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地铁车站施工废弃泥浆处理方法

文档作者：何文锋1，邓美龙1，白晨光2，赵志龙1 文档来源： 1．中建交通建设集团有限公司 2．中国建筑股份有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月10日
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2012年12月下第41卷第379期施工技术CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY地铁车站施工废弃泥浆处理方法何文锋1，邓美龙1，白晨光2，赵志龙1(1．中建交通建设集团有限公司，北京 100161；2．中国建筑股份有限公司，北京 100835)[摘要]目前，城市地铁车站施工围护结构过程中，无论采用地下连续墙还是围护桩，都不可避免地产生大量废弃泥浆。根据工程实例，通过试验，实际运行，进而进行总结，叙述了运用组合式泥浆处理设备对废弃泥浆进行处理的方法和经验。经过实践发现，采用组合式泥浆处理设备处理废弃泥浆，节省成本的同时可以产生较好的社会效益，达到环境保护的目的。[关键词]地铁工程；车站；废弃泥浆；组合式泥浆处理设备[中图分类号]TU921 【文献标识码]A [文章编号]1002—8498(2012)24-0083—04Treatment nethod for Waste Mud Produced fromConstruction of netro StationHe Wenfen91，Deng Meilon91，Bai Chenguan92，Zhao Zhilon91(1·China Construction Communication Engineering Group Co·，Ltd·，’BeQing 100161，China；2．China State Construction Engineering Co．，Ltd．，Bering 1 00835，China)Abstract：At present，during the construction of enclosure structure for metro stations，a large amount ofwaste mud will be produced inevitably regardless of whether underground diaphragm or enclosure pileswere used as construction method．Based on engineering practice and test，the paper shows the treatmentmethod and experiences for waste mud treatment by combination mud treatment equipment．Practiceshows that using the combination mud treatment equipment can save cost，protect the environment，andtherefore obtain good social benefit．Key words：subways；station；waste mud；combination mud treatment equipment城市地铁施工过程中，围护结构施工时，由于泥浆护壁的需要，会产生大量的废弃泥浆。目前，常用的处理方法有：传统沉淀法、化学固化处理法、土地耕作处理法、化学絮凝加机械脱水处理法等。地铁建设主要在市区内施工，施工场地狭小，传统沉淀法没有足够场地实施；用单纯的化学处理，成本很高；土地耕作处理法要考虑运输成本，而且会造成二次污染；因此，化学絮凝后机械脱水，是一种比较可行的思路。泥砂筛分设备作为泥水平衡盾构的配套设备，被同步引人中国，近年该泥砂筛分设备的国产化很成熟，已经延伸到其他工程领域；化学絮凝机械脱水设备最初用于污水处理厂，到了2000年以后，随着国家对企业环保要求的提高，化学絮凝脱水设备逐步实现了小型化、轻型化，以适应造纸、皮革、陶【收稿日期】2012--08-02[基金项目】中建交通建设集团有限公司科研项目：盾构施工中的节能减排综合技术研究(TCYT-2012A-J-006)[作者简介】何文锋，项目总工，E-mail：13580441113@163．corn瓷、矿业等必威体育官方网站
