Chamber filter press for solidification of pile foundation waste sludge

箱式污泥压滤机在地基土以黏性土、砂土、淤泥和淤泥质土为主的我国沿海一带，广泛采用湿作业成孔灌注桩。但是在施工过程中会产生大量的泥浆，若不及时消纳，将会严重污染周边土壤和环境，降低现场文明施工程度，甚至会造成工程建设进度停滞及工程质量受损等，因此，非常有必要对废弃泥浆的处理工艺进行探索与优化。目前，泥浆无害化处理方式较为单一，一般采用集中堆放后自然风干，局部少量掺外加剂固化，所需时间长，消纳场地占用面积大的问题日益突出，与生态文明建设的矛盾日益加剧。随着建筑科技和施工技术的发展应用，泥浆脱水固化工艺、快速无害化处理[7]等新技术日渐成熟。其中，压滤机是在化工、制药领域被用于固液分离的一种常见设备，经过发展与实践，其在桩基工程的泥浆固化领域也得到了一定的应用。本文在总结前人研究成果的基础上，借鉴相关工艺技术，提出了一种厢式压滤机泥浆固化施工工法。该工法是将经过调和的泥浆送入压滤机滤板进行封闭加压，滤布过滤，将固体和液体分离，固体泥饼外运消纳，清水经药剂处理达标后就近排放至市政管网的一种方法，可以有效解决困扰施工企业多年的泥浆运输消纳问题。

1 工程概况温州市瓯海区仙岩街道凤池村城中村改造安置房建设项目，地下室开挖深度4 m左右，采用桩基础（钻孔灌注桩），钻孔灌注桩共需施工691根。本工程地层复杂、桩基数量较大。为了保证如期完成施工任务，投入14台GPS-15型以上钻机进行桩基施工。本工程拟采用厢式压滤机泥浆固化工法施工，固化泥浆约46 958 m3。离出的泥饼含水率低，且运行速度快。具有较好的脱水效果，具备场地条件的项目能大量进行现场固化处理，减少运输过程的污染，节约固化时间。

2 工法特点及适用范围

1）本工法采用厢式压滤机进行泥浆过滤脱水固化，设备结构简单、拆装方便、机械化程度高，易操作，所分

2）相对泥浆外运，泥饼外运处理成本较低，环境污染小。如温州城区泥浆，往往需通过陆运及水运方式运输至集中消纳地点处理，路程较远，运输成本较高。采用本工法则大大减少了外运的泥浆数量，道路沿途的滴、洒、漏污染及部门管控投入费用也相应减少。同时，基本不用在消纳场地再行固化，节约土地资源，减少生态环境污染。

3）分离出的泥土再进行无害化处理后，还可深化加工利用。通过一系列技术改良措施，使废弃的土方转化为具有一定强度和渗漏性的填方材料；泥饼中的固相物有黏土和石屑，再加入水泥和砂子，配制成黏土水泥砂浆，并进一步调整配方，改善养护条件，黏土砂浆完全可以满足一般建筑要求；还有其他各种再利用方法，从而实现变废为宝。

4）排出的清水用于循环打桩和洗车，节约工程用水，有利于环境保护。

5）本工法是工程建设中将废弃泥浆通过专用机械设备深度脱水的工艺，适用于建筑工程泥浆护壁灌注桩泥浆处理、桥梁桩基工程泥浆处理、勘察钻探泥浆处理、钻井工程废弃泥浆的无害化处理等。

3工艺原理在泥浆护壁灌注桩桩基施工过程中，安排适合的场地设置厢式Slurry Filter Press，并配套泥饼堆积外运场地，按照施工现场实际泥浆日产量、泥浆日处理消耗量等要求，确定添置设备的规模。桩基施工过程产生的泥浆集中收集至储浆池，储浆池再集中将泥浆输送至泥浆混合箱，通过加入一定比例的生石灰搅拌混合后，再输送至厢式压滤机进行脱水固化，分离出泥土、其他固态物和清水。泥土等固化物堆积整理外运，清水可循环用于桩基钻孔施工。最终达到节约用水、泥浆固化外运、降低成本的目的。

4施工工艺流程及操作厢式压滤机泥浆固化工法的施工工艺流程。

4.1 施工准备1）了解工地地勘资料、设计图纸、相关规范等文件。

2）编制泥浆固化的专项施工方案，经项目部审核、批集水池进行混合搅拌准备石灰外加剂汽车外运施工准备桩基湿作业成孔过程中的泥浆生成及循环使用泥浆汇集厢式压滤机泥浆压榨清水汇集泥饼堆放工程现场道路洒扫除尘，加药剂处理后排入市政管网等图2厢式压滤机泥浆固化工法施工工艺流程示意准，报监理、业主批准实施。

3）设备进场前，提供详细参数、质保资料及人员备案资料等。

4）计算泥浆量，选择泥浆池、沉淀池、循环池布置位置并开挖，泥浆池按照桩基工程1 d完成的桩基成孔体积的3倍计算，再乘以充盈系数，通常温州地区取1.15。依照此标准可再适当放大容量，以便在泥浆排出不及时的情况下可增加泥浆存储量，保证施工进度。

5）安排泥浆固化设备设置场地，进行场地平整，设备基础按专业设计图纸施工，待基础达到混凝土设计强度后，设备方可进场安装。

6）厢式压滤机安装完成后进行调试，保证运行正常。

4.2 泥浆生成及循环使用在施工过程中泥土与水混合产生泥浆，通过泥浆循环，将桩身及底部泥浆、沉渣携带至沉淀池沉淀净化，使泥浆达到一定的黏度、密度、含砂率，以满足桩身护壁、携渣、冷却钻具、润滑等施工要求。在满足现场钻孔施工所需护壁泥浆量的基础上，多余泥浆进行固化处理。

