關(guān)州水電站防滲墻泥漿凈化回收利用實(shí)踐

張連順，李全福

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局，四川都江堰611830)

1 工程概況

關(guān)州水電站位于四川省丹巴縣境內(nèi)的大渡河一級(jí)支流——小金川(小金河)干流上，首部樞紐上游距小金縣城36 km，下游距廠房19 km、距丹巴縣城20 km，右岸隧洞沿線有S303省道通過。工程的開發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電，兼顧下游生態(tài)環(huán)境用水要求。關(guān)州水電站為低閘壩引水式電站，電站裝機(jī)3臺(tái)，總裝機(jī)容量240 MW。

電站首部樞紐河床覆蓋層為第四系全新統(tǒng)沖積堆積層、堰塞湖相堆積層和崩坡積堆積層，主要分布于河床及漫灘。據(jù)鉆孔揭示，具多層結(jié)構(gòu)，縱向分布總體較穩(wěn)定，橫向受河谷限制，靠?jī)砂镀律詼\，總厚70～103.3 m。

壩基混凝土防滲墻分兩期施工，一期防滲墻1781.45 m2，軸線長(zhǎng)度92.4 m;二期防滲墻 2745 m2，軸線長(zhǎng)度140.8 m。

2 研究技術(shù)背景

采用沖擊反循環(huán)鉆機(jī)施工防滲墻時(shí)，護(hù)壁泥漿是采用泥漿凈化機(jī)凈化循環(huán)利用，泥漿利用率非常高，鉆孔功效也非常高。但是沖擊反循環(huán)鉆機(jī)也有一定的適用性，如在特別復(fù)雜的地層(大漂石、孤石、塊石)中就不適用。再就是由于沖擊反循環(huán)鉆機(jī)施工設(shè)備、附屬設(shè)備、材料和工作內(nèi)容都比較復(fù)雜，因此在現(xiàn)有的防滲墻工程施工中很少應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)沖擊鉆機(jī)施工的防滲墻工程全部采用傳統(tǒng)的抽砂桶出渣工藝，抽出的鉆渣(鉆渣與回收泥漿成分混合物)要用清水或泥漿沖洗才能將鉆渣中的泥漿成分與鉆渣分離出來，此種工藝在鉆孔過程中泥漿回收利用的難度非常大，所以目前國(guó)內(nèi)基本上沒有進(jìn)行此工藝過程的泥漿凈化回收利用。有些施工單位采用比較簡(jiǎn)單的泥漿沉淀池回收部分泥漿，回收的泥漿質(zhì)量非常差，一是含砂量比較高，二是回到沉淀池中的泥漿是用清水或回收泥漿沖洗鉆渣的產(chǎn)物，被水稀釋后已經(jīng)基本不具備泥漿的性能，嚴(yán)格來說回收的已不是泥漿而是渾水。

本防滲墻工程地處比較偏僻的山區(qū)，只能采用傳統(tǒng)的沖擊鉆機(jī)施工工藝，且工程附近沒有合格的粘土原料，只能采用外運(yùn)的膨潤(rùn)土作為固壁泥漿材料，運(yùn)到工程現(xiàn)場(chǎng)的膨潤(rùn)土成本很高。采用抽砂桶出渣工藝因泥漿不好回收，泥漿浪費(fèi)非常嚴(yán)重，從而導(dǎo)致在鉆孔中泥漿的成本比較高。如果能夠回收利用部分或全部廢棄泥漿，減少?gòu)U棄泥漿的排放，可顯著提高防滲墻工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2．1 技術(shù)方案

(1)用沉淀池中的稀泥漿沖洗抽砂桶抽出的鉆渣，以減少回收泥漿中清水的混入量;

(2)用泥漿凈化機(jī)凈化經(jīng)沉淀池沉淀后的泥漿;

(3)在經(jīng)凈化后的回收泥漿中加入外加劑(增粘劑)和膨化后的膨潤(rùn)土濃漿經(jīng)風(fēng)動(dòng)攪拌，使之達(dá)到合格的可使用的泥漿。

2．2 實(shí)施方案設(shè)計(jì)

2．2．1 泥漿凈化回收系統(tǒng)

系統(tǒng)包括沖渣漿管、排漿溝、泥漿初級(jí)沉淀池、泥漿凈化機(jī)、回收泥漿儲(chǔ)漿池、調(diào)漿池等。其組成如圖1所示。

圖1 泥漿凈化回收系統(tǒng)示意圖

泥漿凈化機(jī)也叫除砂機(jī)是有兩級(jí)除砂單元(振動(dòng)篩)和一組旋流器組成，需凈化的泥漿首先經(jīng)一級(jí)除砂單元(粗篩)過濾，再進(jìn)入旋流器和二級(jí)除砂單元對(duì)泥漿進(jìn)一步除砂，達(dá)到泥漿中較低的含沙量。

