城市地鐵車站土建工程廢棄泥漿的處理技術(shù)研究

文｜上海市市政管理工程咨詢有限公司 邱繼耀

1 工程概況

城市地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計多采用地下連續(xù)墻施工工藝，地下連續(xù)墻成槽施工需要泥漿護壁，施工中產(chǎn)生大量的廢棄泥漿，根據(jù)杭州地區(qū)地連墻施工經(jīng)驗，泥漿廢棄率一般在35%左右（相對于地連墻混凝土工程量）。一直以來，地下連續(xù)墻廢棄泥漿在國內(nèi)均采用外運的方式處理或者采用加入石灰固化的方式進行處理，在城市地鐵施工中，由于施工場地狹小，地鐵車站地下連續(xù)墻施工的泥漿均已外運的方式處理，目前杭州泥漿外運的價格在110-150元/m3，由于杭州基建工地較多，產(chǎn)生廢棄泥漿較多，土方分包隊伍經(jīng)常外運不及時，非常影響地連墻施工進度，同時土方分包隊伍外運的泥漿均采用郊區(qū)空曠地帶傾倒方式或者上船沿海深層傾倒方式處理，極大影響環(huán)境保護。杭州地鐵工程采用旋流除砂器進行0.075mm 以上的顆粒進行處理，增加泥漿的循環(huán)利用效率，同時創(chuàng)新采用臥螺離心機進行廢棄泥漿進行泥水分離，達到一邊出干土（含水率30%），一邊出中水的效果，即降低了施工成本，又很好地減少了環(huán)境污染。

2 施工原理介紹

2.1 旋流除砂器的基本簡介及原理

本項目采用的旋流除砂器為三川德清公司（原黑旋風(fēng)公司）的ZX-200(250)型泥漿處理裝置。

因為廢棄泥漿里面的水和砂密度不同，基于旋流除砂器旋轉(zhuǎn)時離心沉降和密度差的篩分原理，用泥漿泵將廢棄泥漿在一定壓力下抽取從除砂器進口以切向進入設(shè)備后，廢棄泥漿在旋流器內(nèi)產(chǎn)生強烈的旋轉(zhuǎn)運動，利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力、向心力、浮力和流體曳力等多種作用力，使廢棄泥漿里面密度低的泥漿上升，由出漿口排出，使廢棄泥漿里面密度大的砂粒逐步沉降由設(shè)備底部的排污口排出，從而達到除砂的目的。當廢棄泥漿比重較大時，可以通過提高旋流除砂器進漿口壓力，在一定范圍和條件下，壓力越大，除砂率越高。為了提高廢棄泥漿的處理能力，也可以多臺并聯(lián)使用。

旋流除砂器由旋流和過濾兩部分組成，在廢棄泥漿處理方面實現(xiàn)除砂、降泥漿比重等工程，多臺并聯(lián)使用時，除砂效率很高，而且性能也比較穩(wěn)定，故障率低。設(shè)備總體尺寸不大，在施工現(xiàn)場安裝時，可以很好的節(jié)省空間，有利于施工現(xiàn)場布置。

反循環(huán)泵工作原理是利用泥漿泵通過總進漿管在一定壓力下廢棄泥漿抽到具備分離0.075mm 以上固體顆粒的振動篩（泥漿凈化裝置的粗篩）上面，在振動篩的作用下，廢棄泥漿中大于0.075mm 以上的固體顆粒直接振動排除，廢棄泥漿中小于0.075mm 以上的泥漿直接進入儲漿槽，再用渣漿泵從儲漿槽內(nèi)抽出，泥漿在一定壓力下抽取從旋流除砂器進口以切向進入旋流器后，通過旋流器旋轉(zhuǎn)將粒徑0.020mm以上的泥漿從旋流器下端的沉砂嘴排出落入具備分離0.020mm 以上固體顆粒的細篩。經(jīng)過細篩脫水篩選后，廢棄泥漿中大于0.020mm 以上的固體顆粒直接振動排除，而廢棄泥漿中小于0.020mm 以上的泥漿泥漿直接返回循環(huán)泥漿儲存箱內(nèi)。每次經(jīng)過旋流器溢流管出來的循環(huán)泥漿進入循環(huán)儲存箱，然后通過泥漿管路重復(fù)使用。

