新型地連墻泥漿處理工藝的研究與應(yīng)用

王劍，李　術(shù)，趙明時

（1.唐山市國土資源局，河北　唐山　063000；2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津　300222）

新型地連墻泥漿處理工藝的研究與應(yīng)用

王劍1，李術(shù)2，趙明時2

（1.唐山市國土資源局，河北唐山063000；2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津300222）

針對地連墻施工中護(hù)壁泥漿處理傳統(tǒng)工藝存在不足，提出了對泥漿池結(jié)構(gòu)、回收泥漿處理、槽內(nèi)泥漿處理及置換等方面進(jìn)行改進(jìn)的新工藝，并經(jīng)具體工程項目驗證，在確保地連墻質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保、節(jié)約成本等方面效果明顯，對類似工程項目具有參考價值。

地連墻；泥漿；除砂；循環(huán)；環(huán)保

0　引言

近年來，地連墻結(jié)構(gòu)在地鐵站圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑物的地下室、地下商場、地下停車場、建筑的深基礎(chǔ)以及港口板樁碼頭等工程中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。

在地連墻施工過程中，泥漿具有非常重要的作用，主要包括以下幾個方面：

1）泥漿具有保證槽壁穩(wěn)定性和防止槽壁坍塌的作用。

2）泥漿具有懸浮和攜帶泥渣的作用。

3）泥漿具有冷卻和潤滑機(jī)具作用。

傳統(tǒng)泥漿處理工藝的某些環(huán)節(jié)存在很多問題，制約著地連墻的發(fā)展，必須進(jìn)行解決，以增加地連墻結(jié)構(gòu)在各類工程中的使用價值。

1　傳統(tǒng)泥漿處理工藝

1.1泥漿池結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)泥漿池一般采用直接在地面開挖基槽，然后在基槽內(nèi)砌筑磚墻結(jié)構(gòu)，作為制備和儲存泥漿的場所。由于磚砌結(jié)構(gòu)不具有防水防滲功能，使用過程中，地下水位較高或雨季施工時，地下水或雨水易滲入泥漿，導(dǎo)致泥漿的物理和化學(xué)性能發(fā)生變化。

在泥漿使用過程中，膨潤土和外加劑等化學(xué)成分易通過泥漿池墻體結(jié)構(gòu)滲入周圍土層，不僅造成泥漿損失，還污染周圍土體。

工程結(jié)束后，廢棄的泥漿池和槽內(nèi)大量泥漿大多直接填埋，給后續(xù)施工帶來諸多麻煩，且場地處理成本高，造成資源的浪費。

1.2泥漿池除砂方法

傳統(tǒng)泥漿池內(nèi)的泥漿主要為新制泥漿和回收泥漿，由地連墻槽內(nèi)回收的泥漿中含泥（砂）量較大，造成泥漿池內(nèi)泥砂沉淀量大，由于泥漿池本身不具備除砂工藝，導(dǎo)致泥漿池存儲空間減小。為確保施工泥漿量的需求，傳統(tǒng)泥漿工藝一般使用挖掘機(jī)將泥漿池內(nèi)沉渣清除，以增加儲存空間，然后再制備新泥漿。此種方法不僅不能很好地分離泥漿和沉渣，造成大量泥漿浪費，同時新制泥漿效率低，不能保證泥漿供給量，影響地連墻施工的連續(xù)性，且清出的泥砂泥漿混合體處理困難，造成環(huán)境污染。

1.3槽內(nèi)泥漿除砂方法

地連墻成槽后必須進(jìn)行清槽除渣處理，傳統(tǒng)的清槽方法一般采用潛水泥漿泵將槽內(nèi)的老泥漿全部用新制備泥漿置換的方法，以達(dá)到清除槽底沉渣、置換槽內(nèi)不合格泥漿的目的。此法存在以下問題：

1）由于單幅地連墻的槽孔體積較大，傳統(tǒng)清槽方法需要大量新制泥漿置換槽內(nèi)不合格泥漿，被置換出的泥漿未得到充分利用，泥漿置換成本高，清槽施工速度慢，造成資源浪費。

2）在地連墻混凝土灌注過程中泥漿中泥砂沉淀量大，混凝土頂面沉渣量可達(dá)1.0~1.5 m，造成混凝土灌注困難、混凝土超灌量大、混凝土灌注量不準(zhǔn)等問題，增加混凝土的灌注成本。

