地铁盾构施工中新型泥砂分离设备的研究

地铁盾构施工中新型泥砂分离设备的研究

李永浪 童庆雷

中铁七局三公司 陕西 西安 710000

摘要：国内一线城市地铁已经是一种主要的交通运输方式了，目前以及未来城市地铁建设还有很大的发展空间。本篇论文就如何解决地铁建设中盾构渣土的处理，如何将渣土中的砂子、石头以及水资源进行再循环再利用进行了实践和实验。实践结果表明本套盾构洗渣设备在上软下硬及岩石地层中均适用；不同的水流量设置、不同的凝集剂配合比、不同的压滤面积对洗渣过程循环洗渣均有影响。

关键词：地铁施工；盾构渣土 ；洗渣设备；岩石地层

引言

本文提及的洗渣设备主要针对地铁项目盾构泥渣出处难、运输途中环保保障难、外运后处置难、资源浪费等问题进行对现有设备重新组装、自主设计、优化、改进等。采用新技术、新工艺、新思想将现有设备及自主设计设备高效安全的融为一体，从而有效的利用整套设备进行泥砂分离，其重点是如何控制洗渣后成品的洁净度问题、水资源再循环再利用问题、泥水快速分离及凝集剂配比问题、成品准确的运送到指定位置问题、横纵冲洗管水流量问题等等均是本设备的核心、重点、难点。

1 洗渣设备洗渣原理

本文提到的洗渣设备洗渣原理为：所有电机启动后，由挖掘机上料至粗选振动筛上，粗选振动筛由三层带孔（孔径由上到下依次递减）板将粗选振动筛分成四个仓。粗选振动筛低频振动，将渣土粗分成四大类，由上至下分别是大石子、小石子、瓜子片和泥砂。大石子、小石子、瓜子片经水洗后，直接由各自皮带输送至各池子中待用，而最底层泥砂经一次泥砂管流入洗砂机中，洗砂机转动进行带水筛洗，砂子通过洗砂机叶轮槽带入高频振动筛进一步筛洗，筛板上的砂子经砂子输送带送至砂子池，泥水经泥水回流管流入三级沉淀池，三级沉淀池的中间池中的泥水由水泵经二次回洗管再次打到高频振动筛进行二次筛洗。筛洗完成的泥水由沉淀池中的高压泵打入反应堆中，同时凝集剂搅拌桶中的高分子凝集剂按配比、设定流量进行自流，与泥水进行物理反应，达到快速沉淀的目的，反应后泥水经入料电机打入到压滤机进行泥水分离，分离后的泥饼由纵向泥饼输送带汇集至横向泥饼输送带流入泥饼池；分离后的清水经压滤清水管流入清水池进行循环利用。清水池中的水经水泵按流量设定打到粗选振动筛进行纵向冲泥、横向洗石。当清水池水不足时，进行外源补水，凝集剂搅拌桶在工作时，也需外源进行补水，对高分子凝集剂干粉进行稀释。

2 洗渣主要流程

针对如何控制成品洁净度问题，本文所述的设备在于增设两条水管，利用压滤后清水通过纵向冲泥管对渣土进行稀释增加流动性，避免渣土聚集无法流动；利用压滤后清水通过横向冲泥管对粗选的大石子、小石子、瓜子片进行冲洗，保证石子与瓜子片是干净的；粗选振动筛与地面呈25°安装，目的是利用物体自重、振动筛振动使石子及瓜子片自由滚落，滚落的同时振落掉固态泥，振动筛主视图及俯视图如图2。

图2 粗选振动筛主视图及俯视图

针对水资源再循环再利用问题，本文所述的设备在于洗砂后聚集在三级沉淀池的泥水经高压泵打入反应堆，经物理反应后通过入料电机打入压滤机进行泥水分离，本文所述洗渣设备的压滤机是采用3台XMYZ500/1500UB压滤机，单台滤板127块，单台压滤机过滤面积为500㎡，单台过滤压力0.6MPa，3台总过滤面积1500㎡，污水总处理能力为50t/h，满足冲渣洗石的要求。

针对泥水快速分离问题本文所述的设备在于泥水聚集在三级沉淀池经高压泵打入反应堆，反应堆上方的四个凝集剂搅拌桶按设定流量进行自流。凝集剂搅拌桶中的液体为高分子凝集剂稀释的水溶液，其中本文所述的高分子聚凝剂含大量的阳离子聚凝剂，其主要目的一是提高过滤和脱水的效率（可在压滤前污泥脱水，让其不沾滤布且泥饼含水量小），二是改善水的清洁度，整个物理反应流程为：脱稳、吸附、絮团。不同的配合比整个反应时间效果是不同的，本文所述经过现场测试实验得到以下结论如表1：

表1 不同的配合比下的絮团时间对比表

由上表可得配合比越大，絮凝时间越短，结合现场实际使用情况，当配合比在1:300时，经絮凝后压滤出水已经达到了净水的要求，可满足清水池中水循环的进水量。

针对洗渣后成品如何准确的运送到指定位置，本文所述的设备在于选择功率、转速合适的电机，带动皮带转到，将成品按设计路线运输到五大成品池（分别是大石子池、瓜子片池、小石子池、砂子池、泥饼池），本文所述皮带运输电机的功率及转速如下表2：

表2 各运输皮带电机参数表

针对横纵冲洗管水流量设定问题，本文所述的设备在于依据压滤机单位时间内过滤后清水流入清水池的进水量等于冲泥渣及洗石的出水量。

3 结论

本文所述的一种盾构新型泥砂分离设备针对地铁渣土外运困难、项目成本大及环保措施不强，切实解决生产过程中的实际问题，它的意义一是达到高效、节能、环保的目的；二是改善施工单位出土难得局面；三是资源再循环、再利用；四是采用新设备、新工艺，响应国家绿色环保再生倡导理念；五是为以后类似施工提供借鉴及技术保障依据。

参考文献

[1] 杨贵华.洗砂机的改进[J].混凝土与水泥制品,1987(04):44.

[2] 曾宪禄.简易洗砂机[J].铸工,1960(02):30.

[3] 朱考飞,张云毅,薛子斌,胡德,张可能.盾构渣土的环境问题与绿色处理[J].城市建筑,2018(29):108-110.