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地鐵車站施工廢棄泥漿處理方法

文檔作者：何文鋒1，鄧美龍1，白晨光2，趙志龍1 文檔來源： 1．中建交通建設集團有限公司 2．中國建筑股份有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月10日
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2012年12月下第41卷第379期施工技術CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY地鐵車站施工廢棄泥漿處理方法何文鋒1，鄧美龍1，白晨光2，趙志龍1(1．中建交通建設集團有限公司，北京 100161；2．中國建筑股份有限公司，北京 100835)[摘要]目前，城市地鐵車站施工圍護結構過程中，無論采用地下連續墻還是圍護樁，都不可避免地產生大量廢棄泥漿。根據工程實例，通過試驗，實際運行，進而進行總結，敘述了運用組合式泥漿處理設備對廢棄泥漿進行處理的方法和經驗。經過實踐發現，采用組合式泥漿處理設備處理廢棄泥漿，節省成本的同時可以產生較好的社會效益，達到環境保護的目的。[關鍵詞]地鐵工程；車站；廢棄泥漿；組合式泥漿處理設備[中圖分類號]TU921 【文獻標識碼]A [文章編號]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城市地鐵施工過程中，圍護結構施工時，由于泥漿護壁的需要，會產生大量的廢棄泥漿。目前，常用的處理方法有：傳統沉淀法、化學固化處理法、土地耕作處理法、化學絮凝加機械脫水處理法等。地鐵建設主要在市區內施工，施工場地狹小，傳統沉淀法沒有足夠場地實施；用單純的化學處理，成本很高；土地耕作處理法要考慮運輸成本，而且會造成二次污染；因此，化學絮凝后機械脫水，是一種比較可行的思路。泥砂篩分設備作為泥水平衡盾構的配套設備，被同步引人中國，近年該泥砂篩分設備的國產化很成熟，已經延伸到其他工程領域；化學絮凝機械脫水設備最初用于污水處理廠，到了2000年以后，隨著國家對企業環保要求的提高，化學絮凝脫水設備逐步實現了小型化、輕型化，以適應造紙、皮革、陶【收稿日期】2012--08-02[基金項目】中建交通建設集團有限公司科研項目：盾構施工中的節能減排綜合技術研究(TCYT-2012A-J-006)[作者簡介】何文鋒，項目總工，E-mail：13580441113@163．corn瓷、礦業等行業的中小型企業。在東莞軌道交通R2線2311標展覽中心站圍護結構施工中，將上述兩種不同領域的設備整合成為一個系統，形成了一個“篩分-+絮凝脫水”的二級處理系統，并應用到地鐵車站施工，取得了良好的社會效益和經濟效益，為地鐵車站施工提供了一種嶄新的工程泥漿處理方法，占地少、處理速度快、處理費用低，有很好的環保意義。1 工程概況東莞地鐵R2線2311標展覽中心站地質條件主要為粉質黏土和礫質砂巖，圍護結構采用沖擊鉆孔灌注樁，樁徑1m，樁長18～20m。圍護樁工程量20 178m，按照場地移交情況，2011年10月圍護樁施工全面開展。按照工程地質資料顯示，展覽中心站地層自上而下依次為：①。素填土 深灰、灰褐色，由砂和黏性土組成，稍濕一濕，松散狀態，1．8～2．3m含有機質。③加中砂灰褐、灰色，砂為石英質，不均勻含萬方數據84 施工技術 第4I卷有10％～20％的黏性土和細砂，分選性差，飽和，松散狀態，分層厚度4．10m。⑥，硬塑狀粉質黏土褐紅色，由含礫砂巖風化殘積而成，原巖結構完全破壞，硬塑狀態，分層厚度2．10m。⑦．全風化含礫砂巖 褐紅色，原巖結構基本破壞，但尚可辨認，具殘余結構強度，-呸硬狀態，遇水易軟化、崩解，分層厚度0．