3）槽內(nèi)大塊沉渣不易清除，若清槽時大塊泥團(tuán)未清理干凈，將直接影響地連墻質(zhì)量，造成地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏水或碼頭結(jié)構(gòu)漏水漏砂等。

4）被置換的泥漿大多直接排到臨近海水或泥漿沉淀池，污染環(huán)境。

2　新型泥漿處理工藝

新型泥漿處理工藝主要從泥漿池結(jié)構(gòu)、泥漿池內(nèi)除渣方法、槽內(nèi)泥漿置換方法3個方面進(jìn)行改進(jìn)，以解決傳統(tǒng)泥漿處理工藝在工程應(yīng)用中的不足。

2.1新型泥漿箱結(jié)構(gòu)

2.1.1結(jié)構(gòu)原理

新型泥漿處理工藝中泥漿箱采用移動式泥漿箱組合體，本結(jié)構(gòu)與自然土體隔離，保證了泥漿的制作、回收、處理都在一個與自然土體隔絕的空間里進(jìn)行。施工時根據(jù)需要配置多個泥漿箱，每個泥漿箱由連通器相連，作為新制泥漿、回收泥漿、混合泥漿的儲存裝置（圖1）。同時每個泥漿箱中安裝2個螺旋攪拌機(jī)，起到攪拌、輸送泥漿的作用。

圖1　新型泥漿箱結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Schematic drawing of structure of new slurry tank

2.1.2工程價值

1）新型泥漿箱解決了地下水或雨水滲入泥漿從而破壞泥漿性能指標(biāo)的問題。移動式泥漿箱結(jié)構(gòu)由鋼板焊制而成，覆蓋簡單方便，泥漿箱表面及內(nèi)側(cè)做嚴(yán)格的除銹防腐處理，具備抗?jié)B性和抗腐蝕性，提高了泥漿的穩(wěn)定性，確保了泥漿的各項性能指標(biāo)。

2）鋼制防腐結(jié)構(gòu)有效阻止了泥漿內(nèi)膨潤土和外加劑等化學(xué)成分滲入周圍土體，解決了泥漿損失、污染土體和資源浪費等問題。

3）移動式泥漿箱占地面積小，根據(jù)工程需要在施工現(xiàn)場安裝和拆卸，移動運輸方便，便于使用和保管。工程結(jié)束后，采用專用泥漿運輸車將廢舊泥漿運至泥漿處理廠處理，解決了直接排放造成污染和浪費的問題。

2.2泥漿箱內(nèi)除砂方法

2.2.1工作原理

為解決泥漿池沉渣沉淀量大的問題，每套存儲裝置配置1臺泥漿旋流振動除渣器，在螺旋攪拌機(jī)作用下，沉淀的泥砂懸浮，再進(jìn)入除砂器進(jìn)行土渣分離，達(dá)到泥漿除砂凈化的目的。旋流振動除渣器是將振動篩和旋流器相結(jié)合，通過旋流和振動功能將泥漿中的砂礫、渣土等清除干凈。

振動篩是在強(qiáng)力振動作用下將泥砂土渣與泥漿分離的設(shè)備。振動篩篩孔的大小決定可分離土渣的粒徑，篩孔越小，可分離的比率愈高，一般可清除渣土的粒度d50=0.06 mm，振動篩對各種土質(zhì)的分離性能見表1。

表1　土渣分離統(tǒng)計表Table 1　Statistical table of soil separation

振動篩是土渣分離的第一道工序，經(jīng)過振動篩除去泥漿中較大的土渣，泥漿中尚帶有一定數(shù)量的細(xì)小砂礫。旋流器使泥漿產(chǎn)生旋流，使砂粒在離心力的作用下集聚在旋流器內(nèi)壁，再依靠自重作用下沉排渣，達(dá)到進(jìn)一步凈化處理的目的。在震動篩和旋流器的作用下，使回收分離后泥漿的含砂量少于4%[1]，為廢舊泥漿的循環(huán)利用創(chuàng)造了有利條件。

2.2.2工程價值

1）解決了傳統(tǒng)泥漿池沉渣量大和土渣分離困難的問題。

2）解決了泥漿池存儲空間有限的問題。

泥漿箱可同時作為新制泥漿、回收泥漿、混合泥漿的儲存裝置。

泥漿除渣處理后，在混合泥漿箱里加入經(jīng)發(fā)酵的新鮮泥漿、纖維素或純堿等成分，與回收的泥漿充分拌合，進(jìn)而改善回收泥漿的性能，達(dá)到廢舊泥漿再生處理，檢測合格后又被輸送回地連墻槽段內(nèi)。此方法可使回收的泥漿循環(huán)利用[2]，一次制漿多次使用，在有限的空間里將泥漿量降到最低，解決了泥漿供應(yīng)量不足的問題，有利于施工的連續(xù)性。

