冲孔灌注桩与泥浆分离组合施工技术研究

邓忠平/DENG Zhong-ping

（中建二局第二建筑工程有限公司，江苏 南京 210000）

在传统的冲孔灌注桩施工过程中，其工艺为泥浆护壁，产生泥浆较多。在城区范围内施工，泥浆往外运输费用巨大，特别是在早期施工场地受限的情况下，泥浆池的砌筑和使用占用面积大，产生的泥浆外运成本高，泥浆不处理将造成无工作面等现象。工程施工中，将成孔（槽）过程中产生的废弃泥浆有组织排入此污水池中，通过泥浆分离器的处理，将泥浆分解为污水和固态土。从而解决了废弃泥浆的运输问题，且对环境影响小，绿色环保等特点，符合建筑业绿色节能发展新理念。

1 工程概况

庆元县翡翠公馆小区开发项目位于浙江省丽水市庆元县，本工程由综合楼、1#～15#楼、地下车库等组成。总占地面积35274m2，总建筑面积8.6 万m2，地下室一层建筑面积24248m2。设计单位根据地勘报告和现场实际考察，现场土质多为杂填土和淤泥质粉质黏土，考虑采用旋挖机进行施工，容易造成塌孔，最终选用冲孔灌注桩进行基础施工。共需施工冲孔灌注桩1210 根，桩长平均约13m。

冲孔灌注桩施工工艺为泥浆护壁，必然会造成大量的废弃泥浆。泥浆将占用大量的场地进行沉淀过滤，通过晾晒成为固态泥土方可运输，等待时间长。如何运输处理泥浆，成了首要解决的问题。通过使用泥浆分离器，利用泥浆泵将污泥抽到罐体内，然后向罐体内加入一定比例的絮凝剂，使其充分混合后，经过沉淀，泥浆中大颗粒在重力作用下沉降入池底锥形污泥斗中，而澄清水则从池上端周围的溢流堰中排出，实现污泥的初步分离。该设备主要由进料系统、加药系统、搅拌混合沉淀系统、出料系统等。

如图1 所示，污水泵将现场蓄浆池中的泥浆抽入初筛池，通过振动筛选后大于2.5mm 的粗颗粒将直接排到二次沉淀池中，小于2.5mm 的细粒将进入蓄浆池，通过反洗导管，旋转分离后，粗粒将进行沉淀至二筛池，再次排至二次沉淀池，分离出的水经过采集试验，将达到可排放标准的泥水，直接排至排污管网内。将不达标的泥水下沉至内循环装置，通过储存箱进行加入絮凝剂搅拌，再通过主机渣浆泵进行循环。

图1 泥浆处理设备原理示意图

2 工艺特点

1）利用了泥浆分离器上的旋流器将泥浆中的固体颗粒分离出来，余下无固体颗粒的泥浆能进行循环利用。

2）减少了泥浆外运的成本，也对环境起到的保护作用，同时脱水的颗粒也可以作为回填材料使用，大大节约了施工成本。

3 工艺流程与施工要点

工艺流程为：测量放线→泥浆池的砌筑→泥浆稠度的调制→冲孔灌注桩钻孔护壁→废弃泥浆的收集→泥浆进入泥浆分离器→加药→混合沉淀→污水排除、出料。

3.1 测量放线及砌筑泥浆池

根据设计图纸，在现场放出实际桩位点及泥浆池、污泥池，污泥排入口等位置。计算现场泥浆需求量，砌筑泥浆池。

3.2 泥浆稠度的调制

1）选料原则 造浆能力强，粘稠度较大，成本低的材料，就地取材为宜，比如黏土。

2）制浆黏土的指标要求 ①胶体率不低于96%；②砂率不大于3%；③造浆能力不低于2.8L/kg，另外塑性指数不宜大于20。

3）黏土数量筹备 按单根桩总容积计算出总的泥浆需求量，考虑扩孔系数，加上损耗率（按5%考虑），然后根据黏土造浆率进行筹备。

4）泥浆的拌制 采用砂浆拌和机拌和时，可先在拌和机中加适量的水，开动拌和机，再加适量浸泡好的黏土进行拌制。

5）泥浆稠度的控制 应根据地勘报告和现场实际取孔进行土质及地层的情况，从而确定泥浆稠度，另外泥浆稠度应先进行试配，发现稠度达不到护壁要求，需及时进行调整。

3.3 冲孔灌注桩钻孔护壁

1）安装冲击钻机并准备：支撑三脚架并固定卷扬机，将卷扬机安装好适配的钢丝绳进行固定连接：钢丝绳通过定滑轮缠绕在三脚架上，下端与冲锤进行连接。为保障钢丝绳的使用寿命，在弯曲部分安装U 型槽护铁，另外在钢丝绳末端用4 个卡扣进行固定，注意前3 个受力卡扣间距为6倍钢丝绳直径，最后1 个卡扣为保护卡扣，与倒数第二个卡扣的间距不小于500mm，受力卡扣方向与主绳方向一致。

2）根据桩位点埋设护筒。将桩位点确定后，用挖机进行护筒的埋设。护筒长度不小于3m，要求护筒口至少高出地面500mm 以上，并保持孔内水位高于孔外水位，使孔内水有正压力，利于保护孔壁不坍。