4.3 泥浆固化管线布置及汇集在桩机进场施工前，项目部根据场地环境及施工部署要求，按照施工方案科学合理地设置泥浆固化管线。桩机在施工过程中产生的泥浆汇总排放至总泥浆池，可增设沉淀池用以沉淀沉渣。在总泥浆池架设泥浆泵，通过直径至少为150 mm的输送管连接至泥浆与生石灰汇集池（集水池），采用电磁流量计控制泥浆输送量。泥浆与生石灰混合搅拌后，经集水池输送至压滤机进行压榨，产生的清水经引流槽排至清水池。清水池再通过清水泵排放至桩机处循环施工或用于现场喷洒除尘、车辆冲洗等。

4.4 集水池混合搅拌泥浆与生石灰混合搅拌，在集水池中进行融合。

1）泥浆池通过沉淀过滤后，浓度、密度需满足固化要求。在浓度过低的情况下，应将低浓度泥浆排向循环池循环使用，直至满足固化要求后，再输送至集水池。

2）工程现场采用30 t容积的生石灰罐，每天可固化泥浆618 m3。经流量表测得每天消耗生石灰3.75 t，每立方米泥浆消耗生石灰6 kg，生石灰与泥浆充分搅拌融合，经过化学反应，可起到吸水板结的作用。周 莉、闫相明、周星中: 应用厢式压滤机进行桩基废弃泥浆固化处理

4.5 厢式压滤机泥浆压榨

4.5.1进料压榨厢式压滤机过滤部分由按一定次序排列在主梁上的滤板、夹在滤板之间的滤布组成，滤板与滤布相间排列，形成了若干独立的过滤单元——滤室。过滤开始时，料浆在进料泵的推动下，经止推板上的进料口进入各滤室，并借进料泵产生的压力进行过滤。由于滤布的作用，固体留在滤室内形成滤饼，滤液由水嘴（明流）或出液阀（暗流）排出。若需洗涤滤饼，可由止推板上的洗涤口通入洗涤水进行洗涤；若需要较低含水率的滤饼，同样可从洗涤口通入压缩空气，穿过滤饼层，以带走滤饼中的部分水分。

4.5.2清水过滤及泥饼出料

1）通过泥浆压榨，清水从滤板侧边水嘴流向设置好的水槽，水槽再外排至清水池。

2）经压榨固化的泥饼通过人工控制按钮，以每块滤板5 s的速度松板卸泥，本工程采用1500型程控液压厢式压滤机，滤室容积为8 m3，每台设备有滤板125块，一次循环可固化处理22.5 m3泥浆，用时1 h，产生7.5 m3泥饼，卸泥时间需要15 min，泥饼落入下方的泥饼堆放场地，定时清运。

4.6 泥饼及清水处理

1）每日通过现场配备的挖机收集泥饼并集中堆放，定期通过渣土车清运至外场指定地点消纳，以满足现场施工要求，也可用于资源继续加工再利用。

2）经过6级处理的清水可排放至清水池，继续用于桩基工程循环施工，也可用于现场道路喷洒除尘、洗清等。含有氢氧化钙的废水不能直接用于饮用或土壤农业灌溉等，经过药剂中和处理，并检测合格后可排放至市政管网。

3）另外，因黏土中碱的质量分数高达2.5%～2.7%，砂岩中碱的质量分数为0.1%～0.3%，在桩基钻进施工过程，过滤水如长期循环使用，会增加水中碱的质量分数，且在桩基混凝土浇捣过程中，因水泥本身含有K O H、NaOH等碱活性骨料，碱的质量分数过高会影响桩基混凝土的施工质量，使混凝土产生较大的内应力，导致结构破坏，产生裂缝，影响耐久性。参照JGJ 63—2006《混凝土用水标准》，工程用水水质要求碱质量浓度≤1 500 mg/L，碱质量浓度检测应符合GB/T 176—2017《水泥化学分析方法》中关于KOH、NaOH测定的火焰光度计法的要求。水质取样不少于5 L，再生水应在取水管（出水口）终端接取，送至实验室测定，每个月做1次检测。如检测水碱质量分数过高，达不到继续循环使用要求，可加水稀释，达到要求后方可投入使用。

5效益分析

5.1 社会效益

1）节能环保。泥浆固化施工工法减少了泥浆排放量，土方可再生利用，处理后的水可进行再循环施工，节约了工程用水，很好地保护了环境。

2）文明、美观。泥浆固化施工工法使施工场区能更好地保持整洁美观，便于日常场区清理，避免了以前钻孔灌注桩桩基施工时场地泥浆外溢、环境脏乱的现象，更好地响应文明施工的要求。

5.2 经济效益现以温州市瓯海区仙岩街道凤池村城中村改造安置房项目为例，将厢式压滤机泥浆固化后的土方外运效益与传统的泥浆外运效益进行对比。经过成本对比分析，温州市瓯海区仙岩街道凤池村城中村改造安置房工程采用了厢式压滤机泥浆固化施工工法，与普通泥浆外运施工工艺相比，在没有影响施工效率的前提下，通过施工工艺，在土方外运的前提下，省去了泥浆外运处理，节约了相关费用支出共计109 571元。可见，厢式压滤机泥浆固化施工工法具有可观的经济效益，有很好的推广前景。

6结语采用泥浆固化施工工法后，在一定程度上缓解了泥浆外排的压力，固化后的多余土方可堆放在场地内，进行覆盖后临时堆放，节约了成本，保证了施工进度，取得了良好的应用效果。在文明施工要求日益趋于严格的当下，厢式压滤机泥浆固化施工工法为类似有桩基工程的施工项目提供了一种可借鉴的废弃泥浆处理方法。

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