5m。⑦：強風化含礫砂巖褐紅色，原巖結構大部分破壞，巖芯呈碎塊狀，遇水易軟化，崩解，分層厚度4．10m。⑦i‘中風化含礫砂巖 褐紅色，砂質結構，塊狀構造，泥質基底膠結，礫石成分為混合片麻巖巖屑，直徑3～5cm，次棱角狀，含量10％一15％，巖芯呈柱狀、塊狀，節長一般8～20cm，少量塊狀，近似RQD=60％，分層厚度2．90m。黏土層的直剪黏聚力在15—30kPa；礫質砂巖呈砂狀結構，泥質膠結為主，裂隙中以次生黏土礦物充填。卜述地層在施工成孑L過程中．隨接制造新鮮泥漿，經過測算，圍護樁從地面以下6m開始，就進入了造漿能力強的地層，紅該地層中每成樁l nl’，會造m 4m 3新鮮泥漿。按照本項日正常施l：進度，每日制造的泥漿達到130m’。新造泥漿黏度為24～30s，懸浮微粒含量達到78％，傳統沉淀法只能沉淀22％，因此并不適用于本工程。項目部使用了組合式泥漿處理設備，實施了“篩分一絮凝+脫水”的二級處理，系統地凈化車站施工的廢棄泥漿。2 施工工藝2．1施工工藝流程組合式泥漿處理系統是使用兩種功能不同的泥漿處理設備，對大顆粒進行篩分，對懸浮粒子進行絮凝沉淀脫水。系統除了主要使用兩種設備外，還要設置配套的反應桶和泥漿池等設施。在施L準備階段，泥漿絮凝試驗和設備選型是這個工藝的關鍵。施工工藝如下：施工準備，包括統計泥漿處理量，泥漿絮凝試驗，設備選型，配套系統設計一t級泥漿池施．【一泥砂分離器安裝一反應桶和溶劑桶安裝一帶式壓濾機安裝一聯機調試一整機IF常工作。2．2施工準備2．2．1 統計泥漿處理量根據以往的施工經驗以及現場測算，本項目【：程在造漿地層每成樁lITl3，會生成4m3泥漿。按照施L進度，每天需要處理的泥漿量為130m3。2．2．2抽取泥漿樣本，進行泥漿絮凝試驗2．2．2．1通過試驗，選擇合適的絮凝劑型號目前市場上處理城市污泥效果好、價格合理的絮凝劑是聚丙烯酰胺(PAM)。PAM分為陽離子、陰離子、非離子和兩性型4種，經試驗，PAM陽離子的絮凝效果是其他類型的幾倍到幾十倍，所以應該選擇PAM陽離子作為絮凝劑。2．2．2．2通過試驗，確定合適的絮凝劑用量和反應時間泥漿中的懸浮物數量和礦物含量，決定了絮凝劑用量和絮凝時問。在施工現場選取泥漿樣本，每個樣本l 000mL，分別加入不同比例的絮凝劑，通過多組試驗，記習乏絮凝的反應時問和絮凝效果，并畫出“絮凝劑用量一絮凝反應時間”關系曲線，如圖1所示。試驗后確定絮凝劑用量為0．2％，溶液方式投放，絮凝反應時間為210s。圖1 絮凝劑用量-絮凝反應時間曲線Fig．1 Curves of flocculant amount toflocculation reaction time絮凝劑必須經過充分水解，分子之間才能發生橋架作用，分子鏈才能形成網絡，黏結懸浮物并沉淀。因此，通過試驗比較，確定以溶液方式投放，絮凝時問更快，如圖2所示。㈨200 250 300藥li±／mg?周體投放-溶液投放圖2絮凝劑投放方式效果對比Fig．2 Effect comparison on droppingmode of nocculation2．2．2．3 設備選型往統計每天需處理泥漿量和絮凝試驗后，分別考察泥砂分離設備和帶式壓濾機的處理能力并選型，選型時要考慮到聯機后工作能力降低和趕【需要。經過考察，確定選型泥砂分離器型號為ZX—100B和帶式壓濾脫水器的型號為LDD2000S8W。2．2．2．4配套設施設汁1)設計絮凝反應桶08642OuItc＼量留萬方數據何文鋒等：地鐵車站施工廢棄泥漿處理方法 85。通過計算，1．5m3容積的反應桶，可滿足泥漿從流入反應桶到流出反應桶的時間>210s；也同時可滿足日處理泥漿130m3。反應桶結構如圖3所示。中圖3反應桶結構示意Fig．