0 引言

　　泥浆作为工程辅助施工材料，广泛应用于钻孔桩基施工、地下连续墙施工、泥水盾构施工、水平定向钻及泥水顶管等施工。工程废弃泥浆主要是由黏土、岩屑、水和处理剂等组成，其中的重金属、表面活性剂等有害物质浓度较高，有害污染物指标超出国家允许排放标准，对周围环境的土壤、地表水和地下水造成严重污染^[1,2,3]。

　　据统计，我国建筑泥浆的产生量每年达3亿m³，仅南京就产生1 000多万m³。1个泥浆池通常占地约1.2～1.5亩^[4]。废弃泥浆泥水处理不当可能给周边环境造成环境污染、增加费用。工程废弃泥浆快速无害化处理成为工程施工中重要的技术难题，成为制约工程施工高效化、绿色化的瓶颈。

　　在施工过程中，泥浆多采用罐车外运方式，随着国家对环境问题越来越重视，泥浆外运的成本也越来越高。工程废弃泥浆处理方法的选择需综合考虑项目需求、施工现场条件、工期、成本等，尤其是现场泥浆特性。国内外对废弃泥浆有多种处理方法，包括固化处理法、固液分离法、MTC技术、微生物法等^[5,6,7,8]。有些方法仅仅停留在试验阶段，有些已应用于永久性泥浆无害化处理。随着城市建筑密度逐渐增加，现场施工场地越来越小，化学处理方法具有的效率高、时间短、不占用施工场地等优点就越发明显^[9,10]。

　　20世纪80年代后，固化技术的研究取得了突破性进展。截至目前，已开发和应用的固化技术有以下几种:水泥固化、石灰固化、玻璃固化、热塑性材料固化、热硬性材料固化、大型包胶和自胶结固化等^{[11,12,13,14,15,16,17,18]}。当前泥浆的固化处理多是用无机胶凝材料，但无机固化剂反应时间长、状态不稳定、易污染环境、掺量较多。高分子化合物辅以无机化合物类环保型土壤固化剂综合了有机材料和无机材料的优势，具有较好的流动性、挥发物少、无毒、韧性好、固化速度快以及环境友好等特点，将是发展潜力巨大的固化土壤的工程材料。因此研制新型绿色固化剂迫在眉睫。

　　复合有机和无机材料，并选取不同分子量的聚氨脂、聚羧类等药剂，通过对比试验分析，研发了一系列复合环保型固化剂RCA;对含水率不大的泥浆(<65%)，直接采用快速固化复合药剂，可将快速流动的泥浆迅速变为可塑状态;含水率较大的泥浆可先絮凝排上清液后再固化处理;对处理后的泥土用水浸泡，检测浸出液污染物浸出量均低于GB8978—2002《污水综合排放标准》要求，满足外运要求，保护环境，降低施工成本。

　　1 室内试验

　　1.1 试验准备

　　选取长沙地铁盾构施工项目和重庆某桩基施工项目的废弃泥浆作为试验原样开展试验，如图1所示。

　　图1 试验原样  

　　采用水分检测仪、容量筒、密度瓶等仪器测得泥浆的含水率、密度等物理参数。

　　复合环保型固化剂RCA主要由A,B,C 3类材料构成，A类主要作用为土颗粒聚合;B类主要作用是构建聚合后土颗粒骨架结构;C类为主要成分，作用是生成土体强度。流塑状盾构余泥混拌该复合固化剂后，A,B,C相继发挥作用，迅速达到硬塑状态，同时RCA结合有机和无机材料的优势。根据项目需求、泥浆特性不同可选用配合比不同掺量的RCA;本次试验根据泥浆特性，采用复合环保型固化剂RCA进行直接快速固化无害化处理。

　　1.2 试验方案

　　根据选用的现场泥浆特性，选配合适的复合固化药剂进行室内试验，确定所需固化药剂最经济掺量，具体步骤如下。

　　1)测试现场取样泥浆的含水率、密度等物理参数。

　　2)分别取现场泥样100g或200g，进行不同稀泥复合固化药剂配合比和掺入量的固化试验。

　　3)试验结束后，放置12h后，加入固化盾构泥10倍纯水浸泡24h后浸出液。

　　4)将浸出液送专业机构检测。

　　2 试验结果与讨论

　　施工作业后产生的废弃泥浆包含自然黏土、膨润土、水、外加剂等，以悬浮液和胶体溶液的混合体形式存在，室内试验测得的物理参数如表1所示。项目1的泥浆含水率不大，黏粒含量较大;项目2泥浆含水量和含砂量较大，可缓慢流动。现场取得泥浆中都含有化学添加剂，呈弱碱性，处理不当可能给周边环境造成环境污染。

　　表1 泥浆物理参数 

　　向装有泥样的容器中加入自主研发的环保型复合固化剂一定量后(药剂量根据试样的特性确定，大概为试样质量的0.5‰～1.0‰)，搅拌2～3min后的状态如图2所示，由原来的流塑或软塑变为可塑或硬塑，且土体松散，改变了试样的状态。

　　图2 快速固化后的土样  

　　利用坍落度试验来初步评定固化后土体的状态，每次试验做3～5组，结果取各组数据的平均值，测得的坍落度试验原始数据及进一步处理后的数据如表2所示。坍落度变化率是负值说明加药剂后的坍落度小于加药剂前，变化率的绝对值越大说明坍落度减小越多、土体流动性越小、塑性越强。

　　表2 坍落度试验结果 

　　泥样加入固化药剂搅拌结束后，放置12h后，加入固化盾构泥10倍的纯水浸泡24h后，采用真空泵过滤浸出液，送专业机构检测。

　　浸出液检测报告显示各指标均满足《污水综合排放标准》、相关行业的国家排放标准、地方排放标准的相应规定限值及地方总量控制要求。

　　3 工程应用

　　以北京市某盾构施工废弃渣土为例进行现场试验。渣土主要为粉质黏土和粉细砂，经检测确定含水率为37%，密度约为1.82g/cm³，预计施工一环产生渣土约50m³,1d施工预计产生渣土约500m³。

　　采用环保型复合固化剂RCA进行原位固化处理。首先采取现场泥样进行室内试验，确定复合固化剂的最优配合比和掺量，泥样固化前后对比如图3所示。现场原位固化试验过程如图4所示，将环保型复合固化剂投撒到渣土池中，采用施工现场的挖掘机或ALLU头混拌固化，固结后直接外运即可，工艺流程如图5所示。

　　图3 固化前后对比  

　　图4 原位固化过程  

　　图5 工艺流程 

　　4 结语

　　以工程废弃泥浆为例，进行快速、无害化、固化处理试验研究。处于流塑-软塑状态的泥浆可直接采用快速复合固化剂，可将快速流动的泥浆迅速变为可塑状态，对处理后的土用水浸泡，测得浸出液中CODCr、重金属等污染物浸出量均低于《污水综合排放标准》要求，解决泥浆外运问题，保护环境，降低施工成本。