摘要：随着国家对环保提出更高的要求，对建设的工程提出精品要求；桥梁桩基钻渣的处理方式对环保和成桩的质量起着至关重要的作用。本文结合新建福厦铁路建设情况系统分析了小型泥浆分离器的优缺点，结合实际使用情况分析了对环境的影响，对成桩质量的影响；通过系统的分析提出了使用小型分离器的必要性和解决其缺点的方法，在推广使用时具有一定的指导价值。
关键词：桩基；钻渣；环保；分离；质量
在1983年第二次全国环保会议会上宣布将环境保护确定为基本国策，而十八大后在重要会议中关于环保问先后被提到60多次，习近平总书记关于环保也多次提出要求，也对环保指出了道路“保持加强生态环境保护建设定力，不动摇、不松劲、不开口子”。铁路总公司高度重视党中央关于环保的要求，在党组会上、建设协调例会上要求建设生态、美丽、绿色铁路。作为福厦铁路建设的参与者，我们积极响应党中央和铁路总公司的号召，福厦铁路在建设初期就提出“精品工程、智能福厦”的要求，本着品质一流、绿色环保的原则，对将桩基钻渣处理进行试验，通过现场实际的应用后采用小型泥浆分离进行钻渣处理是对环境污染最小，成桩质量较好的一种方案，具有推广的价值。
1.情况介绍
新建福州至厦门铁路位于福建省沿海地区，北起福州市，途经莆田市、泉州市，南至厦门市和漳州市，设计时速350km/h，新建线路全长277.42km，项目沿线地区经济发达，桥梁基础地质条件复杂多变。项目于2017年9月30日开工，计划于2022年9月开通，总工期60个月。
新建福州至厦门铁路位于福建省沿海地区，北起福州市，途经莆田市、泉州市，南至厦门市和漳州市。线路北端衔接合福铁路、温福铁路，南端衔接厦深铁路、龙厦铁路，与东南沿海铁路福厦段共通道，既可构建京福厦高速铁路客运通道，也是东南沿海铁路客运通道的重要组成部分。
2.地质情况及设备选用
桥梁基础地质条件复杂多变。其中：海域、滩涂及海积平原区主要发育厚层冲海积相流塑状淤泥、淤泥质土等；河流阶地、山间谷地区发育冲洪积层；福州、莆田段下伏基岩主要为凝灰岩、凝灰熔岩；莆田及其以南地区下伏基岩主要为花岗岩、石英闪长岩等；泉州境内分布有变粒岩等变质岩。
根据沿线地质情况，桥梁钻孔桩施工多为采用冲击钻施工。钻孔桩分柱桩、摩擦桩两种形式，桩径分为1m、1.25m、1.5m、1.8m、2m、2.2m、2.5m以及2.8m八种，柱桩基础施工时除满足设计桩长外，还应满足桩底嵌岩深度要求。
3. 冲击钻施工原理
其原理是用卷扬机提升钻锥，上下往复冲击，将土石击碎，同时通过反复冲击是钻孔周边孔壁挤压密实。而其他剩余钻渣通过泵入孔底一定浓度的泥浆悬浮排出空外，达到排渣的目的，使钻锥每次都能冲击到孔底新的岩层。因此本工艺成孔施工过程中泥浆一方面起悬浮排出钻渣作用，另一方面泥浆通过钻锥反复冲击挤压起孔壁防护的作用。
4.钻渣处理方式
4.1钻渣泥浆分离方式
早期钻渣泥浆分离采用二级沉淀池进行分离。即钻渣直接通过泥浆带出后进入一级沉淀池，通过一级沉淀池对颗粒状钻渣沉降分离后，泥浆流入泥浆池待循环使用。而沉淀池内的钻渣采用汽车泥浆车运输至弃渣场自然风干处理。此种处理方法有很多弊端，一是沉淀池有限，沉淀时间较短，泥浆沉淀不充分，直接循环使用，导致钻孔排渣效率低；二是泥浆循环利用率低，导致产生的泥浆是实际成孔体积的数倍，加大泥浆的处理量；三是钻渣和泥浆混合会使密实的土石变成酸软浆液，增加了弃方量，增加弃土场占用面积，加大对污染环境；四是钻渣和泥浆混合不容易固化弃入弃土场的钻渣遇水就软化，存在安全隐；五是现场施工需要较大的沉淀池场地，文明施工较差；六采用沉淀池沉淀方式进行清孔时，沉淀效果差，增加清孔时间，影响成桩质量。
4.2钻渣采用集中固化处理
在进行废渣处理时采用了集中固化处理的方式，设置一个集中处理加工场，采用机械脱水固化，固化处理方式：泥浆经管道输送至时调节池，粗颗粒自行沉淀后，将较大颗粒粒径碎石用格栅机拦截清除。调节池内泥浆用液下浮筒泵泵送入泥浆净化装置，使泥浆中的砂砾、砂、细沙等0.74mm以上的固体物料速分离出。系统设定处理量为100m3/h，砂性颗粒通过脱水筛进行脱水，含水率低于30%。在此环节，大的渣料被分离出来，泥浆进入下一环节；经过前一阶段的处理泥浆进入待压泥浆罐，根据需要，在箱内添加改良药剂，使得泥浆易于压滤。改良浆液经高压泵入压滤机，分离后渣料的即时含水率≤30%，可以直接外运至垃圾填埋场或现场回填利用。
