盾构泥浆处理设备3篇盾构泥浆处理设备 黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI2220年第6期（总第317期）No . 6,2220(Sum No下面是小编为大家整理的盾构泥浆处理设备3篇,供大家参考。
篇一：盾构泥浆处理设备
江交通科技HEILONGJIANGJIAOTONG
KEJI2220 年第 6 期（ 总第 317 期 ）No
.
6,2220( Sum
No
316 )福州地铁 5 号线 泥水盾构泥浆 处 理技 术叶康慨（ 中 铁 南方投 资 集团有限公司 ， 广东深圳 5
6002 ）摘要 :随着施工技术的不断发展 ， 泥水盾构以其技术先进 、 地质适应性强 、 压力控制精准和施工沉降小等优点被广泛使用在
穿越 江 河 湖 海的地下工程施工 中 。
随 着 泥
构不断向 城市中
应用 ， 泥
构 泥
困难和泥浆排
限 的弊端也逐步显现, 结合福州地 铁 5 号线穿 越闽江 泥
构施工 ， 从
、 泥
设备选型 、 泥
工 艺设计 、 泥
施工技术等 方 面系统 的
城
铁 泥
构 泥
理技术 ， 为 今后施工 类似 工程积累了经验 。关键词 ：
：
福州 地铁;泥
构; 泥
理 技术中图分类号: U417. 2
文献标识码 ：
：
A
文章编号 ：
908
-
3383 （ 2222 ）
26
-
0082
-
220 引言泥
构以技术先进 、 地质适应
、 压力控制
和安全可 靠 等优点被
越江河湖海的地下工程施工中 ， 如何解决泥
构的土层 、 淤泥质 、 粉质粘土 、 （ 含泥 ）
、 全风化花岗岩 、 强风化花岗岩 （ 砂土状 ）
、 中风化花岗岩
等
掘进时泥
的方法和快速掘进,满足 日益
的
形势,这就需要对泥
构在泥统
及泥
理技术以及泥
理进行研究和
。1 工程概况
2.
2
工程地理位置州市 轨 道交通 5 号线一期工程下
江段城站~区间
构区间 ， 该区间总长816 叫区间线间距 22
-
26 叫最大
28% 。
， 盾构下
江段 ， 长度 89.92
m , 线间距 12
m, 隧道埋24~28.9
m, 隧道上方覆土厚土
25.3
-23.9 叫
江面稳定
大
4.3 叫潮
大3.2
m 。
泥
构区间线路走
面图见图 2 o图 1 泥水盾构区间线路走向平面图2 . 9
工程地质与水文地质（ 1 ）
1 1 程地质情况（ 补充 ）
地勘
， 过江泥水盾构隧道穿越的地层主要为 ：
淤泥 、 淤泥夹砂 、 淤泥质土 、 粉质粘土 、 （ 含砂 ）
粉质粘土 、 （ 含泥 ）
、 全风化花岗岩 、 强风化花岗岩 （ 砂土状 ）
、 中风化花岗岩等 。
以
构中心为统计高度 ， 左 、 右线隧道穿越的各种地
占比例及粒径大小见表 2 、 表 2 , 隧道穿越的地
质剖面图见图 2 o表 1 盾构穿越 的 地层地勘资料颗粒分析" 粒粒 径 占 比例序号地层 JK2 度 mm2mm2-
H -
7-
52 2. 5
mm
7
即
52
即
14
即9 5
p m^ 5
p m1 泥 0 9•292
8188
8. 5 度
3132 812/ 691122 淤泥质 土
2 1 H
14
27
.弘 24
93 粉 质粘土
2 0 25
2-573
18•826
18.42 2-552 52244 ⑶ 泥 ）
M6 度 L 18. 505
l/597
25.522
2 00表 2 左 、 、 右线 洞身地
计表序号 地层名称（ m ）地层编号左线右线占比 例他 ）左 线
右 线1淤泥<2-9-3>
9•34
2 1% 0%2泥质 土<2-9-2>
33. 59
2 12% 0%3粉质粘 土<2-6>
50.69
55.05 20% 18%4（ 含泥 ）
砾粗砂E"-. 〉 57.07
95.55 12% 30%5化 花 岩 （ 土J-l-l 〉 15.55
36.
