下沉式泥浆储备处理系统在桩基工程中的应用

高丙山，王树松，张艳淋，代文龙

（中国建筑第八工程局有限公司华北分公司，天津 300452）

随着建筑技术的发展，越来越多超高层建筑出现，钻孔灌注桩技术得到了广泛应用。钻孔灌注桩在施工过程中普遍采用泥浆护壁技术，通过泥浆对槽壁的静压力和在槽壁形成的泥皮可以有效地防止槽、孔壁坍塌，从而达到桩基施工要求［1］。在天津富水软土地区工程建设中无论是桩基施工还是围护结构施工，受地质条件及工艺限制，采用泥浆护壁钻孔灌注桩施工用水量大、泥浆排放多（2）。随着城市化进程的加快，用地越来越紧张，在高楼林立的城市中心，工程地下室外墙非常接近工程用地红线，施工过程中可利用的场地非常有限，而桩基及围护结构施工期间，采用泥浆护壁工艺桩成孔及围护结构成槽，受泥浆循环处理限制必须在场地上设置较大容量的泥浆池或泥浆箱储存泥浆（5）。在狭小场地内设置大容量泥浆池或泥浆箱，占用桩位、围护结构位置，影响桩基设备布置；同时，随着工程推进，泥浆池或泥浆箱需进行场地转换，严重影响施工进度。本文以实际工程为例，提出利用基桩间隙设置下沉式泥浆池，增加泥浆现场储备，减少场地占用的下沉式泥浆储备处理系统。

1 工程概况

某工程地下4层、地上34层；框架核心筒结构，内筒为钢板剪力墙、外筒框架为钢管混凝土柱；桩基为钢筋混凝土灌注桩，桩径900、700 mm，有效桩长35 m，最大成孔深度79 m，共计447根。工程场地面积9 259.8㎡，基坑面积约4 511㎡，北侧基坑距围墙1.5～2.0 m，东侧基坑距围墙3.1～4 m，南侧基坑距围墙2.5 m；西侧为私人庭院，基坑距围墙2.0～2.6 m，施工平面规划可利用场地非常有限。

工程位于天津市河西区核心地带，周边道路限制比较多，东侧为天津市主要迎宾大道，全天禁止工程车辆通行；南侧为单行道且道路两侧停靠大量私家车，不具备大型车辆通行条件；北侧道路早晚高峰期工程车辆限行，大型运输车只能在22：00—6：00通行，严重影响材料进场及桩基施工阶段废泥浆外运。

2 泥浆储存处理系统设计

针对桩基施工产生的废浆需考虑以下因素。

1）现场泥浆储存量。受泥浆外运限制影响，现场泥浆储存、循环池容量需满足现场施工要求。

2）泥浆外运。工程每天产生废浆量约800 m3，留给外运时间只有6 h，每小时需外运133 m3泥浆，需泥浆运输罐车4辆（40 m3/辆），泥浆外运将是制约现场施工主要因素，在施工时需加大泥浆循环利用率，减少泥浆外运量。

2.1 泥浆储存处理方案

桩基施工时多采用小型泥浆池或泥浆箱来储存泥浆，本工程如采用普通泥浆池或泥浆箱会占用大量的施工区域，使本来狭小的场地更为紧张。另外施工过程中泥浆池或泥浆箱位置转换将直接影响现场施工，对工程进度安排极为不利。

针对泥浆储存及处理实际情况，结合工程桩布置，采用了一种下沉式泥浆储存处理系统。在基桩间隙施打拉森钢板桩形成围护空间，围护空间的形状可以根据工程桩分布随机调整，利用工程桩间隙作为泥浆储存空间，通过除砂、外掺添加剂等措施加大泥浆循环利用率，解决现场泥浆储存、循环利用问题。

本工程下沉式泥浆储存处理系统选在核心筒位置，基桩间距4.61 m，在空间内形成能4 m×30 m×4.5 m储存空间，通过功能分割设置可分成清水池、循环池、沉淀池等。见图1。

图1 下沉式泥浆储存处理系统的位置

2.2 下沉式泥浆储存处理系统设计

系统包括下沉式泥浆储备系统、泥浆搅拌系统、泥浆处理系统、漂浮排浆系统。见图2。

图2 下沉式泥浆储存处理系统

下沉式泥浆储备系统由拉森钢板桩和钢围檩、钢对撑组成，将拉森钢板桩打入地下形成封闭围护结构，钢围檩由H300 mm×300 mm×10 mm×15 mm型钢制作，设置在拉森钢板顶端，与拉森钢板桩焊接；钢对撑由H300 mm×300 mm×10 mm×15 mm型钢制作，沿围檩每4～5 m设置一道；在围护系统内土体挖除后形成支撑，保证拉森钢板桩稳定，拉森钢板桩所围空间用于泥浆储备。

