泥浆固化及其生态处置技术在黄瓜岭水闸地基处理中的应用

王琼 孙秀燕

摘 要：灌注桩在水闸地基除险加固工程中有着广泛的应用，桩基施工多采用传统的泥浆护壁循环施工工艺，成桩过程中会产生大量废弃泥浆，不仅会浪费大量土地资源，还对周边环境造成不良影响。泥浆的减量化处理与生态处置是一项技术难题，黄瓜岭水闸地基处理中采用了配套新型机械式桩基泥浆分离施工工法，很好地解决了泥浆工程量大、泥浆污染、进度受限等问题，效果明显，可在类似工程中推广应用。

关键词：泥浆固化；生态处置技术；灌注桩；黄瓜岭水闸

中图法分类号：TV66；TV223                                文献標志码：A

我国经济正处于持续健康发展阶段，工程建设项目逐年增多，很多水利工程基础需要进行加固处理。传统桩基施工中多以泥浆护壁的方式来平衡地层侧压力和地下水压力，不可避免地产生大量的施工泥浆。传统泥浆处理方式是将泥浆外运，经过一段时间自然晾干，不仅会占用大量土地，还会造成水质污染和河道淤塞等环境问题。因此，需要找到更加高效环保的泥浆处理技术，以提高桩基施工泥浆处理效率，减少环境污染[1]。

1 黄瓜岭橡胶坝除险加固工程概况

黄瓜岭橡胶坝位于山东省无棣县埕口镇黄瓜岭村北，是一座兼顾灌溉、工业供水、环境保护及生态等综合功能的中型橡胶坝，主要建筑物级别为3级，其他建筑物级别为4级。加固工程内容主要有拆除黄瓜岭橡胶坝，移址改建9孔拦河闸，闸上、下游河道主槽边坡护砌，配套下游消能防冲等设施以及机电、观测等设施改建等。闸室段及两岸翼墙、中墩、边墩底板、上游翼墙底板、下游翼墙底板均采用C35钢筋混凝土灌注桩对地基进行处理，单桩竖向承载力特征值≥1 300 kN，水平承载力特征值≥200 kN。闸址地势由西南向东北倾斜，拦河闸拟建于现状河床上，场址区地势低平，不存在滑坡、泥石流等不良地质现象，场地地层自上而下分为13层，据调查，当地居民房屋基础埋深为1.0 m，浸没地下水埋深临界值为1.2 m。

水闸底板底高程为-5.6～-5.0 m，基础位于④层砂壤土之上，该土层为液化土层，且地层变化不均，存在不均匀沉降问题，需进行处理；其下伏④-1层黏土强度偏低，具有高压缩性、不均匀沉降问题，也需进行相应处理。

2 桩基泥浆分离施工工法工艺原理

成桩过程泥浆护壁循环进入泥浆池，同时将清水池（或清水罐）水注入泥浆池，调整泥浆性能，再通过提升泵将泥浆池泥浆压入浓缩罐进行初步分离处理，然后将初步处理后的泥浆与药剂同步通过管道混合器流入泥浆分离固化设备，将分离后的清水循环回到清水池（或清水罐）中，分离后的泥饼直接装车运走，可达到环保要求。

3 桩基泥浆分离施工工法特点

桩基泥浆分离施工工法具有以下优点：一是施工成本较低。该工法先进行泥浆性能调整，提升泥浆循环使用率，从根本上减少泥浆产生量，再利用先进配套设备分离处理泥浆，可不加固化药剂或少量加固化药剂，大大节省固化成本。二是施工效率高、效果好。该工法处理量大，处理泥浆量可达100 m?/h以上，处理过程中清水可直接随时回用或对外排放，避免污染水体。三是施工环保。该工法处理污泥，回收率高达90%，处理后可直接装车外运，不会污染环境。四是泥饼和水可最大程度地实现资源化再利用。

4 桩基泥浆分离施工工法的创新应用

在城市河道生态环保清淤中，依托配套新型机械式桩基泥浆分离设备（见图1），对泥浆进行二次分离固化，最大限度实现泥浆循环再利用，达到了文明环保施工的管理目标，最终形成配套新型机械式桩基泥浆分离施工工法（见图2）。该工法在无棣黄瓜岭水闸地基处理项目中再次得到了成功应用，取得了显著的技术经济效益与生态环保社会效益，被评为企业 2021 年度企业优秀工法，其工法中的关键技术达到国内先进水平。

结合工程现场的实际情况，在施工现场开挖出一个泥浆储备池，桩基施工现场的泥浆被输送到储备池进行进一步分离处理。泥浆分离固化设备采用压榨式脱水工艺，泥浆经过离心式浓缩罐预脱水后，根据含水量情况，掺加固化剂与泥浆混合，使泥浆中的泥颗粒迅速凝聚、沉淀。再进入到泥浆分离固化设备，进行第二次滤布式重力脱水，在泥耙设备的导疏和重力作用下，污泥中的水分快速过滤。重力脱水后形成的浓缩污泥，再进入到压滤机设备，经过若干个不同直径的辊筒反复重力压榨脱水，最后形成泥饼，可以通过刮刀将泥饼刮落，分离后的泥饼可以直接装车运走，整个过程环保无污染，能达到绿色环保的要求。

