桥梁钻孔弃浆压滤固化处理再利用技术

李海龙

摘要 随着经济的快速发展，工程建设逐年增大，工程钻孔灌注桩施工也产生了大量的废弃泥浆。为降低废弃泥浆对周边环境造成的不利影响，文章以苏州市东环南延快速路二期尹山湖立交工程为依托，现场采用化学絮凝和机械处理相结合的方式，将桥梁钻孔的弃浆进行固化处理，减少废弃泥浆的外运，并将泥浆利用于路基施工，以便减轻对工程沿线自然景观、城市湿地公园等环境敏感区的不利影响。

关键词 废弃泥浆；污染问题；化学絮凝；机械处理

中图分类号 TU753.3文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0102-03

0 引言

近年来，随着工程建设的迅猛发展，公路、市政、铁路桥梁越来越多，建设周期越来越短，党中央把生态文明建设纳入“五位一体”的总体布局。由于钻孔桩对地质条件的适应性较强，在桥梁施工中得到广泛应用。泥浆的质量影响到桩基成孔质量及施工进度，常规采用沉淀池自然沉淀的方法处理，无法满足施工要求，如果不及时处理或随意排放，会对周围环境产生破坏。为解决以上问题，该文依托苏州市东环南延快速路二期尹山湖立交桩基施工，对施工过程中产生三十余万方的钻桩废弃泥浆进行优化，研究废弃泥浆的处理以及提高泥浆重复利用率，减少泥浆排放对城市周边环境的影响，既降低了施工成本，又达到绿色施工和文明施工的要求。

1 弃浆处置方式选择

弃浆物理处理方法中宜首选压滤固化的方法，当压滤固化方法实施有困难时，可使用其他物理固化处理方法[1]。

采用化学固化方式或者物理固化方式时若添加化学絮凝剂，应在实施前对絮凝剂进行检测，絮凝剂质量必须满足相关标准[2]。

弃浆处置后，应根据弃浆处理的数量、成本条件、技术条件、运输条件、现场条件等选择废弃物去向。应首选本段土方利用，当条件不满足时，再选择农业用土或集中存放。

2 泥浆固化设备

（1）根据组成滤室的过滤元件，压滤机包括板框式压滤机和厢式压滤机。

（2）根据压紧方式不同，分为千斤顶压紧式、机械压紧式、自动保压压紧式、自动拉板式和隔膜压紧式。

（3）根据滤液的流出方式不同分为明流和暗流。

（4）按滤饼的洗涤需要，划分为可洗式及不可洗式两种。工程中最常用的滤饼选不可洗式。

（5）现场根据泥浆的含水量，滤饼通常可选吹气式或不吹气式。工程项目一般选不吹气式，除非需要很干燥，才选吹气式。

（6）实际使用过程中，一般根据使用目的而定，基本为耐高温的玻璃纤维聚丙烯滤板、耐高温高压的铸铁球墨铸铁滤板。

3 压滤法泥浆固化

3.1 泥浆生成及循环使用

（1）钻孔桩施工过程中通过泥浆池造浆或者孔内造浆实现泥浆护壁、携渣、冷却钻具功能，泥浆一般都能实现两次以上循环。

（2）钻孔过程中不间断加水，导致泥浆数量加大，在满足需要的前提下，多余泥浆按照本方案进行固化处理。

3.2 泥浆排放管线布置方案

施工前，應科学合理地设置泥浆排放管线将泥浆汇总排放至总泥浆池，同时，在总泥浆池架设泥浆泵，将浓度、密度满足固化要求的泥浆通过φ150 mm以上的输送管连接至集浆池，采用电磁流量计控制泥浆输送量。

3.3 集浆池混合搅拌

（1）泥浆与外加剂（生石灰、絮凝剂等）在集浆池内充分融合。

（2）施工现场可根据要处理泥浆工程数量，储存足够数量生石灰、絮凝剂等外加剂。

3.4 厢式压滤机泥浆固化方案

（1）进料压榨。外加剂（生石灰、絮凝剂等）与泥浆混合搅拌后，输送至压滤机进行压榨，并根据不同型号的压滤机做好进料控制[3]。

（2）清水过滤及泥饼出料。泥浆压榨后，从滤板侧边水嘴和设置好的水槽流出清水，并排放至指定的清水池。经压榨固化的泥饼运送到泥饼堆放场地[4]。

3.5 清水及泥饼处理

集中堆放的泥饼定期用渣土车清运至外场指定地点进行废弃或再利用。

经过6级处理的清水可继续用于桩基施工。含有氢氧化钙的废水经过药剂处理合格后才能排放。

4 试验项目

4.1 泥浆试验

（1）泥浆处理前，应检测泥浆的比重、含水率、砂率、黏度等指标数据，为泥浆处置方案选择提供基础。

（2）如果在施工制浆过程中加入了泥浆制浆剂，应在泥浆处理前进行有害杂质检测。检测方法按GB 8978执行。

4.2 水

（1）应随机选取压滤水样，采集后自然沉降30 min，取上层非沉降部分按GB 3838规定方法进行水质分析，并按GB 8978的方法检测污染物含量。

（2）固液分离后，排放到地表水系中的水质量应满足GB 3838规定的标准限值要求。

（3）固液分离后，水的pH值应在6～9之间，水中污染物浓度不应超过GB 8978的要求。

4.3 固化物试验项目

（1）采用筛分法对烘干脱水后的固化物进行颗粒分析，了解泥浆的颗粒特征，确定土的颗粒级配范围。可根据土的颗粒大小，初步确定其工程应用范围。土的颗粒分析按JTG 3430的方法进行。