此种方法优点明显即工厂化处理泥浆废渣，但缺点也同样明显，一是现场还的设置二级沉淀池进行分离，沉淀池有限，沉淀时间较短，泥浆沉淀不充分，直接循环使用，导致钻孔排渣效率低；二是增加一次运输过程，造成成本增加；三是沉淀池进行清孔时，效果差时间长，对成桩质量有影响。
4.3采用小型泥砂分离器方式
钻渣采用小型泥砂分离器的方式进行钻渣的处理。
组成：由沉淀池、泥浆池、泥砂分离器、泥浆泵等
循环流程:孔内泥浆→泥砂分离器→沉淀池→泥浆池→孔内。
工作原理：通过泥浆泵将需要分离的钻渣抽至震动平台上，震动平台采用网状刚网片，网孔的大小可以根据地质情况进行调整，通过震动平台的震动，采用机械的方式将泥浆和钻扎进行分离；分离后的泥浆再流入沉淀池内通过沉淀，再流入泥浆池内，以此进行泥浆循环。再次循环过程中使钻渣内的沙粒等全部分离出泥浆，保证了进入孔内的泥浆的性能，提高了成孔效率。同时由于泥浆经过分离再沉淀后的泥浆可以反复使用，减少了泥浆的数量。
采用该方法优点明显，一是采用此方法可以通过振动筛将钻渣过滤，大部分颗粒性钻渣被过滤在泥浆外，通过短时间晾晒就可以作为便道填料进行施工场地填筑，使钻渣可以就地解决，不需要外运处理；二是泥浆可重复利用减少环境污染；三是提高清孔效率，由于传统泥浆循环无法将泥浆中的钻渣充分沉淀，又通过泥浆泵抽至孔底继续参与循环，泥浆性能变差，清孔效率降低只能通过加大造浆，延长情况时间，导致泥浆产生量加大；采用泥砂分离器清孔，改善了泥浆性能，提高了情况速度快，根据现场实际情况统计分析，一般1米桩径，孔深15米左右时，清孔时间一般为3个小时，节约施工时间，加快施工进度。减少泥浆的产生，由于泥浆通过泥砂分离后，实际需要泥浆即为成孔体积，而且泥浆可重复循环使用，实际泥浆产生量约为成孔体积的70%左右，大大降低了泥浆的产生，降低了泥浆处理成本，减少了对环境的污染。
该方案缺点也明显，一是每台桩机需要配备一台小型泥浆分离器；二是泥浆泵容易损坏，需要经常更换泥浆泵；三是工作人员需要经常性清理分离出来的沉渣。
3.分析比较
通过对比可以看出方案三（小型泥沙分离器）在成桩效果、环保保护、文明施工、泥浆利用效果四个方面优于方案一和方案二；在成本上要差于方案一、方案二。方案三造成成本高的主要原因有二方面，一是每台钻孔桩需要配置一台小型泥沙分离器；二是没有经过沉淀的钻渣对泥浆泵损伤较严重，需要经常性更换泥浆泵。
4.实际应用情况
新建福厦铁路新建桥梁102座长190.178km，其中正线桥梁85座长181.233km，联络线及动走线桥梁17座长8.945km。其中桩基约51624根，约70万方。根据桥梁桩基水土流失特点，桩基理论计算约70万方，实际需要处理松方约100万方，如采用沉淀的处理方式会对周边农田、水体水质产生影响。
为了响应“精品工程”、绿色环保的修建铁路的要求在进行桩基施工时要求各个施工单位对钻渣进行环保处理。先期施工的标段采用了钻渣集中固化处理，在使用集中固化处理过程中发现此种方案存在前面叙述的缺点；后期进场的其他施工标段在钻渣处理采用了小型泥砂分离设备，在实际施工过程中起到了很好的作用，在弃土场未交付的情况下也不影响桩基的正常施工，先行施工的标段也将集中固化处理方式改为小型泥砂分离设备进行钻渣处理的方式。
6.结语
1.根据福厦客专沿线所经区域的环境敏感性及成桩质量效果的情况来看，第三种现场小型现场泥沙分离器是三种方案中最合理的，建议在环境敏感地区推广使用。
2.如推广小型泥浆分离设备的使用，小型泥浆分离设备的资产就可以折旧到多个项目上，能够降设备费用，可以消除其中的一个缺点；随着设备的推广，厂家就会研发性能更好的泥浆泵，增加泥浆泵的使用寿命。
3.小型现场泥砂分离器在现场工作需要经常更换泥浆泵，会增加施工企业成本，应从源头上解决此问题，在概算编制时建议单独列项，金山银山不如绿色青山。
参考文献：
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论文作者:畅江
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/16
标签：泥浆论文; 钻孔论文; 桩基论文; 铁路论文; 分离器论文; 方式论文; 沉淀池论文; 《工程管理前沿》2019年第08期论文;