泥水盾构渣土回收利用绿色施工技术

武营军，郭清华

(广东华隧建设股份有限公司，广东 广州 510620）

泥水盾构渣土回收利用绿色施工技术

武营军，郭清华

(广东华隧建设股份有限公司，广东 广州 510620）

以广州市220kV奥林变电站电力隧道工程（南段）实例为背景，以区间盾构施工为平面，开展泥水盾构渣土回收绿色施工技术研究，减少泥水盾构产生渣土的排放，大大降低对资源的消耗和对环境的污染，是一项绿色环保施工的创新技术。本文对该技术及应用情况进行分析、介绍。

泥水盾构；渣土回收；绿色施工

随着国内城市建设步伐的加快，城市地下空间得到快速的开发和利用。盾构法施工在城市轨道交通、公路隧道、市政管线等领域也得到迅速的推广应用，盾构施工技术也日趋丰富和成熟。

目前对于泥水盾构渣土的处理仅仅是由简单的旋流处理和筛分设备进行分离。这种方式筛分出来的渣土含泥率高、含水量大，结构松散，并伴随产生大量的弃浆。而且这种处理方法分离后的渣土颗粒物分级不清，使得无法对渣土中有价值的组分进行回收利用。对于这样的高含泥率、高含水量的渣土，目前都是通过大量的车辆运输至专门的渣土堆放场进行存储。在运输过程中不可避免地存在少量撒漏，附带的泥浆逸出后将对环境产生一定的污染，甚至泥浆风干后会引起扬尘并造成空气质量下降。此外，施工过程中产生大量的废浆直接废弃，消耗大量的水资源，也给环境带来很大的负担。

泥水盾构渣土回收利用绿色施工技术主要包括：①泥浆净化系统的设计与配置；②对两级处理分离出的渣土进行分类收集；③将细砂及粘土颗粒用于注浆浆液调配中；④对高浓度废浆以及施工污水进行压滤处理。

1 泥浆净化系统的设计与配置

根据泥水盾构在不同的地质情况中施工，对所用泥浆的指标有着不同的要求。采用一般的泥水处理设备仅能分离出泥浆中粒径60μm以上的颗粒，其余的颗粒随着泥浆一并溜回浆池中，长时间会造成泥浆粘度上升，含砂率增大，比重增加。泥浆指标不符合盾构掘进的要求。

针对这样的问题，本次研究特别设计出一套集成式泥浆净化器，采用处理流量为650m3预筛器和600m3一级旋流处理器、二级旋流处理器串联集成一个基本单元。

每套集成式泥水净化器由1台预筛分器、1台震动脱水筛机、一级除砂、二级除泥旋流器组各1套及冲砂部件等。其中一级处理器及二级处理器共用同1个振动脱水筛，一级处理器使用振动脱水筛中下层的筛板，二级处理器使用振动脱水筛中上层筛板。

盾构循环泥浆由泵送入预筛器上的进浆槽，经过预筛分器的两层粗筛振动筛选后，将粒径在2mm以上的渣料分离出来；筛余的泥浆进入预筛下面的储浆槽，由一级泵送至一级旋流器组，泥浆经一级除砂单元净化处理后清除绝大部分74μm以上的砂质颗粒，处理后的浆液进入一级溢流排浆泥浆箱；二级泵把溢流排浆泥浆箱泥浆箱里的浆液送至二级旋流器组，二级旋流除泥器可清除泥浆中20μm以上的泥质颗粒，二级处理后的浆液进入二级溢流排浆泥浆箱，一、二级旋流器底流分别或共同进入脱水筛的上下层筛面，进行脱水处理。经过先后两次除砂除泥处理后的泥浆进入泥浆池，经调配后泵送回井下，进入盾构环流系统重复使用。