泥浆处理系统包括除砂器、泥水分离系统。除砂器用于废浆的一级处理，经过除砂器将3 mm以上的颗粒分离出来，泥浆进入储浆池；经初级处理，调整参数进入循环池用于循环，分离土经晾晒运至场外。

3 施工要点

3.1 定位放线

根据现场平面布置，利用全站仪在桩基础间隙内测量布设下沉式泥浆池的位置，泥浆池边距工程基桩边500 mm。泥浆池平面尺寸由泥浆池容量确定，根据桩基础分布可以设置成方形、矩形、异形等。泥浆池定位以不影响桩基施工为原则。

3.2 板桩施工

围护结构采用拉森钢板桩，桩长12 m，按照提前测放的位置，采用屏风式打入法施工，用打桩机将钢板桩放至插桩位置，插桩时锁口对准。每一流水段落的第一根钢板桩作为定位桩，沿钢板桩的行进方向反向倾斜8°左右开动振动锤，利用振动力把桩顶沉至离地面1 m左右停止；然后第二根、第三根逐根插打。为保证钢板桩之间咬合紧密，施工时严格控制钢板桩垂直度，在插打过程中随时测量监控每根桩的斜度不超过2%，若倾斜或锁口结合部有空隙，可用轴线修正法修正。当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔出重打。顶部钢板桩桩位允许偏差：垂直围檩中心线，允许偏差100 mm，桩顶标高高出地面200 mm（4）。

3.3 腰梁和对撑安装

腰梁和对撑设置在钢板桩顶端，腰梁与钢板桩焊接。沿腰梁每4 m设置一道对撑，对撑支撑在腰梁上。腰梁与钢板桩及对撑与腰梁焊接牢固，焊缝饱满（5）。

施工前先将钢板桩内土开挖500 mm，然后吊车将腰梁吊装就位，用点焊固定，临时固定后将腰梁与钢板桩焊接牢固。对撑施工与腰梁施工同时进行，腰梁施工至对撑位置及时进行对撑施工，对钢板桩形成支顶。

3.4 泥浆池内土方开挖

泥浆池土方开挖深度为4.5 m，开挖施工随腰梁对撑穿插进行，开挖过程中注意支撑、钢板桩变形，如产生过大变形，及时采取增设对撑等加固措施。

3.5 安装除砂器和泥浆搅拌系统

土方开挖完成后安装泥浆搅拌系统，采用气动或水泵搅拌，首先安装搅拌主管，再安装连接竖管、搅拌喷嘴，主管与空压机或高压泵连接。搅拌喷嘴每1 m设置一个，便于泥浆池中的泥浆能够充分搅拌。

在泥浆循环端部安装一个3 mm除砂器，经除砂的泥浆排到泥浆池中。除砂器可设置在循环下沉式泥浆的上部。

3.6 循环回路安装

设置循环管路一端与成桩、成槽系统连接，另一端与下沉式泥浆池漂浮排浆泵连接，成孔时启动排浆泵，使泥浆循环。排浆泵采用立式泥浆泵，在泥浆泵上安装浮筒，可使泥浆泵随泥浆面上下浮动。

4 结论

1）利用钢板桩在基桩空间内形成围护结构，土方开挖后形成地下泥浆储备池，可以根据基桩分布随意设置，适用性比较强，能够保证各种制约条件下桩基正常施工；较传统泥浆池或泥浆箱占地面积小、泥浆储存量大，提高场地利用率。

2）泥浆储备池可根据工程基桩分布随意设置，加大泥浆储备量，解决了受环境、交通限制等因素工程施工大量泥浆储备问题。

3）泥浆位于地下，在泥浆池上部设置泥浆处理系统或铺设钢板，不影响桩基施工；减少以往施工过程中泥浆系统场地转换影响工程正常施工，节约工期。

4）经过处理的泥浆继续循环利用，加大泥浆循环利用率；同时经处理产生的泥沙用于桩孔回填，降低泥浆排放量，绿色环保有利于环境保护。

5）通过设置下沉式泥浆储备处理系统，减少泥浆排放，避免因泥浆不能排放导致停工的影响，减少泥浆场地转换，有利于工期整体成本节约。□■