢平台施工受限于施工场地和运输条件，泥浆处理问题成为灌注桩施工过程中一个重要痛点。本文根据阳江LNG项目码头配套工程的工程实际对水上钢平台灌注桩施工不同的泥浆处理方式进行介绍并对比分析，总结经验，为类似项目解决问题提供参考。

2.工艺介绍

2.1 工程概况

本工程共建设1个L NG 码头和1个工作船码头，分别通过引桥与后方连接。引桥采用灌注桩基础，其中LNG 码头引桥共406.9m，共有128 根灌注桩，工作船码头桥共107.9m，共有14根灌注桩。灌注桩直径均为1.2m，桩长24～29m，桩底标高-17.9m～-23.7m，桩顶标高+4.9m～+6.0m。本文以LNG码头栈桥灌注桩施工工艺进行介绍。

项目所在地外侧有海陵岛形成掩护，风浪条件良好。设计高水位：3.51m，设计低水位：0.58m，极端高水位（50年一遇）：4.91m，极端低水位（50年一遇）：-0.36m，百年一遇高水位：5.15m。

图1 LNG码头引桥平面布置图

LNG 码头引桥灌注桩平面布置及典型断面如图2、图3所示。

图2 LNG码头引桥灌注桩平面布置图

图3 LNG码头引桥灌注桩典型断面图

2.2 施工工艺

该项目灌注桩施工采用冲击钻成孔施工工艺，沿栈桥方向搭设钢栈桥作为施工通道，搭设钢平台作为冲孔平台。钢栈桥宽度6m，每隔150m设置一个会车平台，冲孔平台平面尺寸为18m＊4.5m，支栈桥宽度6m，兼做施工通道和施工平台使用。钢平台顶标高为+6.8m。钢护筒采用直径1.4m，壁厚10mm钢管，钢平台施工完成后一次性施打至不透水层，钢护筒高于平台顶面50cm，为+7.3m。

2.3 泥浆处理方式

本文重点讨论两种泥浆处理的方式。第一种为浆渣混合外运法，在钢平台旁搭设临时钢制泥浆箱平台，将6m＊3m＊3m的钢制泥浆箱置于平台上，泥浆箱分为沉淀池、泥浆池，泥浆从孔内流出后流入泥浆箱，沉淀后流入泥浆池由泥浆泵反抽回孔内。泥浆池由挖机进行清渣，泥渣及泥浆由运浆车运走。第二种为浆渣分离外运法，将相邻的钢护筒以导管连通，用作沉淀池，由泥浆泵将含渣泥浆抽出孔内，经过旋流泥浆分离器，将泥渣滤出，净浆输送回孔内或抽至置放于钢平台的泥浆箱（6m＊2m＊1.5m）中以进行重复利用。

2.3.1 浆渣混合外运法

泥浆制备、循环系统由泥浆搅拌机、钢制泥浆箱（设沉淀池和泥浆池）、泥浆泵等组成。每个平台外侧打设4根钢管桩，配横梁，用于承载钢制泥浆箱。为满足混凝土浇筑时泥浆箱能够容纳足够的泥浆，泥浆箱尺寸为6m＊3m＊3m。

如图7所示，泥浆从孔内流出后流入泥浆箱，沉淀后流入泥浆池由泥浆泵反抽回孔内。泥浆池由挖机进行清渣，泥渣及泥浆由运浆车运走。

图7 泥浆循环平面示意图

每个平台设备配置见表1。

表1 施工主要机械、设备一览表

2.3.2 浆渣分离外运法

泥浆制备、循环分离系统由泥浆搅拌机、沉淀池（相邻钢护筒）、钢制泥浆箱和泥浆分离器等组成。

采用相邻桩基钢护筒作为泥浆沉淀池。采用相邻钢护筒做泥浆池无需搭设临时平台放置泥浆箱，泥浆箱可直接置于钢平台上。泥浆箱主要起存放净浆的作用，对体积要求较小。

泥浆分离器采用SHP-200型号。使用泥浆分离器有利于提高造孔质量和造孔工效、缩短清孔时间、控制泥浆指标、泥浆净化回收及渣土重复利用，可以降低施工成本、减少卡钻风险、减少环境污染。该型号单机的最大泥浆处理量达200m/h，净化除砂效率可达90%，装机总功率：15-48kW，碴料筛分能力25-80t/h。

施工过程中配备20m运渣车、运浆车各2辆将废料运输到到指定地点统一处理。

施工时由泥浆搅拌机调配泥浆。泥浆调配好后进入泥浆池，送入钻孔桩内。然后从钻孔内循环出来的带钻渣的泥浆，流入相邻桩基钢护筒。钻渣的泥浆由泥浆泵抽出，通过泥浆分离器，使浆渣分离。钻渣由挖机集中清理，由运渣车运往储料坑晾晒，净化后泥浆回流至钢护筒泥浆池内，循环往复。

桩孔桩混凝土浇筑时，泥浆排往相邻钢护筒，可直接用于后续桩基施工，提高泥浆重复利用率，减少泥浆外运。废弃泥浆由具备泥浆处理资质的专业单位外运，进行统一处理。

每个平台设备配置见表2。

表2 施工主要机械、设备一览表

2.4 废弃泥浆处理

废弃泥浆委托经环保部门批准具备泥浆处理资质的企业进行外运处理。在钻孔灌注过程中采用泥浆分离器，将泥浆中的小碎石、砂等固体颗粒物进行分离。分离出的固体废渣可运至储料场翻晒后用于回填以重复利用。

图4 钢平台平面布置图

图5 钢平台立面图及典型断面图

图6 泥浆箱位置示意图

泥浆处理公司对废弃泥浆一般的处理方式为在泥浆水中加入絮凝剂。利用高分子絮凝剂的架桥、网捕、吸附和电性中和等特性，可以破坏泥浆水的稳定性，使泥颗粒从水中迅速凝聚、沉降，从而达到泥水分离效果。

图8 水上泥浆分离循环系统

3.两种泥浆处理方式对比分析

如表3所示，从三个方面对上述两种方案进行对比分析：

表3 两种泥浆处理方式对比分析表

图9 SHP-200泥浆分离器

若采用浆渣分离外运法，LNG项目共可减少临时平台20个，减少泥浆外运量约4000m。分离后泥渣变废为宝，不仅无需出运处理，而且可以用作临时场地回填等。泥渣场内转运按照场外处理价格一半计算，泥渣共约4000m。采用浆渣分离法相对于浆渣混合外运法可减少成本113万元。

4.结论

综上所述，浆渣分离外运法从经济性、工期和环境保护上均优于浆渣混合外运法。钢平台混凝土灌注桩施工中，采用相邻护筒作为泥浆池和采用泥浆分离器提高泥浆利用率的施工思路值得推广。