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螺旋卸料沉降离心机灌注桩钻孔泥浆脱水处理

卧式螺旋离心机对建筑灌注桩钻孔泥浆脱水处理中的分析和应用

1、 概论
    在当今的建筑灌注桩施工中,有泥浆护壁钻孔灌注桩、旋挖成孔灌注桩、冲孔灌注桩、长螺旋钻孔灌注桩、干作业桩及沉管灌注桩等。而在灌注桩钻孔过程中通常采用泥浆护壁技术,但废泥浆的处理一直是困扰工程施工的难题。废泥浆中含有大量的黏性土、砂土、碎石土、风化岩石、矿物和岩屑等等,它的稠度大,既不能直接排放,又难以自然沉降。本身建筑工地的使用面积受限,若不及时处理,不但影响施工,而且会造成环境污染或水质污染等公害。现有的处理方式是用槽罐车运到郊外垃圾场让其自然干化或航运至大海偷排。前种处理方式原始落后,产生了许多问题:一是费用高、效率低,施工紧张时,槽罐车昼夜运输尚不能满足施工进度要求;二是施工现场环境恶劣,泥浆水四溢,令人难以插足;后者受地理条件等的约束,大大增加了运输成本。工程队常因泥浆水漏入下水道造成管道堵塞而遭受巨额罚款;另外,槽罐车在运输途中也常因泥浆水漏洒在城区干道上而污染了市容环境。
    本次试验选用了卧式螺旋卸料沉降离心机(以下简称卧式螺旋离心机) 对钻孔泥浆进行实验室理论考证与现场脱水实验, 经过脱水分离后的泥浆提高沉渣干度,缩小体积,可作为绿化回填土装车外运或制砖等。因而将大大节省泥浆的运输和排放费用;而且经卧式螺旋离心机分离后的液体含固率降低,可以回流到泥浆槽内,随时调节泥浆浓度,有利于提高钻进速度和成孔质量。

1、 卧式螺旋离心机的工作原理及结构示意图   
卧式螺旋离心机是一种最新型且高效节能的固液分离机械设备, 其结构如图1 所示。

 
本机由转筒、螺旋推料器,差速器及动力、机架主要部分组成。
    转筒、螺旋推料器同向旋转,转筒、螺旋推料器在差速器作用下速差为10-35转/分。钻孔泥浆经进料口进入高速转动的转筒内,在离心力的作用下泥浆中颗粒、密度较大的沉渣(岩屑) 等悬浮物迅速地向筒壁积聚,泥浆中密度较小的清液(水)由水层内圈之出水孔经出液口排出。沉渣由螺旋推料器推送到转筒的圆锥端经出渣口排出。
    卧式螺旋离心机与其它形式的固液分离机械设备相比:a、具有结构紧凑、在相同的处理能力下机器的体积小、重量轻,移动相对方便;b、处理量大、分离性能好、适用范围广;c、固相回收率高,运行成本低、无滤网滤布;d、自动连续运行,操作、使用简单,安装和维护方便等优点。已广泛用于地质矿产、石油、化工、冶金、制药和环境保护等多个工矿领域。

2、 试验用泥浆
    试验用泥浆取自江苏省的一个基础建设工地的泥浆池。试验泥浆特性为:含水率85 % ,固相真密度2226 kg/ L ,含固率28.7 %左右, 湿泥饼密度1084 kg/ L 。

3、  试验系统
    试验系统主要由震动筛、旋流器、浓缩池、泥浆泵、电磁流量计和LW -6500型卧式螺旋离心机组成。

    
                            流程示意图

试验时,将待脱水的建筑灌注桩钻孔泥浆置于一级过渡沉淀池中,经泥浆泵输送至震动筛、旋流器,将粗的硬质岩石颗粒及沙石等粗的颗粒介质筛选,目数小于50以下的和比重轻的介质流入浓缩池,再经自吸式泥浆泵送至电磁流量计计量后进入离心机中进行离心沉降脱水试验。

4、 试验用离心机的主要技术参数
    型号LW- 6500,转鼓直径500mm ,转鼓长度2130 mm ,工作转速2800 r/ min (无级可调) ,分离因数3226 (max) ,差转速0~35 r/ min 之间可调, 主电机功率45kW ,辅机电机功率18.5KW,外形尺寸3680 mm ×1560 mm ×960 mm。


5、 试验结果
    试验中,在保持处理量为50m3/ h (进料含固率控制在11.7%)不变的情况下,通过调节离心机的分离因数,考察离心机对钻孔泥浆的脱水效果。出泥8T/ h (含水率37%),出水含固率5%以内。
 

6、 经济性评价
    采用卧式螺旋离心机进行钻孔泥浆脱水的经济效益十分显著,据在江苏某工地现场调查,钻一根灌注桩所产生的泥浆约为120 m3 ,江苏省目前的泥浆运排费高达到为85 元/ m3 ,即一根灌注桩所需的泥浆运排费为10200 元;而若采用离心机脱水工艺,综合考虑电费、机器折旧费、人工管理费、沉渣的装载和运输费及离心机的安装费,一根桩的泥浆处理费仅需4300 元左右,比原工艺节省支出58 %。
7、 结语
    通过工地现场条件对灌注桩钻孔泥浆脱水处理试验,可以得出如下结论:
(1) 卧式螺旋离心机用于灌注桩钻孔泥浆脱水可以取得较好的脱水效果,脱水后沉渣的含固率可以达到75 %~81 % ,脱水后沉渣的含水率达到40 %以下 , 体积大为减小,并能堆积成型,可以另行堆放作进一步自然干化或直接装车外运。
(2) 经离心机分离后的清液可以用来调节泥浆浓度,有利于提高钻孔进度和成孔质量,同时还能节约用水,这对缺水地区的钻孔尤显重要。
(3) 采用卧螺离心机进行灌注桩钻孔泥浆脱水处理的经济效益十分显著,具有良好的工程应用前景。
(4) 采用离心机脱水工艺可以有效改善钻孔现场的工作环境,减少运输车辆和对环境的污染,具有明显的社会效益。
(5) 限于试验条件,未能作更深入的对比试验。如要将本试验结果应用于工程实践,尚需对机器的结构、技术参数作进一步的变化调整。
 

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