水中墩桩孔泥浆的处理-secret

水中墩桩孔泥浆的处理钻孔桩的成孔泥浆常影响着施工及施工环境，尤其在水中墩桩孔施工中更加突出。根据水中墩桩孔施工的特点与要求，从泥浆布局、清渣、排浆方式及泥浆固化等方面作了较全面的阐述。钻孔灌注桩具有机械化程度高、成桩速度快、可适应地下多种条件施工等特点，目前在公路、铁路跨越江河的桥梁水中墩基建设中，日益得到广泛应用。钻孔桩在成孔过程中，依靠钻机转盘驱动钻头旋转破碎岩土，桩身穿过的各类岩土均被钻头破碎成微小颗粒，并与水形成泥浆（一般达成孔体积的3～5倍）。这些泥浆往往影响着施工及施工环境，在最近召开的全国桩基工程学术会议上，曾是专家们论述的重点议题之一。在水中墩钻孔桩施工中，由于施工条件及周边环境的限制，桩孔泥浆的处理难于地面施工。水中桥墩的建设，为进行桩基、承台及系梁等施工，往往要围堰或搭设水中平台。若将桩孔泥浆排至江河中或存放在围堰内，不仅最终仍必须进行清理，而且还会给承台、桩顶开挖清理等施工或清理围堰带来极大不便。结合水中墩钻孔桩施工的特殊性和桩孔泥浆的形成特点，可综合采用以下办法处理桩孔泥浆。1套用泥浆池通常在水中墩钻孔桩施工中，可供使用的施工场地都是极为有限的，尤其在平台上施工，更没有可供存放泥浆的场地。因此，泥浆系统的布局，必须充分利用有限的空间来满足桩孔施工工艺的要求。1．1钢护筒代用泥浆池采用水中平台时，钢护筒都采取一次性全部埋设，河床面以上的钢护筒长度一般在3m或以上，可套用作相邻桩施工的泥浆净化池。在钢护筒顶部距平台面20～40cm处开两个泥浆出口，每个出口均设插板等闸门，采用钢管或钢槽按一定坡度将相邻两个钢护筒的泥浆出口依头尾顺序相接；同时，在与成孔施工相邻的钢护筒上吊装泥浆泵。这样，成孔施工的泥浆流至相邻的钢护筒内，沉淀后由泥浆泵泵入正在施工的桩孔，构成泥浆循环回路，避免了平台上另设泥浆净化池或相应设施。1．2多孔并用泥浆池及装配式泥浆池围堰施工时，在围堰区内开挖泥浆池，由于泥浆水的渗透，往往会造成围堰土层松软，甚至会出现局部坍塌，往往因此还会影响其它工序施工。因此，采用围堰法施工时，最好埋设钢制或现浇混凝土的装配式泥浆池，并采取相关措施满足邻近桩孔施工中套用。在没有条件采用装配式泥浆池的情况下，宜在围堰一侧开挖泥浆沟。这样，两排孔合用1个泥浆池。2清渣桩孔施工中形成的泥浆一般达成孔体积的3～5倍，全部将这些泥浆外排至其它地点存放或进行后处置，造价昂贵，而且往往还有遗留问题。解决这类泥浆，首先要从预防着手，强化清渣，减少泥浆的形成量。2．1人工清渣围堰上桩孔施工中，若开挖的泥浆池或装配式泥浆池埋深在1m以内，有效池宽在2m左右或2m以内时，可以采用人工清渣。人工清渣工具的工作面最好设计成带孔的簸箕状，并要有一定的刚度，孔眼直径一般不宜大于2mm。人工清渣一是要及时，尤其在钻进砂层或成孔速度较快时，更需加大清渣力度；二是清出的岩渣要及时离开工作面，还应避免堆积在浆池外围而影响周边环境。2．2抓斗清渣对于浆池较宽、浆池埋深大于1m的围堰或水中平台上的桩孔施工，采用人工清渣难以取得理想的效果。这种情况下，可设计采用配套的清渣装置。该装置主体由1个抓斗和1台绞车构成。抓斗有效容积0．5m3左右，上半部最好配有溢浆设施，以便能使抓斗内岩渣上部的泥浆及时返回池内，保证抓斗内的实渣率。在水中平台上进行桩孔施工，清渣装置将跟随成孔施工而移位，可设计与钢护筒相适应的小型门架安装在平台上，与抓斗配套构成清渣系统。在围堰上施工，尤其采用装配式泥浆池时，可根据泥浆池的长度设计桁架并安装在装配式泥浆池上；绞车或桁架行车带动抓斗，逐步清除泥浆池或钢护筒内处于不同位置的沉渣。