泥浆固化处理中主要控制参数如下。①泥浆粘度范围取16～20 Pa.s，pH值控制在6～9，以保证泥浆分离过程中不造成堵管和堵罐；②采用取材经济、无再次污染的絮凝剂，控制加药量为聚丙烯酰胺药0.5～1 g/500ml、生石灰0.8～1.4 g/500ml、粉煤灰1～1.5 g/500ml；③离心式浓缩罐控制转速为1 500～3 000 r/min，一般40～60 d要清理罐底一次；④控制压滤压力为0.8～1.3 MPa，压滤厚度为3～5 cm，固化效果较好。

5 泥浆固化及生态处理技术应用中的质量控制措施

首先，建立工地质量监督领导小组，实行质量责任制，并制定一系列的质量奖惩措施，使质量责任落实到每个人[2]；其次，在施工前向作业队伍进行技术交底，内容包括灌注桩的施工方案、工艺技术、操作规程、质量标准等；再次，由泥浆分离设备厂家进行设备操作要点讲解，进行首次泥浆分离的操作；然后，施工中应适时对桩基和泥浆分离进行检测，其中桩基参数包括倾斜角度、深度、导管埋深、导管气密性检验等，泥浆参数包括浓度、粘度、设备流畅情况等[3]；最后，离心式分离罐应设置变频控制和差速调节装置，控制速差稳定在 5～30 r/min左右，避免速差造成沉淀物聚集在罐体内部或螺旋桨叶上，第一次预分离后的泥浆颗粒粒径<5 cm，泥浆含水量<90%。

6 桩基泥浆分离施工工法的应用效果分析

6.1 社会效益

该工法的应用积极响应了建设单位工期节点的要求，得到建设单位和监理单位的一致好评。对社会来说，配套新型机械式泥浆分离机多功能一体化设计，能够实现泥浆清洁、回收重复利用，减少噪声污染，对环境有利；对施工者来说，操作方便快捷，全面提升了桩基施工机械化、生态化的水平，改善劳动条件，加快施工进度，减少物力和劳力；对于设计者来说，配套新型机械式泥浆分离机占用面积小，增加使用空间，积极发挥其处理优势，并实现泥浆固化处理的自动化，降低泥浆处置的经济及环境成本，方便大范围地推广和应用[4]。

6.2 经济效益

采用此工法后，每1 m?泥浆采用泥浆分离设施较传统泥浆处理工艺可节约成本9元，项目产生泥浆量约115 000 m?，共计节约成本103万元。

6.3 环保效益

配套新型机械式泥浆分离机多功能一体化设计，兼具泥浆清洁、回收重复利用，泥浆配置和存储等功能。在施工现场只需开挖一座循环泥浆池和一座清水池，处理过程中清水可直接随时回用或对外排放，不污染水体，大幅提高了泥饼固化效率，减少了药剂使用量，泥饼和水可最大程度地得到资源化再利用，减少了资源浪费，大幅度降低固化成本，取得了显著的技术经济效益与生态环保社会效益[5]。另外，清场方便且大大减少泥浆池安全风险，符合生态资源型、环境友好型技术发展理念，彻底解决了项目桩基工程量大、泥浆工程量大、排放困难等问题，环保高效，有效保护了马颊河的生态环境。

7 结语

（1）泥浆固化及其生态处置技术的施工有效解决了传统桩基施工使用大量泥浆池长期沉淀造成的占地问题，降低了安全风险，提升了桩基施工的机械化、生态化水平，符合生态资源型、环境友好型技术发展理念。

（2）本工法的运用使得泥水分离，资源得到循环使用，泥饼可二次用于基坑回填，实现了环保的桩基施工生产，改善了现场文明施工环境，属于绿色施工技术，值得在类似工程的地基处理中推广与运用。

参考文献：

[1]陈刚，杨阳，徐晓辉，等.一种建筑工程桩基废弃泥浆处理装置：中国，ZL202020325131.8[P]，2020-11-17.

[2]聂勇，董聪飞，徐莉美.水利工程中的水闸施工技术实践应用探讨[J].河南水利与南水北调，2014（12）：27-28.

[3]袁俊相.钻孔灌注桩的施工废浆处置及再利用工艺研究[J].建筑施工，2018，40（12）：2029-2031.

[4]胡培强.泥浆固化处理施工技术在桥梁桩基工程中的应用[J].交通世界，2019（35）：105-106，109.

[5]張钦喜，陶韬，王晓杰，等.钻孔灌注桩废弃泥浆处理的试验研究[J].水利学报，2015，46（增刊1）：40-45.

Slurry Solidification and Its Ecological Disposal in Foundation Treatment of Huanggualing Sluice

WANG Qiong，SUN Xiuyan

（Changjiang Water Resources and Hydropower Engineering Construction Co.，Ltd.，Wuhan 430048，China）

Abstract：Cast-in-place piles are widely used in the foundation reinforcement of flood sluices. The conventional slurry-supported cycle construction method generates a considerable amount of waste mud during the pile-forming process，resulting in not only the wastage of land resources but also detrimental impacts on the surrounding environment. Reducing the amount of mud and eco-friendly disposal of mud are technical challenges. In the foundation treatment of the Huanggualing sluice，a new mechanical mud-separation construction method was adopted. The method has effectively solved problems such as large mud volume，mud pollution，and limited progress. This technology has shown promising application results and merits promotion in comparable projects.

Key words：slurry solidification；ecological treatment；cast-in-place pile；Huanggualing sluice