2.3新型泥漿工藝的槽內(nèi)除砂方法

2.3.1工作原理

在新型泥漿處理工藝清槽施工中，首先在槽內(nèi)泥漿中放置氣舉反循環(huán)導(dǎo)管抽漿器，槽內(nèi)泥漿通過抽漿器和抽漿泵進(jìn)入槽段處的旋流振動除渣器，經(jīng)初步除渣處理后的泥漿由泥漿回收管道輸送至移動式泥漿箱進(jìn)行二次除砂除渣，再進(jìn)入混合泥漿箱，添加新制泥漿或外加劑進(jìn)行再生處理，使泥漿恢復(fù)原有的性能[3]，再生處理后的泥漿經(jīng)檢測合格后輸送回地連墻槽段內(nèi)（圖2），達(dá)到泥漿置換、清槽除渣、減小沉渣厚度的目的。

2.3.2工程價值

1）實現(xiàn)了泥漿的循環(huán)利用[4]，解決了傳統(tǒng)泥漿置換工藝中新制泥漿需求量大的問題，加快了地連墻清槽施工速度，縮短了抓槽、清槽及混凝土灌注各工序間的銜接時間，提高了地連墻施工的效率。

2）降低了槽內(nèi)泥漿的含砂量，混凝土灌注過程中泥砂沉淀厚度可控制在0.2~0.5 m之間，有利于混凝土灌注施工，節(jié)約了地連墻灌注成本。

3）提高了地連墻接縫質(zhì)量，避免了地連墻墻體大面積夾泥夾渣問題，地連墻整體質(zhì)量得到提高，解決了地連墻接縫和墻體大面積漏砂、漏水的問題。

4）槽內(nèi)泥漿質(zhì)量的提高，改善了泥漿護(hù)壁效果，降低了向周圍土體的滲透性。同時，槽內(nèi)泥漿經(jīng)再生處理能夠繼續(xù)使用，避免了任意排放、水土污染等環(huán)境問題。

3　工程應(yīng)用

新型地連墻泥漿處理工藝已經(jīng)在多個工程中得到應(yīng)用，通過對泥漿成本、混凝土成本、地連墻維修成本等方面的統(tǒng)計分析，體現(xiàn)了良好的施工效果和經(jīng)濟(jì)效果。表2、表3為使用新型地連墻泥漿處理工藝工程與使用傳統(tǒng)泥漿處理工藝工程的成本對比。

表2　泥漿成本對比Table 2　Comparison of costs of slurry

表3　混凝土成本對比與碼頭維修成本對比Table 3　Comparison of costs of concrete and comparison of maintenance cost

4　結(jié)語

本套地連墻泥漿處理工藝針對傳統(tǒng)泥漿處理工藝中的不足，從節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)三個方面進(jìn)行研究與分析，經(jīng)過對傳統(tǒng)泥漿池結(jié)構(gòu)、泥漿池清渣、槽內(nèi)泥漿置換及泥漿處理等方面進(jìn)行改進(jìn)，在提高地連墻質(zhì)量、節(jié)約成本、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要意義。

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Research and application of a new type of slurry process in concrete-diaphragm-wall construction

WANG Jian1，LI Shu2，ZHAO Ming-shi2
（1.Tangshan Municipal Bureau of Land and Resources,Tangshan,Hebei 063000,China; 2.CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222,China）

Through the research on slurry process in concrete-diaphragm-wall construction,new technological process was proposed to improve the structure of the mud pool，process and disposal of recovered slurry,and the disposal and replacement of waste mud,which has been verified and proved in actual projects and showed significant improvement in ensuring the quality of the continuous diaphragm walls，energy saving and environmental protection，and cutting down the construction cost，providing valuable reference for similar projects.

concrete-diaphragm-wall;slurry;de-gritting;recycling;environmental protection

U655.544.6

A

2095-7874（2016）05-0017-04

10.7640/zggwjs201605005

2016-01-15

王劍（1983— ），男，河北唐山市人，碩士，船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造專業(yè)。E-mail：tb7082002@163.com