盾构泥浆经过两级处理之后，其中大部分砂质颗粒和泥质颗粒都被分类分离出来。回送井下的泥浆含砂率较低，泥浆粘度与泥浆比重都能较为稳定的控制在一定范围内。

2 对两级处理分离出的渣土进行分类收集

集成式泥浆净化器对盾构渣土进行了预筛震动分离、一级旋流除砂分离及二级旋流除泥分离，在预筛出口、下层筛板出口和上层筛板出口能分别收集到三类不同粒径，不同性质的渣土。

1）粒径大于2mm的渣料经预筛震动分离后，从预筛筛板出口处被筛出。此类渣料大多为粒径较大的砾砂颗粒及环流系统带出的碎石，回收再利用价值不大，一般对其进行收集外运处理。

2）粒径大于74μm，小于2mm的颗粒，在经过一级旋流处理后，从震动脱水筛机的下层筛板出口处被筛出。一般为砂质颗粒，对于此类渣土，通过现场观察其特性，结合盾构隧道沿线地质勘查报告，判断其利用用途，确定是否对其进行大范围回收利用。

3）粒径大于20μm，小于74μm的颗粒，经过二级旋流处理后，从震动脱水筛机的上层筛板出口被筛出。一般为粘土颗粒，此类渣土的用途较广，在盾构项目施工现场中，可直接作为调整泥浆性能的材料，也可作为盾构注浆浆液的原料。

3 将细砂及粘土颗粒用于注浆浆液调配中

盾构区间隧道同步注浆采用单液水泥砂浆，二次注浆采用水泥砂浆+水玻璃双液浆。水泥砂浆的采用水泥180∶粉煤灰180∶膨润土100∶砂400∶水450的质量比调配，对调配浆液的原料需求量十分大。

结合区间地质报告分析，广州市220kV奥林变电站电力隧道工程（南段）盾构隧道洞身长距离穿越粉质粘土、粉细砂、中粗砂、全风化泥岩、强风化泥岩层。可以对掘进过程中通过集成式泥浆净化器分离出的细砂颗粒和粘土颗粒进行大面积回收，经过一定干燥处理后，作为调配浆液的材料，可调制出高质量的注浆浆液。

4 对高浓度废浆和施工污水压滤处理

泥水盾构在强风化岩层和粘土地层的掘进过程中，由于地层本身具备一定造浆能力，在不断的掘进过程中，泥水循环系统中的泥浆粘度会逐渐升高。为了保持稳定的泥浆参数指标，必须往循环泥浆中加入清水以降低泥浆黏度。这种情况下，泥浆池中的泥浆量不断增多，达到一定情况需进行泥浆外排。

为了减轻泥浆外运压力，本次研究对盾构废浆以及施工污水进行了压滤处理。多余的泥浆先排进废浆池进行存放，废浆池的废浆积累到一定的容量后，由预设在废浆池边的渣浆泵送至压滤设备进行压滤。

经过压滤处理的废弃泥浆形成滤饼及滤液。滤饼存放在滤饼堆放区，可在泥浆粘度及比重降低时，作为制浆材料循环使用，亦可外运供其他泥水盾构项目造浆之用。滤液可抽送回泥浆池代替清水用作调节泥浆参数。

5 应用效果

广州市220kV奥林变电站电力隧道工程（南段），隧道埋深约为4～10m，全线总长度为1173.465m。段隧道洞身范围内主要为粉质粘土、粉细砂、中粗砂、全风化泥岩、强风化泥岩层。使用废浆压滤技术，有效控制泥浆外运成本，提升了项目文明施工形象。

[1] GB 5029-1999，地下铁道工程施工及验收规范[S].

[2] GB 50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[3] 广东华隧建设股份有限公司．一种泥水盾构渣土处理回收利用的施工方法[P]．中国专利：201410 010872.6，2014-01-09.

（编辑 张海霞）

Slurry shield sediment recycling green technology

WU Ying-jun, GUO Qing-hua

TU621

B

1001-1366(2015)11-0075-02

2015-09－18