的中小型企业。在东莞轨道交通R2线2311标展览中心站围护结构施工中，将上述两种不同领域的设备整合成为一个系统，形成了一个“筛分-+絮凝脱水”的二级处理系统，并应用到地铁车站施工，取得了良好的社会效益和经济效益，为地铁车站施工提供了一种崭新的工程泥浆处理方法，占地少、处理速度快、处理费用低，有很好的环保意义。1 工程概况东莞地铁R2线2311标展览中心站地质条件主要为粉质黏土和砾质砂岩，围护结构采用冲击钻孔灌注桩，桩径1m，桩长18～20m。围护桩工程量20 178m，按照场地移交情况，2011年10月围护桩施工全面开展。按照工程地质资料显示，展览中心站地层自上而下依次为：①。素填土 深灰、灰褐色，由砂和黏性土组成，稍湿一湿，松散状态，1．8～2．3m含有机质。③加中砂灰褐、灰色，砂为石英质，不均匀含万方数据84 施工技术 第4I卷有10％～20％的黏性土和细砂，分选性差，饱和，松散状态，分层厚度4．10m。⑥，硬塑状粉质黏土褐红色，由含砾砂岩风化残积而成，原岩结构完全破坏，硬塑状态，分层厚度2．10m。⑦．全风化含砾砂岩 褐红色，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，具残余结构强度，-呸硬状态，遇水易软化、崩解，分层厚度0．5m。⑦：强风化含砾砂岩褐红色，原岩结构大部分破坏，岩芯呈碎块状，遇水易软化，崩解，分层厚度4．10m。⑦i‘中风化含砾砂岩 褐红色，砂质结构，块状构造，泥质基底胶结，砾石成分为混合片麻岩岩屑，直径3～5cm，次棱角状，含量10％一15％，岩芯呈柱状、块状，节长一般8～20cm，少量块状，近似RQD=60％，分层厚度2．90m。黏土层的直剪黏聚力在15—30kPa；砾质砂岩呈砂状结构，泥质胶结为主，裂隙中以次生黏土矿物充填。卜述地层在施工成孑L过程中．随接制造新鲜泥浆，经过测算，围护桩从地面以下6m开始，就进入了造浆能力强的地层，红该地层中每成桩l nl’，会造m 4m 3新鲜泥浆。按照本项日正常施l：进度，每日制造的泥浆达到130m’。新造泥浆黏度为24～30s，悬浮微粒含量达到78％，传统沉淀法只能沉淀22％，因此并不适用于本工程。项目部使用了组合式泥浆处理设备，实施了“筛分一絮凝+脱水”的二级处理，系统地净化车站施工的废弃泥浆。2 施工工艺2．1施工工艺流程组合式泥浆处理系统是使用两种功能不同的泥浆处理设备，对大颗粒进行筛分，对悬浮粒子进行絮凝沉淀脱水。系统除了主要使用两种设备外，还要设置配套的反应桶和泥浆池等设施。在施L准备阶段，泥浆絮凝试验和设备选型是这个工艺的关键。施工工艺如下：施工准备，包括统计泥浆处理量，泥浆絮凝试验，设备选型，配套系统设计一t级泥浆池施．【一泥砂分离器安装一反应桶和溶剂桶安装一带式压滤机安装一联机调试一整机IF常工作。2．2施工准备2．2．1 统计泥浆处理量根据以往的施工经验以及现场测算，本项目【：程在造浆地层每成桩lITl3，会生成4m3泥浆。按照施L进度，每天需要处理的泥浆量为130m3。2．2．2抽取泥浆样本，进行泥浆絮凝试验2．2．2．1通过试验，选择合适的絮凝剂型号目前市场上处理城市污泥效果好、价格合理的絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)。PAM分为阳离子、阴离子、非离子和两性型4种，经试验，PAM阳离子的絮凝效果是其他类型的几倍到几十倍，所以应该选择PAM阳离子作为絮凝剂。2．2．2．2通过试验，确定合适的絮凝剂用量和反应时间泥浆中的悬浮物数量和矿物含量，决定了絮凝剂用量和絮凝时问。在施工现场选取泥浆样本，每个样本l 000mL，分别加入不同比例的絮凝剂，通过多组试验，记习乏絮凝的反应时问和絮凝效果，并画出“絮凝剂用量一絮凝反应时间”关系曲线，如图1所示。试验后确定絮凝剂用量为0．2％，溶液方式投放，絮凝反应时间为210s。图1 絮凝剂用量-絮凝反应时间曲线Fig．1 Curves of flocculant amount toflocculation reaction time絮凝剂必须经过充分水解，分子之间才能发生桥架作用，分子链才能形成网络，黏结悬浮物并沉淀。