福厦客专桥梁钻渣泥浆处理技术思考

王 静，应 丰，吴德榆

(中国电建集团 华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

党的十八大以来，国家对环境问题越来越重视，提出生态文明建设、建设绿水青山、坚持人与自然和谐共生等先进理念。铁路建设项目普遍具有扰动面积大和施工影响范围广等特点，如何在保证施工进度及建设质量的同时，坚持与自然和谐共生，是新形势下急需解决的重要问题，为此，铁路建设者们不断探索、积极作为，把新建设理念吸收、消化并逐步贯彻到铁路建设项目中。福厦客专就是新形势下较好贯彻这一理念的项目之一，该工程响应国家号召，力争打造精品工程，提出“精品工程、智能福厦”的实施原则和“八高九建”的建设目标，在工程建设初期，针对桥梁占比大，钻渣泥浆多且不易干化、易产生水土流失并对周边环境产生不利影响等特点，经多方调研比选，在原方案设计基础上，增选机械分离处理工艺，不仅最大限度地减少了对周边环境的破坏，同时做到了变废为宝，值得同类工程借鉴。

1 项目概况及桥梁桩基施工水土流失特点

1.1 项目概况

福厦客专是福建省在建的第一条时速350 km的高速铁路，位于福建省沿海地区，北起福州市，途经莆田、泉州，南至厦门和漳州市。线路北端衔接合福、温福、向莆铁路，南端衔接厦深、龙厦铁路，与东南沿海铁路福厦段共用一个，既可构建京福厦高速铁路客运通道，促进福建快速便捷融入全国快速铁路网，又可构建一条长三角经海峡两岸至珠三角高标准客运联系通道，发挥沿海高速客运通道承上启下的作用，对进一步加快沿线社会经济发展、促进福建经济综合实力迈上新台阶，提升经济凝聚力和对台吸引力发挥重要作用。

客运专线工程建设标准为双线，电力牵引，设计速度350 km/h。正线全长约277 km，其中：桥梁85座，长约181 km，占比约65%；隧道32座，长约57 km，占比约21%。全线设福州南、福清西、莆田、泉港、泉州南、厦门北、漳州7个车站。施工期间设置取土场、弃土(渣)场、临时设施等。工程于2017年9月30日全线开工建设，工期5年。工程概算总投资约499亿元。

1.2 桥梁桩基施工水土流失特点

工程地处沿海地区，桥梁架设较多，全线桥梁桩基基础形式主要为钻孔灌注桩。钻孔灌注桩主要施工工艺依次为桩位测量、护筒制作与安装、固孔、钻孔、清孔及检孔、泵送灌注、验桩，其中钻孔环节是产生水土流失的重要环节。桥梁桩基钻孔过程中会使用大量的工程泥浆，泥浆在发挥平衡桩孔内外地层压力和水压力，保护孔壁，防止坍塌和渗漏作用的同时，兼具排除悬浮钻渣，清洗孔底等作用，随泥浆排出的钻渣呈流塑状，若随意散排将可能产生水土流失，对周边农田、水体水质产生影响，同时可能淤堵河道、影响行洪等。因此，必须对钻渣泥浆进行处理。

2 目前常见的钻渣泥浆处理方案

目前，在实际施工过程中，钻渣泥浆处理方案主要是散排、沉淀池就地固化、沉淀池固化+外运处置、机械分离等四种方案。

2.1 方案一(散排方案)

桥梁钻渣泥浆的散排处理是最传统的一种处理方法，主要出现在国家对环境问题不够重视的早期和现今施工单位不文明施工情形下，为了施工的方便，将钻渣泥浆随意外排。野外施工时，一般就近弃于桥下及周边，或排入附近沟道、河流、水库等水体；在城市施工时，一般偷偷排入附近的沟道和河流甚至进入市政管网，给城市防洪带来隐患。此种方案以牺牲环境为代价，会造成严重的水土流失危害和对周边环境的破坏，目前已经严令禁止。

2.2 方案二(沉淀池就地固化处理方案)

沉淀池就地固化处理方案是在钻孔之前，在钻机附近设置泥浆池和沉淀池，泥浆池主要用于盛放钻孔所需的泥浆，沉淀池主要用于存放钻孔排出的钻渣和泥浆，泥浆池与沉淀池可分开布设，也可合并布设。钻孔排出的钻渣泥浆先汇入沉淀池，经初步沉淀后，表面部分泥浆一般再导入泥浆池循环利用，余下的钻渣则留在沉淀池中固化。泥浆池和沉淀池一般采用直挖方式，梯形或矩形断面，池周用开挖土方或装土编织袋或其他挡护材料围护，施工结束待钻渣在沉淀池内固化后进行场平。此种方案是目前野外桥梁施工时最常用的钻渣处理方案，其特点是沉淀池容量大、占地面积大，钻渣泥浆易满溢且干化速度慢，但处理成本低，处理环节简单。

2.3 方案三(沉淀池固化+外运处置方案)