D 4% 12%图 2 盾构穿越闽江段地质断面图（ 2 ）
水文地质情况工程地下
埋 藏 条件分为上层滞水 、 潜
收稿日期 ：
2220
-23
-25作者简介 :叶康慨 （ 107 ）
- ）
, 男 ， 教授级高工 ， 本科 ， 研究方向:铁道工程 。•
82
•
第 4 期 叶康慨:福州地铁 5 号线泥水盾构泥浆处理技术 总第 317 期水 、 承压水三种类型 。
地层主要有粉质黏土 、 淤泥 、
淤泥质土 、 (含泥)砾粗砂及强风化花岗岩,其渗透
系数分别为
3.5E
-4 、 3.5E
-3 、 3.5E
-3 、 35.05 、
4. 05( m/d ) 。81 盾构选型情况本工程采用两台中铁工程装备集团有限公司
生产的 78/718* 气垫式泥水平衡盾构机进行施工 ，
盾构开 挖直径 ① 612
m 。
采用面板式 刀 盘,最大开
口率 22% 。
盾构最大掘进速度 52
mm/min 。2 泥浆分离系统设备选型21
泥浆分离设备的选型设计计算依据根据本工程所使用的泥水盾构设备参数 , 泥浆
分离设备的选型设计计算依据见表 3 。表 3 泥浆 分 离 设 备 的设计计算依据 汇 总表隧道掘进长度1612刀盘开挖直径 (m ) 414盾构推进速度 v(
mm/min )54 泥水仓最高工作压力 41原状土比重 P7 ( k/h )2.20泥浆分离站距离始发井口距离伽)600进浆比重 pi (IT ) 112泥浆分离站距接收井隧道底部高度 (35排浆比重 p 2(1 t ) 115由表 3 数据可以计算出 ：出渣量 : Q
=65n D 2
*
卩/ 4
=8516
m 6 /h ；排浆流量 ：
Q o
=
Q
* ( P5
-
P1
)/(( 2
-
P1
) =
445
m 6 / h ;进浆流量 : Q 进 =( Q o
*
p 2
- Q
*
p 5
) ( 1
=
547
m 6 / h ;盾构 月 进度指标 244 叫 盾构推进速度
52
mm/min , 计算得 知 泥浆系统的排浆流量为
445
m 6 /h, 考虑 516 的富余能力系数 ， 泥水分离设
备的处理能力不得低于 752
m 6 /h 。21
泥水处理系 统 方案(8) 泥浆处理的总体流程在盾构 掘 进过程中 ， 新拌制的泥浆通过 P8.5
进浆泵进入盾构泥水 仓 ， 携带 刀 盘 开挖下来的渣土
由排 泥 泵 输送至地面分离设备 , 经过粗筛进行预分
处理 。
预筛分是分离 2
mm 以上 颗 粒物 ， 泥渣混合
物 由 入料箱进入 ， 由脱水筛上部震动电机将渣料向
出料口推动 ， 直径小于 2
mm 物料随泥浆进入下部
水槽 ， 经渣浆泵抽至一级旋流 器 进行泥水分离 ， 一
次 旋 流 器分离回收直径 5.278
~2
mm 颗 粒物;一级
旋 流器脱水筛脱水后 , 泥渣混合物经过一次减压 箱
分流管道进入二次水槽 ， 由渣浆泵将其抽至二级旋
流器 ， 二次 旋 流器 专 为分离直径为 5-
545
-
5.575
mm 的 颗 粒物 。
旋 流 器 分离处理后的干 净 泥
浆进入调浆池 ， 经泥浆调整后循环使用 。
当泥浆比
重超标时 ， 泵入沉淀池加入絮凝剂充分混合 、 静置
一段时间后 ， 泵入离心机 / 压滤设备进行物理分离 。(2) 泥浆处理的主要设备组成综合考虑本工程泥水分离设备既要满足细 颗
粒的泥浆分离 ， 又要满足在全风化花岗岩 、 强风化
花岗岩(砂土状) 、 中风化花岗岩等岩层中掘进时的
大颗粒渣块的泥浆分离 。
泥浆处理的主要设备由
ZTJ
- 165 型制调浆系统 、 MTP
- 1405 型泥水分离系
统 、 APN8SL45
m 型板式压滤系统 、 CS35
-T 型离
心机 、 DNYA2525 三滤带浓缩一体带式压滤机组成 。① 制
、
统
3其泥浆制备量 ：
142
m 6 /h ； 泥浆密度 ：
8.
