随着高层建筑的发展，桩基在建筑工程中的位置愈显重要。而灌注桩废弃泥浆中含有大量的粘土矿物和岩屑，稠度大，既不能直接排放，又难以自然沉降，已成为环境的一大污染源，进而成为制约城市建设进程的瓶颈。

目前，对废弃泥浆的处理通常采用两种方法，一种是固液分离法，另一种是固化处理法。国外主要以固液分离法为主，而国内建筑施工废弃泥浆的处理工作，主要采用罐车运输至弃渣场的处理方式，该方式遗洒严重且费用高。因此，很有必要对废弃泥浆进行固液分离研究，减少废弃泥浆的体积，也减少废弃泥浆对周边环境的污染。文章在前期分析与研究的基础上认为可以采用卧式螺旋卸料沉降离心机来对废弃泥浆进行固液分离，从而达到循环利用水资源，减少废弃物排放，降低运输成本的目的。因此，通过离心机分离性能因素试验获得分离对离心性能的影响，探索分离工况是值得研究的。

1 卧螺离心机的工作原理

卧式螺旋卸料沉降离心机（简称卧螺离心机）具有分离性能好、适应性较强及能连续自动操作等优点。泥浆从加料管进入，经螺旋输送器初步加速后通过进料孔进入转鼓。在离心力的作用下，泥浆之后密度较大的粒子迅速地沉积到转鼓内壁形成沉渣，由与转鼓方向旋转但有一定转速差的螺旋输送器的叶片推向转鼓小端，从排渣孔甩出；泥浆中密度较小的清液，在离心力的作用下，处于转鼓液池的内层，沿着清液通道，从位于转鼓大端的溢流孔溢出。

2 泥浆脱水现场试验

采用卧螺离心机对桩基现场的泥浆进行分离试验，试验地址位于杭州象山地区的一个桩基现场工地。试验用泥浆特性分别为含固率33.6%，密度1.26×10-3kg/m³，固相真密度1.98×10-3kg/m³。经多晶X射线衍射分析，样品的物相组成如下：石英，高岭土，云母和蒙脱石。试验中，通过改变差转速、进料流量和分离因数等参数来观察这些参数对沉渣与清液含固率的影响，并通过对实验数据的分析研究得出合适的操作参数。

2.1 试验用离心机参数及分离性能

试验所用离心机型号LWJ-550*1700，转鼓直径550mm，转鼓长度1700mm，长径比3.09，差转速2～30r/min（无级可调），分离因数Max1850（无级可调），主电机功率37～45kW，辅电机功率11～15kW。

对于离心机的分离性能主要以清液含固率、沉渣含固率、固相回收率等作为衡量标准。固相回收率是指沉渣中回收的固相在悬浮液总固相中所占的比例。

2.2 操作参数的选择

2.2.1 分离因数的影响

离心因数是被分离物料在离心力场中所受到的离心力和它所受的重力之比。

分离因数是表示离心机性能的重要指标之一，一般情况下分离因数越大，物料受到的离心力也越大，分离效果也越好。但是分离因数也不是越大越好，其中一方面受限于离心机材料本身，允许的最大圆周线速度有一定限制；另一方面，转鼓转速越高，沉渣对转鼓的磨损也就越大，会降低离心机的使用寿命。因此在分离过程中需要选择合适的转速。试验中，在流量为8.2m³/h保持不变的情况下，同步提高主机转速与辅机转速，且保持差转速为16.7r/min，测得数据如下：

由上表可知，分离因数达到一定值以后沉渣之后的含固率缓慢提高，而清液中的含固率缓慢下降。为了取得较好的分离效果，分离因数的取值应大于700，在该流量与差转速下，对应的分离效果较好，且回收率较高。

2.2.2 差转速的影响

差转速是转鼓转速与螺旋输送器转速之差，也即两者的相对转速。差转速的增大将减小物料在转鼓内的停留时间，从而提高分离液的含固率。另外，差转速的增大还会加大物料在转鼓内的搅动，使得离心机的分离效果降低。但是差转速也不是越低越好，差转速越低，泥浆在转鼓中的停留时间越长，处理能力也就越低，有许多的悬浮物没有被及时处理就从上清液返流管中流失。在保持主机转速为1600r/min，分离因数为788，进料流量为8.2m³/h的情况下，降低辅机转速，从而改变差转速，测得实验数据如下：

从上表可知，差转速在超过20r/min时，沉渣、清液含固率与固相回收率均显著下降，卧螺离心机的分离效果较差，因此差转速的选择应在20r/min以下，同时也验证在保持差转速为16.7r/min而改变分离因数的试验中，初始试验参数设置的合理性。

2.2.3 流量的影响

物料的进料流量是影响离心机分离效果的又一重要因素，它表示了离心机的处理能力。流量越小，泥浆分离得越充分，固相回收率越高，但是生产效率低，经济性差；流量过大，物料来不及处理就被排出，达不到要求的分离效果。在满足分离要求的情况下，流量尽可能的大。保持主机转速为1600r/min，差转速为21.7r/min的前提下，改变泥浆进料流量，测得实验数据如下：

由上表可知，当流量逐渐增大，清液和沉渣的含固率同时逐渐增加。在考虑分离效果的同时，需兼顾分离效率，因此泥浆的进料流量最好在10m³/h以下。

综上所得试验结果，可以看出卧螺离心机在用于灌注桩废弃泥浆的处理及资源回收利用上是可行的，分离后的沉渣含固率能达到70%以上，而清液含固率基本低于15%。同时通过改变试验参数获得了用离心机进行分离废弃泥浆的最佳工况：差转速为15r/min，流量为8.5m³/h，转速为1600r/min。

3 结论

通过LWJ550*1700卧螺离心机的现场灌注桩泥浆分离试验得到以下结论：

（1）随着分离因数的增大，沉渣含固率逐渐上升，固相回收率提高。

（2）较小的差转速对清液和沉渣的含固率以及对固相回收率影响较小，而在高差转速条件下清液和沉渣的含固率下降较为明显，而固相回收率反而上升。

（3）进料流量较小时，沉渣及清液含固率均较小，但是流量对其影响较为突出；随着流量增大，沉渣及清液含固率上升，沉渣含固率上升平缓。固相回收率在流量较低范围内处于高值，并且在这范围内随流量增加而急剧减少；在高流量范围内变化相对平缓。

（4）采用该型卧螺离心机分离泥浆，在参数取值合适的情况下，能取得较好的分离效果，分离后的沉渣含固率能达到70%以上，而清液含固率基本低于15%。因此，用卧螺离心机对灌注桩废弃泥浆进行处理是可行的。

（5）为了取得较好的分离效果同时兼顾效率，通过改变试验参数获得了用离心机进行分离废弃泥浆的最佳工况：差转速为15r/min，流量为8.5m³/h，转速为1600r/min。