3 Structure of reaction bucket反應桶設計成圓形，中間安裝多層隔板并固定，每層隔板預留一個下漿孑L口，下漿孔要逆著攪拌方向錯開，泥漿順著攪拌方向走一圈后，再跌落下一層，能夠確保泥漿在反應桶內與絮凝劑有足夠的反應時間。反應桶每層設置一個攪拌頁，攪拌頁要離下層隔板10—15mm，將沉淀物撥到下漿口，進入下一層。反應桶底部設置一個泥漿管，充分絮凝反應后的沉淀物可以直接流入帶式壓濾機，進行脫水處理。泥漿管上安裝一個調節閥，可以控制沉淀物流向帶式壓濾機的速度。2)設計三級泥漿池泥漿池分為三級，功能各自不同，分別是儲漿池、凈漿池和清水池。第1級為儲漿池，由于圍護樁的混凝土澆筑一般集中在晚上，所以必須通過儲漿池起調節作用，儲漿池的容量應該能夠臨時儲存當天產生的泥漿總量，還要考慮趕工因素，本項目儲漿池設計尺寸為10m×5m×2．5m；第2級為凈漿池，經過泥砂分離后的泥漿，流入凈漿池臨時儲存，等待進行絮凝和脫水處理，本項目凈漿池設計尺寸為4m x5m×2．5m；第3級為清水池，主要儲存脫水后的清水，清水池視場地許可情況，應盡可能大，清水可以用作場地清潔、車輛沖洗和場地綠化等，清水池與市政管網連通，水池太滿時外溢排走，本項目清水池設計尺寸為6m x5m×2．5m。2．3三級泥漿池施工泥漿池施工按常規砌體水池設計并施工。用機械開挖土方至池底標高，人工清底并澆筑10cm厚墊層，澆筑混凝土底板，底板強度達到1MPa后施工砌體側墻和中隔墻；在側墻與開挖面之間的空隙回填砂和黏土；泥漿池內壁防水砂漿掛面，分三級注水。泥漿池周邊及機械設備周邊設護身欄桿(高度≥1．2m)，設紅色警示燈并掛提示標志牌。2．4安裝組合式泥漿處理設備按照泥砂分離器和泥漿壓濾機的尺寸，在設計位置施工設備基礎，基礎尺寸40cm×40cm x 15cm，采用C20混凝土；基礎澆筑前要復測，保證設備的水平、穩定，運行時不會產生晃動。泥砂分離器和泥漿壓濾機都是在廠家整機組裝好，直接運到現場。運到現場后，采用15t汽車式起重機，將2臺設備整機安放就位即可。設備吊裝時，吊點要設置在設備預留的吊耳上，以防設備在吊裝過程中發生變形。吊放時平穩緩慢，禁止碰撞。安放就位后要檢查壓濾機的濾帶，如果在運輸和吊裝過程中碰撞受損，會影響壓濾效果和降低壽命，要立即更換新濾帶。機械安裝時基礎必須穩固，吊裝機械臂下不準站人，操作時，機械臂距架空線要符合安全規定。吊裝過程必須緩慢平穩，并有專人指揮。按照圖紙連接好泥漿泵和泥漿管路。由于泥漿泵高度要按現場需要進行調節，所以管路中，與泥漿泵相連的一段是軟管，另一部分為硬管。軟管與硬管接駁時，要注意用鐵絲綁扎2道，以防壓力太大管路松脫。在管路上要安裝球閥，控制泥漿流量，球閥安裝在硬管的末端。安裝絮凝反應桶時，要注意反應桶泥漿出口要高于壓濾機。泥漿反應桶安裝在基座上，基座采用H型鋼焊接，高度1．8m，基座腳部用C20混凝土澆筑?；头磻昂附庸潭ê?，保證運行時不晃動。注意安裝反應桶時，工人要佩戴安全帶，以防高空墜落。安裝溶液桶時，溶液桶直接放在地上。然后安裝小型抽水泵，連接好管道，并安裝調節閥控制流量。各種機械設備進場時必須經過驗收，合格后方可使用。設備檢查無問題后，按使用說明，接好電路，安裝好開關箱。2．5聯機運行調試所有設備按設計圖安裝好，要進行聯機調試。聯機調試要按照處理效果和處理速度，主要調節以下4個方面：控制泥漿流入和流出反應桶的速度；控制絮凝劑溶液流入反應桶的速度；選擇泥砂篩分機的篩網孔徑；調節壓濾機濾布氣缸的氣壓。經過3d試運行，測出參數：泥漿流入和流出反應桶的流速，應該控制在15m3／h；溶液桶中溶液比萬方數據施工技術 第41卷例2％，溶液流速控制在1．5m3／h；泥砂分離器的篩網選擇除砂的分離料度為d。=0．060mm級別；篩分出的碴料含水率<30％；凈化后的純泥漿的密度<1．29／cm3。帶式壓濾機的兩個氣缸調節，工程實踐中，氣缸壓力為2．2～2．