2．2．2 泥漿凈化系統(tǒng)工作程序

用初級(jí)沉淀池中的泥漿沖洗鉆渣→進(jìn)入排漿溝→進(jìn)入泥漿初級(jí)沉淀池→用泥漿凈化機(jī)對(duì)要回收的泥漿進(jìn)行凈化→進(jìn)入回收泥漿儲(chǔ)漿池→進(jìn)入調(diào)漿池(加入外加劑和濃漿經(jīng)風(fēng)動(dòng)攪拌達(dá)到合格可使用泥漿)。

3 防滲墻泥漿凈化回收利用實(shí)施效果

3．1 實(shí)施過程

在關(guān)州水電站首部樞紐壩基二期防滲墻工程施工中進(jìn)行了泥漿凈化回收再利用的實(shí)施。

實(shí)施中的問題有如下幾個(gè)方面。

(1)回收泥漿池要有足夠的儲(chǔ)量，即要根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃精確計(jì)算泥漿池的容量，以便在澆筑防滲墻時(shí)能夠全部回收泥漿。本工程就是由于儲(chǔ)漿池偏小，導(dǎo)致在澆筑防滲墻工程中棄掉約10% ～20%的泥漿。

(2)新制膨潤(rùn)土泥漿(濃漿)一定要在膨化后使用，并且要保證膨化池有足夠的容量，以保證有足夠的濃漿來調(diào)整回收的泥漿達(dá)到合格泥漿標(biāo)準(zhǔn)。

(3)在沖洗鉆渣時(shí)，盡量避免使用清水，而是盡量使用沉淀池中的泥漿來沖洗鉆渣，避免過多的清水混入回收的泥漿中，避免在后期調(diào)整回收泥漿時(shí)使用較多的外加劑和濃漿。

施工過程采用了泥漿凈化回收利用系統(tǒng)，整個(gè)施工過程由于始終向槽孔中加入合格的泥漿，而不向槽孔中加入清水或不合格泥漿，從而保證了防滲墻的安全施工，未出現(xiàn)任何塌孔及質(zhì)量事故。

3．2 實(shí)施效果

在防滲墻施工中，當(dāng)?shù)貨]有合格的粘土。在鉆孔施工中對(duì)于滲漏比較大的部位，可以向孔內(nèi)加入少量的不合格粘土進(jìn)行堵漏。

此工程是在二期防滲墻施工時(shí)采用了泥漿凈化回收再利用的技術(shù)方案，對(duì)實(shí)施的效果與一期防滲墻施工對(duì)比情況如下。

此工程不合格粘土90元/m3，膨潤(rùn)土860元/t。

(1)一期施工使用泥漿成本:使用粘土500 m3，90元/m3×500 m3=45000元;膨潤(rùn)土120 t，860元/t×120 t=103200元;泥漿攪拌人工費(fèi)9.1萬(wàn)元。泥漿成本為134.27元/m2。

(2)二期施工使用泥漿成本:使用膨潤(rùn)土50 t，860元/t×50 t=43000元;泥漿攪拌人工費(fèi)4.81萬(wàn)元;回收泥漿再利用成本2.1萬(wàn)元。泥漿成本為40.83 元/m2。

(3)二期工程采用此處理方案節(jié)約泥漿使用成本:(134.27元/m2－40.83元/m2)×2745 m2=25.65萬(wàn)元。

(4)二期工程節(jié)約項(xiàng)目管理費(fèi):〔2745 m2÷1781.45 m2×(70 d－37 d)〕÷30 d/月 ×12萬(wàn)元/月=28.33萬(wàn)元。

(5)二期工程節(jié)約設(shè)備使用費(fèi):〔2745 m2÷1781.45 m2×(70 d－37 d)〕÷30 d/月 ×8萬(wàn)元/月=18.89萬(wàn)元。

(6)二期工程采用此技術(shù)節(jié)約工程成本:((3)+(4)+(5))=72.87萬(wàn)元。

(7)節(jié)約防滲墻鉆孔成本比例:72.87萬(wàn)元÷(2745 m2×850元/m2)×100%=31.23%。

3．3 社會(huì)效益

(1)節(jié)約了粘土或膨潤(rùn)土使用數(shù)量，降低了工程造價(jià)，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

(2)基本沒有廢漿產(chǎn)生，顯著減少了廢棄泥漿的消納處理量，降低了廢棄泥漿的消納處理費(fèi)用，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。

(3)減少了廢棄泥漿消納處理的臨時(shí)施工用地，減少了施工對(duì)環(huán)境的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)本工程地處較為偏遠(yuǎn)山區(qū)，當(dāng)?shù)赜譀]有合格粘土而只能使用外運(yùn)的膨潤(rùn)土作為防滲墻施工固壁泥漿的原材料，因此工程成本很高。此工程進(jìn)行了沖擊鉆機(jī)施工防滲墻的泥漿凈化回收利用技術(shù)的研究與應(yīng)用，應(yīng)用效果非常好，節(jié)約泥漿成本顯著。

(2)此技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，值得類似工程借鑒。

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