清出的岩土渣可以直接装车外运或堆放在相关场地，能够保持施工区域内具有良好的环境条件。2．3多分级除渣成孔施工中上返至地面的泥浆，在泥浆池内仅能除去较大颗粒的岩渣。若泥浆密度过大、岩渣粒径较小、流程短以及池内沉渣较多时，泥浆池将会彻底失去净化岩渣的功能，仅能充当成孔中泥浆循环回路的一部分。在这种情况下，必须配套采取其它措施净化泥浆。近年来，北京中煤矿山工程公司研制出一种多分级泥浆除渣机，它具有体积小、重量轻、移动及就位方便等特点，可以借鉴用于桩孔泥浆净化。该装置主体为半封闭式方形框架结构，框架内装有多种不同规格的除渣滤板，滤板可随机调换，滤径规格根据岩土粒径选择。其基本参数：额定泥浆输入量150m3／h；除渣粒径范围大于等于0．4mm；除渣级数为4级，可调；除渣率大于等于40％。除渣过程中，泥浆中的岩土颗粒依粒径大小逐级被各级滤板截留，并在滤板上依靠入浆的冲击振动作用不断发生位移并逐步从除渣机内排出。整个除渣过程中，对于反循环系统，若成孔出浆量与除渣机入浆量匹配时，直接全量净化出孔泥浆，并利用出浆的冲击作用作除渣动力。采用多分级除渣机除渣时，除渣机滤后浆的密度平均下降4．48％，泥浆内砂类物质净除率平均达到34．5％。3三通复线排浆桩孔施工中，除满足成孔施工所必须的泥浆循环外，其余的泥浆均需外排存放或进行处置。这些泥浆，若不能及时外排出去，不仅增加泥浆池的负担，而且影响周边环境，严重的是入孔泥浆得不到良好净化或稀释，造成泥浆密度的恶性循环，导致成孔速度降低和清孔难度增大。外排泥浆是成孔中不可避免的，问题在于如何不影响正常施工，以及降低能耗、成本及装备投入。目前，与桩孔钻机配套的泥浆泵流量足以满足桩孔成孔所需的洗孔量，而成孔施工中的泥浆外排是间断性的，持续时间较短，一般仅占成孔时间的1．0％～5．0％，可见泥浆外排是有可能与成孔施工共用泥浆泵的。对正循环系统，可在泥浆泵的出口处安装三通和泥浆阀，将1个出口改成两个出口，无阀的出口接至桩孔钻机的水龙头（反循环系统中接至泥浆池），有阀的出口接至外排浆输送管路。多台桩机同时工作时，可采用并联方法外排浆，即将各有阀的出口通过泥浆管均接至外排浆输送管路。需要外排浆时，打开泥浆阀，即可保持成孔施工与外排泥浆同步进行。4固化处理泥浆固化，即将具有流动性的液体泥浆经脱水或析水处理，除去其中大部分水分变成固体物质的过程。4．1井点抽水固化井点抽水固化，需在固化场内预先布置抽水孔及抽水管路。当泥浆排入固化场后，一方面泥浆自身析水并渗入抽水孔；另一方面靠抽水机从抽水孔内抽水形成负压，迫使泥浆析水，从而实现泥浆固化。采用井点抽水固化，规模较大，适用于施工周期长、成孔数量多、有必要对泥浆进行集中处理的工程，并且要有一定的场地供固化泥浆使用。4．2化学固化化学固化是指在泥浆中加入适量的化学材料，靠其与泥浆固相的吸附作用彻底破坏泥浆的原来构造，使泥浆中的固相凝结在一起并与水离析的一种固化方式。化学固化需配备搅拌装置，基本特点是灵活性强，既可适用于大规模的化学固化处理，又可适用于小范围内的泥浆处理；既可在专门配套的装置或容器内进行，又可在允许的泥浆池内实施。4．3机械脱水采用机械脱水使泥浆固化，往往需先进行化学处理。目前机械脱水装置有真空脱水机、转鼓脱水机、超高速离心机、造粒机、浓缩机等，其中造粒机、浓缩机用于泥浆脱水固化效果较佳。采用造粒机处理泥浆时，对于密度1．10～1．25的泥浆，泥浆输入量为15～20m3／h，脱水后的泥浆固体含水量约48％，可用皮带输送机输送及直接装车外运。采用浓缩机时，泥浆输入量为40m3／h，脱水后的固体静止24h后，能够满足挖掘装运要求。