（2）采用重型击实法对固化物进行击实试验，以测试固化物的最大干密度和最佳含水率。击实试验前先将固化物进行烘干处理，然后通过外加水的方法来准确获取不同含水率的固化物试样。将试验结果绘成含水率和最大干密度的关系曲线。击实试验方法按JTG 3430的方法进行[5]。

（3）采用液塑限联合测定仪测试固化物的液、塑限，采用的试锥质量为100 g。按照JTG 3430中T 0118规定的方法进行试验。

（4）按JTG 3430中T 0148规定的方法进行无侧限抗压强度试验，并绘制轴向应力-应变关系曲线。

（5）采用JTG 3430中T 0103烘干法对固化后的固化物进行含水率测试。

（6）以14 d龄期的固化物试样为原料进行加州承载比（CBR）试验，按JTG 3430的方法制件成型并浸泡96 h进行试验。

（7）当泥浆中添加制浆剂且固化物拟用于农业耕作和环境处理时，宜按JTG 3430中土的化学成分和矿物成分的分析方法进行化学矿物分析。

5 废弃与再利用

5.1 水的排放与再利用

（1）排入GB 3838中Ⅲ类及以上和GB 3097中二类及以上海域的水，满足GB 8978中的一级排放标准，可排放至河流、河塘等海域。

（2）排入GB 3838中Ⅳ类、Ⅴ类和GB 3097中三类海域的水，满足GB 8978中的二级排放标准，可排放至附近河流、河塘等海域。

（3）排放到设置有二级污水处理设施的城镇排水系统的污水，应符合GB 8978中的三级排放标准，可排放于城市排水体系中。如城镇排水系统未设置二级污水排放处理设施时，污水应满足最低二级排放标准。

（4）建议将符合GB 3838的水质要求，最大限度用于施工拌和用水及养护用水。

（5）当排出的水质中絮凝剂含量较高时，可重复利用泥浆固化。

5.2 泥浆、固化物的废弃

（1）不含有对土壤环境有害的污染物可就地处理，泥浆就地处理深度≤80 cm，并竖立明显标志。

（2）不含有对环境有害的固化物在处理前，应征求当地居民和政府主管部门的意见，且不得对环境造成影响。

（3）废弃的固化物表面宜选择种草、植树等方式进行绿化处理。

5.3 袋装充填

（1）固化物装袋后可以用于围堰砌筑、水利工程加固处理和防洪沙袋。改良处理后的固化物能够用于永久工程，如路基填筑、场地回填等。

（2）固化物经过处理后还可以用于非浸水重力式挡墙的回填土。

5.4 路基填筑

（1）固化物一般为粉质土，用于二级以上公路的路基填筑施工必须进行改良处理。

（2）具有膨胀性的固化物用于路基填筑施工必须经过改良处理。

5.5 农业、绿化用土

（1）固化物经过金属含量检测合格后可以作为农业种植土。

（2）固化物中镉、汞、砷、铅、铬等金属污染物控制限值见表1。当固化物中金属污染物含量不超过控制限值时，可以用于农业种植。

（3）用于农业种植体的固化产生物周边做好排水系统，以备与现场排水体系相互融合。

（4）用于绿化工程的固化产生物中的金屬含量超过表3限值时，应对土体中金属对水系环境影响进行评估。

6 泥浆处理环境评估

固化措施的可靠性是指经压滤固化处理后，泥浆及固化物对生态环境的影响程度，共分4级（见表2）。

6.1 生态影响

（1）弃浆处理的生态影响指标包括土壤破坏、水体破坏、水土流失及植被破坏等4项二级指标。

（2）弃浆处理地土壤破坏、水体破坏、水土流失以及植被破坏等按生态环境评价标准进行评价（见表3）。

6.2 回收再利用

（1）回收再利用包括固相回收率和液相回收率两项二级指标。

（2）固相回收率是经压滤固液分离后的钻渣、土石泥沙等被利用的总数量与可回收的弃浆中固体颗粒总方量之比。

（3）液相回收率是经压滤固液分离后的满足排放或利用水的数量与分离前计算得出的水的数量之比。

7 结论

该文通过对废弃泥浆压滤固化处理再利用方法的详细介绍，可以得到以下结论：

（1）工程中钻孔桩施工采用沉淀池沉淀处理周期长、费用高、效果差且污染环境严重，安全隐患大。

（2）钻孔桩施工产生的废弃泥浆采用化学絮凝及厢式压滤机处理方法，需要通过试验确定具体外加剂用量，并对处理后的清水和固化物进行检测，满足排放指标后方可排放、外弃。

（3）在施工中产生的废弃泥浆采取厢式压滤机现场处理装置，泥浆处理率能达到70%，为钻孔桩、地下连续墙等地下工程施工提供了很好的借鉴。

参考文献

[1]郑超， 王健青， 李奉南， 等. 钻孔灌注桩泥水分离技术的应用[J]. 建筑施工， 2021（10）： 2019-2022.

[2]胡军， 王宝德， 隋杰明， 等. 国家会展中心（天津）工程废弃泥浆固化分离处理技术[J]. 施工技术， 2020（22）： 111-113.

[3]周莉， 闫相明， 周星中. 应用厢式压滤机进行桩基废弃泥浆固化处理[J]. 建筑施工， 2021（4）： 668-670.

[4]王铭祥， 陈庆罡， 麻兴， 等. 压滤式泥浆脱水机在桩基工程中的综合应用分析[J]. 工程建设与设计， 2019（3）： 187-189.

[5]吴尚东， 陈权盛， 吴鸿， 等. 废弃泥浆的固化处理及路用性能研究[J]. 公路交通技术， 2021（4）： 70-75.