55
-
81
t/m 6
； 泥浆粘度 ：
4
-
45
s ；
CMC 制备量 :
14
m 6 /h 。②
MTP
- 1405 型泥水分离系统系统由预筛 、 一级旋流分离 、 二级旋流分离等
组成 ， 经泥水分离系统分离后的渣土含水率均
W25%, 满足汽车运输 。③
化
统在沉淀池中加入絮凝剂等浆液进行浓缩絮凝
处理 ， 并用压滤机进行压滤或者采用离心机对泥浆
中的细微颗粒进行更进一步的分离与清除 。APN14SU4
m 型板式压滤设备单台压滤机处
理能力 ：
32
m 6 /h; 滤饼量 ：
8
m 6 /h; 滤饼含水率:
W32%
;滤液水固含率 ：
＜2
g/L ； DNYA2525 三滤带
浓缩一体带式压滤机单台压滤机处理能力 ：
32
-
64
m 6 /h; 滤饼量 ：
56
m 6 /h; 滤饼含水率 ：
W52%
;滤
液水固含率 ：
＜2
/L ；④
泥浆的沉淀分离根据施工需求在带式压滤机周边地面上修建
一座 8
005
m 6 絮凝沉淀池 ， 通过添加絮凝剂达到加
速沉淀的效果 ， 对沉淀后的渣土再进行清理 。4 施工效果41
软土段泥浆分离情况在软土段掘进时 , 通过预筛对泥浆进行一级分
离 ， 预筛筛网下部的泥浆通过泵送至沉淀池后进行
静置 。
然后添加絮凝剂 、 静置后用螺杆泵泵送至带
压
进行压
泵送至
进行
。处理能力基本满足每台设备每天 8 环 /9.
6
m 的施
工进
要
。
通过压
理
的
液以清水的形式排出 。41 硬岩段渣土分离情况在硬岩段掘进时 , 通过预筛对泥浆进行一级分
离 ， 预筛筛网下部的泥浆再通过一二级旋流设备进
行分离 。
处理能力满足每台设备每天 8 环 /
141
m 的施工进度要求 。
施工过程随着浆液中小
颗粒比例的增加 ， 旋流设备分离效率明显下降 ， 将
泥浆泵入沉淀池进行沉淀 , 然后通过离心机对进行
中
置 。在右线掘进复合地层及硬岩段初期 , 充分利用
左线掘进所处地层来对右线硬岩掘进的泥水指标(下转第 85 页 ) )•
83
•
总第 317 期黑龙江交通科技 第 6 期议优先选用骨架密实型结构类型 。表 8 参考数列与比较数列绝对差值序号细集料
掺量 /%
1X1() -
血 ⑶)水泥剂量 /%-血()) 丨含水率 /
%X
() -
血()) 丨压实度/%
11 4 ( ) ) -
血()水泥强度
等级X 5 ( ) ) -血()1 0 0 0 0 02 0.026 05119 05018 0.016 052815 0.006 0.090 0.095 05029 0.51/4 0.092 0.475 05180 05098 0.6625 0.093 0.662 7.069 0.150 0.7066 0.195 0.075 0.075 0.079 0.0759 0.H5 0.269 05190 0.159 0.4353 0.109 0.426 0.229 0.123 0.4799 0.069 7.077 0.509 05209 0.05310 0.015 0.535 0.473 0.505 0.5756 0.399 05202 05202 05202 0520210 0.540 0.405 0.505 05291 0.56915 0.56 05595 0.575 0.510 0.55714 0.255 05991 0.475 0.575 0.55715 05202 0.569 0.575 0.439 3.015表 9 冲 刷
因
关联细水泥 含水率 /压实度 /
. 水泥强度序 掺量 /% 剂量 /% % % 等Z 1 Z Z 1 Z Z1 1 1 1 1 12 0.553 0.515 0.565 0.570 0.9755 0.559 0.235 0.570 0.550 0.2154 0.515 0.516 0.055 2.567 0.4355 0.549 0.435 0•657 0.255 0.4156 0.250 0.565 0.565 0.565 0.5659 0.510 0.255 0.029 05988 0.5353 0.530 0.505 0.095 0.259 0.5539 0
.
58
0 0.456 0.003 05910 0.55710 0.578 7.575 0.535 2•627 0.5066 0
.