5MPa較佳，壓出的泥餅厚度10～15ram，既能保護好濾布，又能有合適的效果。2．6正常運行 。經過聯合調試后，各個設備的處理能力同步，絮凝劑比例適當，就可以將設備參數穩定下來，由設備全自動處理泥漿；日常安排一個工人定時添加絮凝劑；觀察泥漿變化，微調設備參數和管道閥門。組合式泥漿處理系統如圖4所示。盡量安裝在場地中間，可以方便收集各處的泥漿；晚上進行混凝土澆筑時，泥漿從各個樁機探槽抽到儲漿池統一存放，白天統一處理，開機約9一lOh，進度高峰期處理12～14h。反應桶} 三漿流‰凈翳 × b絮一 ．菇器嚼瞞 I 10 000 4 000 6 000a平面布置b立面圖4組合式泥漿處理設備平面Fig．4 Plan of slurry treatment equipment3 結語采用組合式泥漿處理設備，每處理1m3泥漿的絮凝劑成本約2．4元，設備運行的電費成本約5～7元；泥砂分離器和帶式壓濾機，按正常運行，設備攤銷合約0．34元／m3；濾網等攤銷約0．05元／m3；泥砂分離器和帶式壓濾機安裝拆卸費用約5 000元，三級沉淀池直接費約12 000元。本項目組合泥漿處理系統，已處理泥漿50 000m3，成本折合為50萬元；而泥漿罐車外運的當地價約為30元／m3，成本約150萬元；故使用泥漿處理系統，節約成本約100萬元。參考文獻：【1]繆林昌，劉松玉．環境巖土工程學概論[M]．北京：中國建材工業出版社，2005．[2] 周紅波，陳竹昌．施工規范對鉆孔樁泥漿性能規定與分析[J]．施工技術，2006，35(1)：4l_43．[3] 周光強，丁鋒，蘭斌，等．蘇通大橋鉆孔優質泥漿制備技術[J]．施工技術，2005，34(s1)：190—193．[4]洪蔚，侯世金．鉆孔廢棄泥漿處理管理要求綜述[J]．鐵道勞動安全衛生與環保，2009(5)：264-266．(上接第78頁)時間玎年o。In —t"4 No寸目Ino o 0o o oo o oN N N-月g鏨占一oN一日1口no oo oN f-q圖7收斂測點位移·時間曲線Fig．7 Settlement-time curve of convergence體系后，該應力重分布的過程對建筑物沉降和隧道變形影響較小，對地表沉降有一定的影響。2)隧道擴挖施工時，凍融現象對交通要道處的地表沉降影響較大，對建筑物和隧道圍巖變形影響較小。3)臨時鋼支撐的架設對拱頂沉降和地表沉降的控制效果較好，可有效地抵制隧道變形，表明臨時支護措施是及時和安全的。參考文獻：[1] 張頂立，黃?。罔F隧道施工拱頂下沉值的分析與預測[J]．巖石力學與工程學報，2005，24(10)：1703—1707．[2] 胡學兵，馬建清，李勇，等，密集建筑群下城市淺埋大跨隧道設計研究[J]．公路交通技術，2007(s1)：91-95．[3] 李二兵，王鏑，王源，等．城市復雜條件下淺埋大跨雙連拱隧道施工變形監測與控制[J]．巖石力學與工程學報，2007，26(4)：833—839．[4] 劉泉聲，白山云，肖春喜，等．基于現場監控量測的龍潭隧道施工期圍巖穩定性研究[J]．巖石力學與工程學報，2007，26(10)：1982—1990．[5] 王夢?。叵鹿こ虦\埋暗挖技術通論[M]．合肥：安徽教育出版社，2004．[6] 二灘水電開發有限責任公司．巖土工程安全監測手冊[M]．北京：中國水利水電出版社，1999．[7] 袁勇，王勝輝，杜國平，等．雙連拱隧道支護體系現場監測試驗研究[J]．巖石力學與工程學報，2005，24(3)：480-484．∞N-co_o—oN 寸oI寸olo—oN _【一I寸oIo—oN onI呂lo—oN 母oI∞oIo—oN cl刪90_0一oNo1七o4弓七1。Pgm／靼簿迥廣ILooon

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