因此，通过试验比较，确定以溶液方式投放，絮凝时问更快，如图2所示。㈨200 250 300药li±／mg?周体投放-溶液投放图2絮凝剂投放方式效果对比Fig．2 Effect comparison on droppingmode of nocculation2．2．2．3 设备选型往统计每天需处理泥浆量和絮凝试验后，分别考察泥砂分离设备和带式压滤机的处理能力并选型，选型时要考虑到联机后工作能力降低和赶【需要。经过考察，确定选型泥砂分离器型号为ZX—100B和带式压滤脱水器的型号为LDD2000S8W。2．2．2．4配套设施设汁1)设计絮凝反应桶08642OuItc＼量留万方数据何文锋等：地铁车站施工废弃泥浆处理方法 85。通过计算，1．5m3容积的反应桶，可满足泥浆从流入反应桶到流出反应桶的时间>210s；也同时可满足日处理泥浆130m3。反应桶结构如图3所示。中图3反应桶结构示意Fig．3 Structure of reaction bucket反应桶设计成圆形，中间安装多层隔板并固定，每层隔板预留一个下浆孑L口，下浆孔要逆着搅拌方向错开，泥浆顺着搅拌方向走一圈后，再跌落下一层，能够确保泥浆在反应桶内与絮凝剂有足够的反应时间。反应桶每层设置一个搅拌页，搅拌页要离下层隔板10—15mm，将沉淀物拨到下浆口，进入下一层。反应桶底部设置一个泥浆管，充分絮凝反应后的沉淀物可以直接流入带式压滤机，进行脱水处理。泥浆管上安装一个调节阀，可以控制沉淀物流向带式压滤机的速度。2)设计三级泥浆池泥浆池分为三级，功能各自不同，分别是储浆池、净浆池和清水池。第1级为储浆池，由于围护桩的混凝土浇筑一般集中在晚上，所以必须通过储浆池起调节作用，储浆池的容量应该能够临时储存当天产生的泥浆总量，还要考虑赶工因素，本项目储浆池设计尺寸为10m×5m×2．5m；第2级为净浆池，经过泥砂分离后的泥浆，流入净浆池临时储存，等待进行絮凝和脱水处理，本项目净浆池设计尺寸为4m x5m×2．5m；第3级为清水池，主要储存脱水后的清水，清水池视场地许可情况，应尽可能大，清水可以用作场地清洁、车辆冲洗和场地绿化等，清水池与市政管网连通，水池太满时外溢排走，本项目清水池设计尺寸为6m x5m×2．5m。2．3三级泥浆池施工泥浆池施工按常规砌体水池设计并施工。用机械开挖土方至池底标高，人工清底并浇筑10cm厚垫层，浇筑混凝土底板，底板强度达到1MPa后施工砌体侧墙和中隔墙；在侧墙与开挖面之间的空隙回填砂和黏土；泥浆池内壁防水砂浆挂面，分三级注水。泥浆池周边及机械设备周边设护身栏杆(高度≥1．2m)，设红色警示灯并挂提示标志牌。2．4安装组合式泥浆处理设备按照泥砂分离器和泥浆压滤机的尺寸，在设计位置施工设备基础，基础尺寸40cm×40cm x 15cm，采用C20混凝土；基础浇筑前要复测，保证设备的水平、稳定，运行时不会产生晃动。泥砂分离器和泥浆压滤机都是在厂家整机组装好，直接运到现场。运到现场后，采用15t汽车式起重机，将2台设备整机安放就位即可。设备吊装时，吊点要设置在设备预留的吊耳上，以防设备在吊装过程中发生变形。吊放时平稳缓慢，禁止碰撞。安放就位后要检查压滤机的滤带，如果在运输和吊装过程中碰撞受损，会影响压滤效果和降低寿命，要立即更换新滤带。机械安装时基础必须稳固，吊装机械臂下不准站人，操作时，机械臂距架空线要符合安全规定。吊装过程必须缓慢平稳，并有专人指挥。按照图纸连接好泥浆泵和泥浆管路。由于泥浆泵高度要按现场需要进行调节，所以管路中，与泥浆泵相连的一段是软管，另一部分为硬管。软管与硬管接驳时，要注意用铁丝绑扎2道，以防压力太大管路松脱。在管路上要安装球阀，控制泥浆流量，球阀安装在硬管的末端。安装絮凝反应桶时，要注意反应桶泥浆出口要高于压滤机。泥浆反应桶安装在基座上，基座采用H型钢焊接，高度1．8m，基座脚部用C20混凝土浇筑。基座和反应桶焊接固定好，保证运行时不晃动。注意安装反应桶时，工人要佩戴安全带，以防高空坠落。安装溶液桶时，溶液桶直接放在地上。然后安装小型抽水泵，连接好管道，并安装调节阀控制流量。各种机械设备进场时必须经过验收，合格后方可使用。设备检查无问题后，按使用说明，接好电路，安装好开关箱。2．5联机运行调试所有设备按设计图安装好，要进行联机调试。联机调试要按照处理效果和处理速度，主要调节以下4个方面：控制泥浆流入和流出反应桶的速度；控制絮凝剂溶液流入反应桶的速度；选择泥砂筛分机的筛网孔径；调节压滤机滤布气缸的气压。