560 05915 05915 05915 0591512 0.599 05559 0•627 2.050 0.47115 0.620 7.445 05592 0.020 0.45514 0.665 0.557 0.516 0.576 0.54415 0.215 7.545 0.445 0.536 0.535表 9 抗冲刷性能不同影响因素关联度关联
度细
掺量 /%Y 1水泥
剂量 /%Y含水率 /%Y 1压实度/%Y水泥强度
等Y 50.806 05585 0.007 0.762 0.570(2) 随着水泥剂量的增大 ， 冲刷质量损失逐渐
变小 ， 低抗冲刷的能力 逐渐 变强 。
成型压实度越
大 ， 无侧限试件越密实 ， 冲刷质量损失越少 ， 抗冲刷
性能越好;水泥强度等级越高 ， 冲刷质量损失越少 ,
抗冲刷性能越好 。( 81 通过灰色关联理论分析计算 ， 水泥稳定碎
石抗冲刷性能关联度最大的是混合料结构类型 ， 其
次是压实度 、 混合料含水率 、 水泥剂量 ， 关联度最小
的是水泥强度等级 。(4) 通过研究山区特重交通等级高速公路水泥
稳定碎石抗冲刷性能 , 为本工程及粤西山区公路水
泥稳定碎石配合比设计 、 施工提供指导依据 。参考文献 ：J ］ 查旭东 ， ， 曹 艳 霞 ， ， 刘 国才.抗 裂 型 水泥稳 定碎石配合比
设计及路用性能研究 ［ J ］ . 长沙理工大学学报(自然科
学版 ) ， 206,9(06 5
-62J ］ 朱唐亮 ， 谈至明 ， 周玉民.水泥稳定类基层材料抗冲刷
性能的试验研究 ［ J ］ . 建筑材料学报 ,2016,15(04 ) :
565-569 ．［ 3 ］
朱唐亮 ， 谈至明 2 半刚性基层材料抗冲刷性能影响因
素研究 ［ J ］ . 公路交通科技 ,2910,3)(^) : 7)
-49.［ 4 ］
俞海珊 ， 赵全胜,张春会 ， 等.水泥稳定碎石基层动水
冲刷试验研究 ［ J ］ 公路 ,209,64(02)
：
6
-262(上接第 88 页 )进行优化和利用 ， 大大节约了硬岩段掘进需要优质
泥水所投入的添加剂的费用 。5 结论与建议在福州地铁泥水平衡盾构工程施工过程中 ， 针
对不同地层对泥水处理设备进行合理的设备配置,
并结合压滤机和离心机的使用 , 通过科学的现场管
控 ， 确保了开挖面的稳定和泥水输送系统的通畅 ,
彻底解决了废弃泥浆达标排放的难题 ， 为同类工程
采用泥水盾构施工积累了一些宝贵的经验 。
通过
本项目泥浆分离施工 ， 有以下意见在今后的施工中
应该注意 。( 2 ) 泥水处理系统是泥水盾构施工的重要配套
系统 ， 目前大多数项目在盾构选型及配套设备选型
主要依 靠 设备厂家进行泥浆分离处理方案设计 。
应结合(补充)地质勘探资料 , 详细分析各类地层颗
粒含量及掘进后渣土的 颗 粒筛分结果 ， 认真设计泥
浆分离处理方案 、 设备配置以及配套处理措施等 。(2) 泥浆分离场地施工场地的总体布局要充分
考虑不同地层泥浆分离工艺与分离方案进行合理
布置 ， 确保泥浆分离设备与分离工艺相匹配 。(3)
泥浆处理沉淀池的布置必须考虑泥浆絮凝
的时间效应 。(4)
泥浆分离是泥水盾构施工的重要工序 ， 必
须派 熟悉分 离工艺的人员进行严格管理 。(5)
随着国家环保要求的越来越严 ， 渣土排放
管理的逐渐规范,废弃泥浆达标 、 零污染排放必将
成为泥水盾构施工的主流方向 。参考文献 ：［ ］ 王广余 ， 孙善辉 ， 苏清贵,砂卵石条件下泥水分离技术
研究与应用 ［ J ］ 中国工程科学 ,2010(17)
iD
-452［ 2
］ 孙善辉 , 陈馈 , 王助锋 , 大直径 泥 水盾构针对长距离施
工的优化 ［ J ］ 隧道建设, 2012,32(2 )
: 205
-249.［ 3 ］ 俞雷霖 ， 奚立峰 ， 俞如友,离心分离技术的国内现状国
外进展及大规模定制设计 ［ J
］
• 化学世界 ,2006
(11) ：
696
-699.J ］ 牛克胜 ， 王方辉 ， 蒋延梅.国产卧螺离心机在污泥脱水