3）用钢丝绳式钻机选取合适的锤重（本项目根据土质和设计深度采用约6t 的锤）进行冲锤。①开孔：在开孔阶段冲锤进度不宜太快，注意控制台班进尺，在1m 以内应进行“低落密锤”，这样产生的冲击力小，使孔壁逐渐受水平力的挤压而密实，此时如果冲击过猛，进度太快，孔壁不能较好地形成，就会引起坍孔，所以在开孔阶段要严格控制冲锤进度，此后进入正常冲孔，就不容易产生孔口部位的坍孔；②正常冲孔：经过开孔阶段之后，即开始正常冲孔，为加快速度，提锤高度可增至2～2.5m 以上，泥浆浓度相应降低，大致在1.5以下。在正常情况下，冲孔进尺每台班为1～1.5m，根据地质土层而定；③冲打岩层或孤石：岩层表面大多是高低不平，或为倾斜面，因此在冲孔刚进到岩层时，最容易产生偏孔，所以在冲孔接触岩层时，通常是向孔底抛掷直径20～30cm 的片石，将岩层斜面和高低不平之处嵌补填平，然后进行绷紧绳子低锤快打，造成一个较紧密的平台，承托冲锤，均匀受力，防止偏孔，遇到孤石处理方法和岩层一样，但要注意岩层倾斜的一个测量工作，冲进岩层后，可适当降低泥浆浓度，控制在1.3左右，以减少阻力和粘锤的毛病，但不能太小，否则石渣浮不上来，掏渣困难。

4）清孔并检查成孔质量：首先进行成孔深度的确认，是否达到设计深度，另外在冲孔过程中被冲碎的石渣，一部分和泥浆挤入孔壁空隙之中，大部分靠掏渣筒清除出外。在正常冲孔阶段，掏渣要及时，不然阻力太大，不利于冲击。一般每台班掏渣一次，每次掏出石渣泥浆4～5 桶为宜，但在掏渣的同时要注意两点：①及时向孔内加水，保持孔内水位必须的高度，以免水压降低而坍孔；②掏完石渣之后，应即向孔内加添护壁料，恢复泥浆正常浓度。如此循环更换，可以保证冲孔顺利进展。至于冲进岩层以后，一般也是每台班掏渣一次，每次掏出的渣浆6～8 桶。

冲孔灌注桩进入中风化花岗岩层方可终孔，如图2 所示。

图2 冲孔灌注桩终孔条件

3.4 废弃泥浆的收集处理

1）按污泥排出通道，将冲孔灌注桩中污泥有序的排入污泥池。

2）污泥从污水池通过泥浆泵的作用，被输送到泥浆分离器中，在这个过程中通过变频泥浆泵控制污泥量的大小，均匀的进料到中心料筒中。

3）利用加药系统使絮凝剂加水溶解后，加入到中心料筒的污泥当中，起到了促使污泥的絮凝抱团的作用。

4）在污泥中添加了足量的药剂后，搅拌系统开始对污泥进行搅拌，使其充分混合，并经过缓流、絮凝等一系列的作用后，泥浆中的部分水分离了出来，从上部的溢流口排除，而增稠的泥浆则沉入底部锥形污泥斗中。

5）增稠的泥浆则沉入到底部锥形污泥斗中后，底流自罐体底部的出料口排出，再通过其余如压滤机等设备进行干排、固化处理。污水通过沉淀池多级沉淀后直接排入污水井道内。

4 质量控制措施

4.1 质量控制标准

产品的原件、配件、零部件等均进行验收：①认真检查机械设备（泥浆分离器）的性能是否完好、生产合格证、出场检验报告书、产品使用说明书等均应验收合格，不准将带病残缺的机械投放到施工现场；②对泥浆储存罐的验收：生产合格证、出场检验报告书、产品使用说明书等均应验收合格；③其他构配件、零部件的验收。

4.2 质量保证措施

1）机械设备必须持证上岗，机械设备实行定人、定机、定岗制度，作业人员必须进行定期体检，并按规定经过安全技术培训，取得操作证后，方可独立作业。

2）土质情况、土壤含水量、土石比等对应土质选用药水的品种，药水备用完备。

3）经试验室试配做出如下合理配比，采用砂、石含水率测试仪随时测定砂、石含水率，并根据含水率不同及时调整加药水量，项目可派专人抽查测量土壤中含水率。特别注意天气情况。

4）污泥池容量应满足现场实际泥浆的日常产生量及雨天山水的汇入量。

5）应满足泥浆分离量，且需考虑雨天因素。

6）经过污水池的沉淀及沉淀池的五级沉淀，直接可排入市政排污管道内。

7）可进行原状土的回填；便于运输，运输成本和干土、石方等一样。

5 结语

冲孔灌注桩适用于对邻近建筑物及周围环境要求较高的环境，其对土质要求较低，桩长和直径变化较方便，使用灵活，成桩效率高。但由于其自身工艺原因，成桩过程中需大量泥浆护壁，从而产生泥浆较多。应环保要求，泥浆处理是个难点。

泥浆分离技术正好可以解决泥浆处理问题，将液态的泥浆一部分进行固化，一部分经过处理后成为可排放污水，直接排放到市政污水管网中。从根源上解决了液态泥浆的运输问题，节能环保，使得冲孔灌注桩能更好地发挥其作用，在今后的泥浆护壁成孔的各类桩基工程中具有很大发展前景。