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泥浆处理技术在建筑打桩桩基施工中的应用

添加时间:2013-3-29 9:47:40
泥浆处理技术在建筑打桩桩基施工中的应用

  摘要:结合工程实例,介绍泥浆处理系统的工作原理及工艺流程,阐述其在建筑打桩(桩基)施工中的应用及实施效果。通过一系列不同类型的絮凝剂的试验,发现高分子量的HPAM 对桩基工程泥浆水的脱水最有效。对真空吸滤、压滤和泥水分离-卧螺离心机三种泥浆分离工艺进行了比较试验, 在泥浆脱水分离工艺的选择上,我们进行了3 种分离工艺实验:真空吸滤法、压滤法、泥浆分离机。通过比较实验发现:吸滤法效果差,原因是泥浆沉降在下层,抽真空时,泥层变得较密实,水难吸滤出。压滤法效果尚可但考虑如用到现场需配置压滤机,但这种泥浆水含泥量很高, 压滤机过滤网极易堵塞,不适于使用压滤机,所以也很难用于施工现场。泥浆分离机的处理效果比上述两种方法好得多,我认为化学絮凝与泥浆分离机相结合的处理工艺在桩基工程施工现场具有较好效果。供类似工程借鉴。

  建筑打桩(桩基)技术是非开挖方式中的前沿技术,作为泥水打桩(桩基)主要系统之一的泥浆处理系统直接影响施工进度、质量,这种技术的应用,面临的突出问题之一就是泥浆的处理和合理应用。石油管道局西气东输工程(九江段)采用两台旋挖钻机,排出的碴浆量达100 m3/h,而且地质条件复杂,有稳定性差的淤泥和淤泥质沙层,有地下水丰富的中粗砂层,有整体性较好,强度较高的微风化沉积岩,也有岩体坚硬破碎、含高承压水的断层破碎带。为此,要求泥水处理设备具有良好的地层适应性。为解决这一难题,此工程采用了用泥浆分离机处理技术后,有效地对土碴进行分离,利于控制泥浆指标,利于泥浆的重复使用,有利于提高工程质量,同时节约造浆材料,降低施工成本。此泥浆处理技术能取得较低的碴料含水率有利于减少环境污染。

  1、总体思路

将打桩(桩基)施工中的土砂形成的泥水输出,经泥水处理系统分离成土砂和可循环利用的泥浆,以土砂的形式用汽车运走。

  2、技术方案

  2.1 旋挖钻机对泥浆处理系统的要求

  2.1.1 对泥浆处理系统能力的要求,旋挖钻直径:Φ580 mm一环长度:15mm ;进速度:100~250mm/min, 旋挖钻机对泥浆的需求量:0.5 m3/min;台旋挖钻机排浆量:1.0 m3/min (以最大排浆量计算)每台旋挖钻掘进各一环的最大排浆量:1.0 m3/min×60 min =60 m3

  2.1.2 对泥浆指标(处理结果)的要求为了维护泥浆泵的性能,降低磨耗,减少配管的阻力,作为送浆用的泥浆,其基本特性如下:

  液体比重:1.10~1.25;黏度:漏斗粘性 16~30;含砂率:5%以下。

  2.1.3 对可靠度的要求泥浆处理系统是旋挖钻正常掘进的重要保障,处理系统必须在旋挖钻施工中万无一失,做到百分之百的可靠。本处理系统的可靠性主要表现在几个方面:(1)整体设计的可靠性,即对渣浆处理的及时性、浆液质量的适应性;(2)处理能力的富裕配置,包括设备整机和组配设备的备用功能;(3)设备本身的性能、质量、使用寿命等的可靠性;(4)通过管路系统及阀组对各组设备进行切换,互为备用。

  2.1.4 控制系统的整合泥水在旋挖钻机至泥水处理系统之间的循环是由泥水输送系统实现的,旋挖钻机开挖出来的土砂进入储浆池,经搅拌后的高密度泥水由泥水泵泵送至泥水处理系统,在泥水处理场进行处理,分离后的泥水经调整密度,粘度等指标后再泵回开挖面,如此循环。