经过3d试运行，测出参数：泥浆流入和流出反应桶的流速，应该控制在15m3／h；溶液桶中溶液比万方数据施工技术 第41卷例2％，溶液流速控制在1．5m3／h；泥砂分离器的筛网选择除砂的分离料度为d。=0．060mm级别；筛分出的碴料含水率<30％；净化后的纯泥浆的密度<1．29／cm3。带式压滤机的两个气缸调节，工程实践中，气缸压力为2．2～2．5MPa较佳，压出的泥饼厚度10～15ram，既能保护好滤布，又能有合适的效果。2．6正常运行 。经过联合调试后，各个设备的处理能力同步，絮凝剂比例适当，就可以将设备参数稳定下来，由设备全自动处理泥浆；日常安排一个工人定时添加絮凝剂；观察泥浆变化，微调设备参数和管道阀门。组合式泥浆处理系统如图4所示。尽量安装在场地中间，可以方便收集各处的泥浆；晚上进行混凝土浇筑时，泥浆从各个桩机探槽抽到储浆池统一存放，白天统一处理，开机约9一lOh，进度高峰期处理12～14h。反应桶} 三浆流‰净翳 × b絮一 ．菇器嚼瞒 I 10 000 4 000 6 000a平面布置b立面图4组合式泥浆处理设备平面Fig．4 Plan of slurry treatment equipment3 结语采用组合式泥浆处理设备，每处理1m3泥浆的絮凝剂成本约2．4元，设备运行的电费成本约5～7元；泥砂分离器和带式压滤机，按正常运行，设备摊销合约0．34元／m3；滤网等摊销约0．05元／m3；泥砂分离器和带式压滤机安装拆卸费用约5 000元，三级沉淀池直接费约12 000元。本项目组合泥浆处理系统，已处理泥浆50 000m3，成本折合为50万元；而泥浆罐车外运的当地价约为30元／m3，成本约150万元；故使用泥浆处理系统，节约成本约100万元。参考文献：【1]缪林昌，刘松玉．环境岩土工程学概论[M]．北京：中国建材工业出版社，2005．[2] 周红波，陈竹昌．施工规范对钻孔桩泥浆性能规定与分析[J]．施工技术，2006，35(1)：4l_43．[3] 周光强，丁锋，兰斌，等．苏通大桥钻孔优质泥浆制备技术[J]．施工技术，2005，34(s1)：190—193．[4]洪蔚，侯世金．钻孔废弃泥浆处理管理要求综述[J]．铁道劳动安全卫生与环保，2009(5)：264-266．(上接第78页)时间玎年o。In —t"4 No寸目Ino o 0o o oo o oN N N-月g錾占一oN一日1口no oo oN f-q图7收敛测点位移·时间曲线Fig．7 Settlement-time curve of convergence体系后，该应力重分布的过程对建筑物沉降和隧道变形影响较小，对地表沉降有一定的影响。2)隧道扩挖施工时，冻融现象对交通要道处的地表沉降影响较大，对建筑物和隧道围岩变形影响较小。3)临时钢支撑的架设对拱顶沉降和地表沉降的控制效果较好，可有效地抵制隧道变形，表明临时支护措施是及时和安全的。参考文献：[1] 张顶立，黄俊．地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J]．岩石力学与工程学报，2005，24(10)：1703—1707．[2] 胡学兵，马建清，李勇，等，密集建筑群下城市浅埋大跨隧道设计研究[J]．公路交通技术，2007(s1)：91-95．[3] 李二兵，王镝，王源，等．城市复杂条件下浅埋大跨双连拱隧道施工变形监测与控制[J]．岩石力学与工程学报，2007，26(4)：833—839．[4] 刘泉声，白山云，肖春喜，等．基于现场监控量测的龙潭隧道施工期围岩稳定性研究[J]．岩石力学与工程学报，2007，26(10)：1982—1990．[5] 王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论[M]．合肥：安徽教育出版社，2004．[6] 二滩水电开发有限责任公司．岩土工程安全监测手册[M]．北京：中国水利水电出版社，1999．[7] 袁勇，王胜辉，杜国平，等．双连拱隧道支护体系现场监测试验研究[J]．岩石力学与工程学报，2005，24(3)：480-484．∞N-co_o—oN 寸oI寸olo—oN _【一I寸oIo—oN onI吕lo—oN 母oI∞oIo—oN cl删90_0一oNo1七o4弓七1。Pgm／靼簿迥广ILooon

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