旋流除砂器主要有振動篩、渣漿泵系統(tǒng)、旋流器組成。

⑴振動篩是由振動電機（2 臺）、振動箱（1 個）、篩板（粗篩板、細篩板各1 個）、隔振彈簧（4 組）和調(diào)整墊板（2 個）組成。其中振動電機是振動篩的激振源，振動篩中的偏心裝置在振動電機的直接帶動下產(chǎn)生激振離心力，通過控制兩臺振動電機的運轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生同步反向運轉(zhuǎn)，這樣振動篩產(chǎn)生穩(wěn)定高頻率的直線振動，再通過調(diào)整偏心控制（偏心塊夾角的變化）實現(xiàn)激振力的變化。一般振動篩在出廠時將振動篩的激振力設(shè)置為最大。由于振動對電機的軸承磨損較大，在運行期間應(yīng)保證良好的潤滑。

振動篩箱為焊接的框架式結(jié)構(gòu)，其底部由隔振彈簧支撐，粗細篩分上下兩層裝于振動篩箱內(nèi)，通過雙向斜面楔緊機構(gòu)和標準件的聯(lián)接緊固。粗、細篩板一般均為聚氨酯或者不銹鋼條縫制成，粗篩篩孔尺寸為3×40mm，細篩篩孔尺寸為0.4×40mm。良好的結(jié)構(gòu)剛性使其性能可靠地承受安裝在其頂部的振動電機傳遞的激振力。

⑵渣漿泵系統(tǒng)一般由電機和泥漿泵組成。泥漿泵一般采用副葉輪軸封的形式。由于泥漿泵在運轉(zhuǎn)中磨損較大，因此在運行中應(yīng)注意保養(yǎng)，不能空轉(zhuǎn)，隨時添加潤滑脂和密封填料。

⑶旋流器直接影響泥漿的最終凈化效果，其精華效果具體的指標體現(xiàn)在對-0.075粒級的分離程度。

2.2 臥螺離心機的基本簡介及原理

本項目所采用臥螺離心機為成都天生環(huán)保離心機，核心技術(shù)為美國Centrisys（圣騎士）離心機技術(shù)。

圣騎士離心機由螺旋體、轉(zhuǎn)鼓與液壓差速器組成，為逆流臥式螺旋卸料沉降離心機。

1.液壓差速器 2.主軸承座 3.直段轉(zhuǎn)鼓4.錐段轉(zhuǎn)鼓 5.固相出口：碳化鎢抗磨損保護 6.皮帶輪

離心機工作原理主要為沉降分離原理，即在主驅(qū)動電機帶動下，轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)形成離心力，廢棄泥漿中密度大的固體顆粒物在離心力的作用下，沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒物利用螺旋體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上通過液壓差速器驅(qū)動與轉(zhuǎn)鼓作不等速的相對運動不斷被刮下來并送出渣塊，而分離后的中水經(jīng)過螺旋體螺旋內(nèi)液層通道從轉(zhuǎn)鼓溢流口排出，從而實現(xiàn)廢棄泥漿的泥水分離過程。

3 實施步驟

（1）旋流器處理：廢棄泥漿由地下連續(xù)墻槽內(nèi)抽出后直接通過旋流器進行處理，目的是為了將0.075μm 以上的顆粒分離出來，有效減小對離心機的磨損。

（2）絮凝處理：絮凝劑配置絮凝劑自動調(diào)制箱（6m3），先加滿水，然后按照1‰～2‰的濃度添加絮凝劑，然后由自動調(diào)制箱攪拌均勻。同時自動調(diào)制箱接到離心機入口處。

（3）離心機處理：經(jīng)過旋流器處理的泥漿通過離心機自帶的泥漿泵抽取，然后在進入離心機轉(zhuǎn)鼓前。被稀釋的絮凝劑與廢棄泥漿充分結(jié)合，通過調(diào)整離心機的轉(zhuǎn)速和離心機轉(zhuǎn)鼓推板高度，達到廢棄泥漿泥水分離的效果，

4 實施效果

本工藝在杭州地鐵6 號線一期工程SG6-6 標振浦路站地下連續(xù)墻廢棄泥漿處理中展開應(yīng)用，振浦路車站設(shè)計110 幅地下連續(xù)墻，共計18926m3混凝土，實際產(chǎn)生廢棄泥漿5250m3。

振浦路車站地下連續(xù)墻廢棄泥漿泥水分離干土含水率平均在27%，分離的中水經(jīng)過檢測達到污水排放標準。

5 結(jié)語

城市軌道交通的建設(shè)很好地促進了經(jīng)濟的發(fā)展，大量的城市軌道交通建設(shè)也產(chǎn)生大量的環(huán)保問題，廢棄泥漿的處理是其中很重要的方面，廢棄泥漿的處理技術(shù)研究作為一種新的探索，為城市綠色環(huán)保施工提供了一種新的解決方式。