泥水盾構渣土回收利用綠色施工技術

武營軍，郭清華

(廣東華隧建設股份有限公司，廣東 廣州 510620）

泥水盾構渣土回收利用綠色施工技術

武營軍，郭清華

(廣東華隧建設股份有限公司，廣東 廣州 510620）

以廣州市220kV奧林變電站電力隧道工程（南段）實例為背景，以區間盾構施工為平面，開展泥水盾構渣土回收綠色施工技術研究，減少泥水盾構產生渣土的排放，大大降低對資源的消耗和對環境的污染，是一項綠色環保施工的創新技術。本文對該技術及應用情況進行分析、介紹。

泥水盾構；渣土回收；綠色施工

隨著國內城市建設步伐的加快，城市地下空間得到快速的開發和利用。盾構法施工在城市軌道交通、公路隧道、市政管線等領域也得到迅速的推廣應用，盾構施工技術也日趨豐富和成熟。

目前對于泥水盾構渣土的處理僅僅是由簡單的旋流處理和篩分設備進行分離。這種方式篩分出來的渣土含泥率高、含水量大，結構松散，并伴隨產生大量的棄漿。而且這種處理方法分離后的渣土顆粒物分級不清，使得無法對渣土中有價值的組分進行回收利用。對于這樣的高含泥率、高含水量的渣土，目前都是通過大量的車輛運輸至專門的渣土堆放場進行存儲。在運輸過程中不可避免地存在少量撒漏，附帶的泥漿逸出后將對環境產生一定的污染，甚至泥漿風干后會引起揚塵并造成空氣質量下降。此外，施工過程中產生大量的廢漿直接廢棄，消耗大量的水資源，也給環境帶來很大的負擔。

泥水盾構渣土回收利用綠色施工技術主要包括：①泥漿凈化系統的設計與配置；②對兩級處理分離出的渣土進行分類收集；③將細砂及粘土顆粒用于注漿漿液調配中；④對高濃度廢漿以及施工污水進行壓濾處理。

1 泥漿凈化系統的設計與配置

根據泥水盾構在不同的地質情況中施工，對所用泥漿的指標有著不同的要求。采用一般的泥水處理設備僅能分離出泥漿中粒徑60μm以上的顆粒，其余的顆粒隨著泥漿一并溜回漿池中，長時間會造成泥漿粘度上升，含砂率增大，比重增加。泥漿指標不符合盾構掘進的要求。

針對這樣的問題，本次研究特別設計出一套集成式泥漿凈化器，采用處理流量為650m3預篩器和600m3一級旋流處理器、二級旋流處理器串聯集成一個基本單元。

每套集成式泥水凈化器由1臺預篩分器、1臺震動脫水篩機、一級除砂、二級除泥旋流器組各1套及沖砂部件等。其中一級處理器及二級處理器共用同1個振動脫水篩，一級處理器使用振動脫水篩中下層的篩板，二級處理器使用振動脫水篩中上層篩板。

盾構循環泥漿由泵送入預篩器上的進漿槽，經過預篩分器的兩層粗篩振動篩選后，將粒徑在2mm以上的渣料分離出來；篩余的泥漿進入預篩下面的儲漿槽，由一級泵送至一級旋流器組，泥漿經一級除砂單元凈化處理后清除絕大部分74μm以上的砂質顆粒，處理后的漿液進入一級溢流排漿泥漿箱；二級泵把溢流排漿泥漿箱泥漿箱里的漿液送至二級旋流器組，二級旋流除泥器可清除泥漿中20μm以上的泥質顆粒，二級處理后的漿液進入二級溢流排漿泥漿箱，一、二級旋流器底流分別或共同進入脫水篩的上下層篩面，進行脫水處理。經過先后兩次除砂除泥處理后的泥漿進入泥漿池，經調配后泵送回井下，進入盾構環流系統重復使用。