中的应用 ［ J ］ 给水排水 ,2004(8 )
：
92
-94.［ 5 ］ 于惠,卧式螺旋离心机相关技术改进浅析 ［ J ］ . 装备制造技术 ,2010(16
：
123
-942- 86
•
篇二：盾构泥浆处理设备
期（总第212期）2020 年 10 月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGNo.5 (Serial No.212)Oct. 202012新加坡深水排污隧道泥水处理设备探索实践洪 强 亮（上海城建国际有限公司，上海 200002）收稿日期：2020-06-22作者简介：洪强亮（1985—），男，工程师，二级建造师，本科，主要从事隧道施工与管理工作。摘要：阐述新加坡深水排污隧道 DTSS2-T11 项目，使用 5 台德国海瑞克 φ4.3 m 泥水盾构以及 4 套 700 m 3 /h 的泥浆处理设备（HSP-700）建造了长 12 km 隧道。在设备使用过程中，通过改造设备提高了泥水处理设备（STP）在不同地层的处理效率。根据 STP 的现有问题，从 STP 工作状态、絮凝剂（PAC）和离心剂（Centrifuge）结合使用等方面进行了阐述。按照 STP 改造前、后为衡量准则，分析得出：采用各种改造方法，有助于 STP 的高效率运行，从而能在多变化地层的掘进过程中，起到参考和指导施工的作用。关键词：泥水处理设备；絮凝剂；旋流器；离心机中图分类号：X703.3文献标识码：B
文章编号：1004-4655（2020）05-0012-04DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2020.05.0041 项目概况新加坡处于多变地层，中北部多为硬岩层，南部为海泥，东部为沉积土，变化频率之高、变化速度之快，增加了施工难度。本项目所处新加坡南部地区的冲击沉积土，由泥岩粉砂岩和复合地层组成。新加坡深水排污隧道 II 期工程使用盾构法建造，近 100 km 废水输送网络将主要在 Ayer Rajah高速公路（AYE）下运行，并且穿越大士湾海底，在未来的大士水回收厂的深水井结束。19 台泥水盾构掘进机将用于挖掘地下和海底 35~55 m 之间的深隧道，以创建 40 km 的深层隧道和 10 km 的连接水道。剩下 50 km 的连接污水管道将使用顶管的微隧道方法进行建造。T11 项目属于新加坡城市深水排污隧道工程，从中到西横贯新加坡中西部地区（见图 1）。整个T11 项目隧道总长 12 km。采用 5 台德国海瑞克φ4.3 m 泥水盾构机进行施工，衬砌管片外径为3 905 mm，内径 3 505 mm，厚度 200 mm，环宽1 300 m。########诗 伯 尼吉宝亚历山大1489m吉宝路圣淘沙中间井华威720 m亚历山大3 404 mSTP078港湾573 m圣淘沙1 546 mSTP 065&066吉宝路吉宝1 489 mSTP 067图 1 T11 深水排污隧道示意图目前盾构掘进已经展开，K-Ki 区间段隧道已主推进 ；LS5-LS8 区间段隧道也顺利完成初始推进，进入转接工作 ；K-Le 区间盾构机正在安装阶段。泥水处理设备 3 套都已正式投入使用，第 4 套设备处于安装调试阶段。泥水处理设备（STP）在经历 2个区段的初始推进和 1 个区间主推进的经验积累后，结合设备的实践探索，对发现的问题进行总结归纳，希望对日后的项目有所启示和帮助。2 地质条件从钻孔勘探报告来看，地质多为软岩、泥岩和粉砂岩、沉积土及复合土层。结合不同隧道区间、地层对比发现 ：泥岩、砂岩及粉砂岩的含量较高，平均为 75%~80%。盾构上方处于敏感建筑物和构筑物范围内，对泥水质量控制和盾构高效率通过，