当工程施工场地较小、钻渣量较多，沉淀池无法容纳所有钻渣泥浆时，可考虑外运处置方案，外运堆放场地可为其他工程的合法场地，如围垦工程、政府指定的消纳场所等，也可是本工程自设的弃土(渣)场地。因钻渣泥浆可分批外运，沉淀池设置时面积可大大减少，可采用直挖、砖砌、钢桶等多种形式，钻渣在沉淀池内稍作固化后，抽入封闭的车辆运至堆放场地。此种方案的特点是沉淀池容量小、占地面积较小、形式多样，不易产生水土流失且对周边环境影响较小，但因钻渣泥浆呈流塑状，需密闭车辆才能运输，运输费用较高且可能增加弃土堆放场地的防护费用。

2.4 方案四(机械分离方案)

机械分离方案是指用固化离心机或泥浆分离器(站)对钻渣泥浆进行分离，机械型号不同，处理的效果也不同。有的仅进行简单脱水，脱水后的钻渣经中转场集中收集到一定量后采用封闭的车辆及时外运处理，外运堆放场地可为本工程自设的场地，亦可为其他工程合法场地或政府指定场地；有的可进行土、沙和水分离，分离出的土方和砂料可供工程自身使用，水经沉淀后外排。此方案大大缩短了钻渣泥浆的干化时间，提高了处理效率，在减少钻渣泥浆对周边环境影响的同时，变废为宝，但所需固化离心机或泥浆分离器(站)数量较多，且价格较高，一般在执法较严的地区或自身对环境要求较高的项目上才投入使用，如小型处理设备目前在城区的地铁、市政等项目上使用较多，而大型处理设备则较为少见。

经分析，上述四种钻渣处理方案的特点见表1，工程设计及实际施工过程中可根据工程自身特点及所处的环境条件选择合适的处理方案。

表1 钻渣泥浆处理方案的特点

3 福厦客专钻渣泥浆处理方案分析评价

3.1 钻渣泥浆处理方案

福厦客专的建设者们经充分比选调研，并结合工程实际，在基本保留原设计方案(沉淀池固化+外运处置方案)基础上，增加了机械分离方案。

本工程沉淀池固化+外运处置方案即钻渣在沉淀池内稍作固化后，抽入封闭的车辆运至本工程自设的弃土场与其他土石弃渣一并堆存。但据现场调查，工程实际设置的沉淀池形式与原设计有一定变化，原设计沉淀池采用直挖式，地面以下开挖1.5 m，开挖边坡取1∶0.5，地面以上高0.5 m，池周用池身开挖的深层土及装土编织袋围护；而实际沉淀池防护标准有一定提高，形式也更多样，采用直挖、砖砌、钢板等多种形式，断面有矩形或梯形两种，池周用护栏围护并设警示标识。

本工程机械分离方案是钻渣在沉淀池内稍作固化后，抽入封闭的车辆运至大型泥浆处理站进行处理，处理站分离出的废土运往桥下覆土平整，分离出的砂石用作临时工程建筑材料，分离出的水经沉沙池沉淀后外排。

两种处理方案的特点详见表1，处理工艺流程如图1、图2所示。

3.2 处理方案分析评价

福厦客专位于沿海地区，沿线征地较为困难，桥下可供布设泥浆池和沉淀池的场地有限，钻渣泥浆无法全部在沉淀池中固化处理。因此，确需将钻渣泥浆外运堆置或采取机械分离后处置。

图1 沉淀池固化+外运堆置方案示意

图2 机械分离方案示意

经查阅福厦客专水土保持方案和工程后续设计，工程沿线拟设置一定数量的弃土(渣)场，且部分弃土渣)场原状为坑塘，目前弃土(渣)场正在(或已经)办理征地手续。因此，将钻渣泥浆经沉淀池初步固化后运往弃土(渣)场堆置是可行的，且实际施工过程中沉淀池的防护标准有一定提高，形式多样，值得同类工程借鉴。但采用此方案时需注意运距不可太长、运输车辆必须封闭，且堆放场地必须提前做好挡护及排水措施。

而对于离弃土(渣)场较远的桥梁，每隔一定距离集中设置1处大型泥浆处理站进行钻渣泥浆的机械分离处理更是可行，此种方案在减少水土流失及对周边环境影响的同时，变废为宝，为工程自身所用，效果明显，目前正在工程全线推广使用，但也必须采用封闭车辆运输。

4 结 语

(1)鉴于福厦客专的重要性及沿线所经区域的环境敏感性，各施工单位在桥梁钻孔灌注桩施工过程中，务必文明施工，不得随意乱排乱弃钻渣泥浆，以免造成水土流失影响周边生态环境。

(2)经分析，福厦客专钻渣泥浆处置的沉淀池固化+外运处置方案是可行的，但运距不可太长、运输车辆必须封闭、堆放场地尽量为坑塘且必须提前做好挡护及排水措施。

(3)从目前运行的效果看，福厦客专对钻渣泥浆采用机械分离方案处理是可行的，其最大限度地减少了对周边环境的破坏，同时部分废渣为工程自身所用，变废为宝，可制定标准在全线推广，同时值得其他工程借鉴。

(4)福厦客专目前正处于工程施工初期，在后续大规模施工过程中，为实现与自然的和谐共处，仍需要继续探索更先进更适用的钻渣泥浆处理工艺，同时工程其他施工区域也需要根据项目自身的特点、所处的环境和投资等情况研究更为生态的施工方法及防护手段，为创建精品工程添砖加瓦。