  2.2 泥浆处理系统的工作原理

  泥浆处理系统由泥浆进料系统、加药系统、除砂净化系统、泥浆分离机、排渣系统,回收泥浆槽和调配泥浆槽组成。打桩(桩基)施工时可根据环境系统的设计选配泵送系统,保证泥浆的合理流量及压力输送至除渣净化分离系统内,经除砂分离及脱水后清除大部分砂质颗粒,当旋挖钻机在砂砾石层或中砂层掘进时,泥浆经除砂净化系统后已满足要求。这时可转换出浆口阀门,净化后泥浆可直接进入回收泥浆槽,由制浆系统的高速制浆机在调配泥浆槽内适时调浆后泵送回旋挖钻机。当旋挖钻机在粉土、粉砂层掘进时,除砂净化系统不足以将泥浆比重及含砂量降至合理范围内时,可转换加药阀门使用药液除砂净化系统。可将泥浆中的砂质清除,除砂后的泥浆由出浆口自流进入调整槽,经调浆后泵送回井下。

  2.3 泥水处理系统

  2.3.1 系统的建立为了达到两台旋挖钻机所需的稳定泥浆指标,实现泥水分离的理想效果,根据地质构造及粒径比例分布和单位时间内的处理量,设计本系统。本系统由两用一备三台泥浆分离机净化系统,一套加药系统等组成。

  2.3.2 泥浆处理工艺流程泥浆处理工艺流程图(见附图)。

 
  旋挖钻机掘进后由排泥管排出的泥渣经过处理设备进行净化处理,若处理后的泥水含砂率满足要求,则可以直接排入沉淀槽进行溢流沉淀,否则经加药系统处理设备进行进一步处理,然后再排入沉淀槽进行溢流沉淀。经过处理和加药处理筛选出来的碴土运送到指定的弃碴场堆放。泥浆溢流进入调整槽后,若泥浆量过剩则可以将泥浆排进弃浆池储存起来,泥浆量超出弃浆池容量时泵送到附近的运输载体上运送到弃浆场;若泥浆量不能满足需求量时,则可以用抽浆机进行人工造浆进行补浆。当调整槽的泥浆浓度满足要求时要以直接由送浆泵泵送到旋挖钻机;若泥浆浓度太浓就加清水进行稀释;若泥浆浓度太低,则制浆进行调节加大泥浆浓度后泵送到旋挖钻机。

  2.3.3 处理设备的备用和安全性保障

  (1)设备配置的备用性。根据排泥流量,先用排泥设备进行处理,再排入沉淀槽进行溢流的工艺流程。此时每台旋挖钻机排出泥浆所需的处理设备的能力为60 m3/h。此工程选用三台泥浆分离机,其中每台旋挖钻机配套一台泥浆分离机可以满足处理要求,剩余一套泥浆分离机备用,而且设备间可以通过管路切换互为备用,这样设备储备能力大大增强;由于有三台泥浆分离机工作,三台泥浆分离机同时发生故障的机率非常小,况且弃浆池存有大量的满足旋挖钻机要求的泥浆,在经过沉淀槽溢流沉淀后也可以输送出大量符合送浆要求的泥浆,即使在最不利的情况下即三台泥浆分离机都不能运行时也可以保证盾构机正常掘进约二环,也可以给设备的抢修充裕的时间。所以,此备案也能保证施工的正常进行,不会延误工期。

  (2)系统的安全性整机处理碴浆能力大,达到100 m3/h;净化除砂率高,可达95%以上。操作简单的泥浆分离机处理系统故障率低、安装、使用及维护方便,使用效果好,分离效率高,可适应于各种打桩(桩基)施工中在不同地层的施工过程。具有结构先进、通用化程度高、运转可靠及拆装维修方便等优点;可保证设备的长期正常运转。电气控制采用了变频启动控制系统(可用PLC实现全自动控制),接线简单,抗干扰能力强,维护、维修方便。

  3、实施效果

  (1)完全满足旋挖钻机正常的掘进能力,提高了生产效率。

  (2)处理后的泥浆质量高,含砂率<5%。

  (3)由于经过处理后土砂的含水率低于30%,排放量大大减少,运输方便,避免因泥浆排放问题造成环境污染,利于环保。

  据了解, 该工程原先用槽罐车运送泥浆水,每立方至少20 元,采用了泥浆分离机处理技术后,有效地对土碴进行分离,初步估算可降低处理费用40 %以上。采用泥浆分离机处理技术用于现场泥浆水处理,从根本上取代目前原始落后的处理方式,提高处理效率,降低处理费用,保护城市环境,做到现场文明施工。我们拟进一步采用复合型絮凝剂,提高泥浆的脱水率以提高处理效率和降低费用。率因素高、能耗低、节能效果显著。运转噪音低,有利于改善工作环境。(end)