盾構泥漿經過兩級處理之后，其中大部分砂質顆粒和泥質顆粒都被分類分離出來。回送井下的泥漿含砂率較低，泥漿粘度與泥漿比重都能較為穩定的控制在一定范圍內。

2 對兩級處理分離出的渣土進行分類收集

集成式泥漿凈化器對盾構渣土進行了預篩震動分離、一級旋流除砂分離及二級旋流除泥分離，在預篩出口、下層篩板出口和上層篩板出口能分別收集到三類不同粒徑，不同性質的渣土。

1）粒徑大于2mm的渣料經預篩震動分離后，從預篩篩板出口處被篩出。此類渣料大多為粒徑較大的礫砂顆粒及環流系統帶出的碎石，回收再利用價值不大，一般對其進行收集外運處理。

2）粒徑大于74μm，小于2mm的顆粒，在經過一級旋流處理后，從震動脫水篩機的下層篩板出口處被篩出。一般為砂質顆粒，對于此類渣土，通過現場觀察其特性，結合盾構隧道沿線地質勘查報告，判斷其利用用途，確定是否對其進行大范圍回收利用。

3）粒徑大于20μm，小于74μm的顆粒，經過二級旋流處理后，從震動脫水篩機的上層篩板出口被篩出。一般為粘土顆粒，此類渣土的用途較廣，在盾構項目施工現場中，可直接作為調整泥漿性能的材料，也可作為盾構注漿漿液的原料。

3 將細砂及粘土顆粒用于注漿漿液調配中

盾構區間隧道同步注漿采用單液水泥砂漿，二次注漿采用水泥砂漿+水玻璃雙液漿。水泥砂漿的采用水泥180∶粉煤灰180∶膨潤土100∶砂400∶水450的質量比調配，對調配漿液的原料需求量十分大。

結合區間地質報告分析，廣州市220kV奧林變電站電力隧道工程（南段）盾構隧道洞身長距離穿越粉質粘土、粉細砂、中粗砂、全風化泥巖、強風化泥巖層。可以對掘進過程中通過集成式泥漿凈化器分離出的細砂顆粒和粘土顆粒進行大面積回收，經過一定干燥處理后，作為調配漿液的材料，可調制出高質量的注漿漿液。

4 對高濃度廢漿和施工污水壓濾處理

泥水盾構在強風化巖層和粘土地層的掘進過程中，由于地層本身具備一定造漿能力，在不斷的掘進過程中，泥水循環系統中的泥漿粘度會逐漸升高。為了保持穩定的泥漿參數指標，必須往循環泥漿中加入清水以降低泥漿黏度。這種情況下，泥漿池中的泥漿量不斷增多，達到一定情況需進行泥漿外排。

為了減輕泥漿外運壓力，本次研究對盾構廢漿以及施工污水進行了壓濾處理。多余的泥漿先排進廢漿池進行存放，廢漿池的廢漿積累到一定的容量后，由預設在廢漿池邊的渣漿泵送至壓濾設備進行壓濾。

經過壓濾處理的廢棄泥漿形成濾餅及濾液。濾餅存放在濾餅堆放區，可在泥漿粘度及比重降低時，作為制漿材料循環使用，亦可外運供其他泥水盾構項目造漿之用。濾液可抽送回泥漿池代替清水用作調節泥漿參數。

5 應用效果

廣州市220kV奧林變電站電力隧道工程（南段），隧道埋深約為4～10m，全線總長度為1173.465m。段隧道洞身范圍內主要為粉質粘土、粉細砂、中粗砂、全風化泥巖、強風化泥巖層。使用廢漿壓濾技術，有效控制泥漿外運成本，提升了項目文明施工形象。

[1] GB 5029-1999，地下鐵道工程施工及驗收規范[S].

[2] GB 50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[3] 廣東華隧建設股份有限公司．一種泥水盾構渣土處理回收利用的施工方法[P]．中國專利：201410 010872.6，2014-01-09.

（編輯 張海霞）

Slurry shield sediment recycling green technology

WU Ying-jun, GUO Qing-hua

TU621

B

1001-1366(2015)11-0075-02

2015-09－18