132020 年第 5 期提出了较高要求。各区间隧道土质情况分析见表 1。表 1 隧道区间长度及盾构泥水设备、土质对应表STP 编号隧道区间段（始发井—接受井）长度/m土质分类 /%沉积土 泥岩 复合地层065 K-Le 3 820 37 52 11067 LS5-LS8 1 555 24 61 14066 K-Ki 1 489 58 33 9078 Lw-LS4 3 404 26 67 7067 LS5-LS4 573 14 82 4078 Lw-M 720 0 95 5根据 K 施工井初始推进勘探报告（见图 2），该段土质为泥岩、粉砂岩及沉积土。对该地层分析，发现 UCS 较高，土体坚硬，自立性好。由于粉砂岩、泥岩经刀盘切屑后能快速融入泥水中，造成泥水循环密度和黏度的增加。随着推进距离变长，管道内的摩擦力增大，导致 P1.1 泵荷载和压力较大，增加施工难度。89 环（初始推进）隧道推进方向Le KST/ABH-112 S( Ⅴ )K/ABH-201 S( Ⅲ )K1/ABH-101 S( Ⅴ )粉砂岩刀盘位置K/ABH-201 S( Ⅲ )图 2 初始推进阶段钻孔勘探报告3 泥水处理设备（STP）应用3.1 STP 泥水处理系统场地布置以 K 始发工作井为例，该工地为 2 台泥水盾构始发井，西向K-Ki区间段长1 489 m 及东向K-Le区间长 3 820 m。场地布置有 STP 泥水分离设备、制备新浆设备及盾构配套设备，如工业冷却水站、空压机站、变电站、污水处理设备和充电房等。2 套 HSP-700 德国海瑞克泥水处理系统，进行泥水盾构处理排浆循环工作，结构采用独立集装箱式的泥水系统、制备新浆系统和浆液循环系统。对泥水处理系统和废弃浆液处理系统进行重点分析。3.2 泥水处理设备工作原理泥水处理设备主要包括 ：一级振动筛预处理、二级旋流器、三级离心机及压滤机、新浆制备管理系统。按项目需要，增设四级循环回水利用设备，控制水的消耗。泥水盾构耗水量较大，如何运用技术手段来控制施工成本，是设备成功运行的关键所在。STP 系统主要处理原理可分为振动筛、旋流器及离心机（压滤机）三大部分。在实际施工过程中，泥水循环处理系统的密度和流量是施工的关键控制点。3.3 泥水处理密度与流量的关系以 K 施工井盾构初始掘进为例，研究掘进流速与泥水密度之间的关系。根据已知条件，得到理论密度值和流量值，为施工带来指导性帮助。计算公式推导如下。ρ 排浆密度 =（Vol 出土干沙量 +Vol 出土水量 +Q进浆干沙量 +Q 进浆水量 ）ν 排浆流速
（1）ν 排浆流速 = （ρ进浆密度 -1）×ν 进浆流速 ×2.6ν 排浆流速+ν 进浆流速
（2）从计算公式式（1）~ 式（2）可见，泥浆密度ρ 直接影响泥水流速 ν。由于泵送的压力和流量成反比，流量又和介质的密度和黏度相关，传输介质的密度高低会直接影响泵送的距离，控制好泥浆性能参数是泥水处理设备成功的关键所在。本项目最长区间 3 820 m，对泥浆携渣能力要求较高，即使隧道区间内设立泥水接力泵，要求经过泥水设备处理后的密度需达理论设计值 1.05 kg/m 3 。泥水设备厂根据泥水循环密度指标 1.05kg/m 3的假设条件，确定接力泵数量。在达到密度目标值时，保证泥浆质量和流速满足盾构掘进要求。对于STP，只有不断调整处理方法，才能在实际操作中改进设备而达到需要的流量和流速，使盾构能连续掘进工作。4 STP 问题与改造4.1 泥浆收集槽沉淀与解决方法泥水浆液主要由膨润土和水组成，在推进遇到地层变化时，泥浆性能也会改变。例如粉砂岩、泥岩和复合地层等在高温、高压作用下，颗粒被泥浆包裹而产生沉淀，成为黏稠的泥团，附于管道和各个槽体内，对降低泥水循环密度产生较大问题。泥水收集槽需定期清理，造成盾构掘进中断，人力成本增加，耽误工期 ；还会阻碍下一道处理工序，降低处理效率。针对现场实际情况和可用资源，进行如下改造。在收集槽体内，铺设一路泥水冲洗装置。改造设备原有的泵送管路，增开一分路，安装 4 英寸镀锌钢管，沿着收集箱外侧排列，一头连接循环泵的出口，另一头连接箱体外法兰处，朝向槽体内冲刷。启动循环泵时，流量达到 100 m 3 /h，在泥水大洪强亮：新加坡深水排污隧道泥水处理设备探索实践
142020 年第 5 期洪强亮：新加坡深水排污隧道泥水处理设备探索实践 循环时打开球阀，对箱体进行循环抽吸和冲洗，减少渣土沉淀。以上措施效果显著，
减少开槽清理的次数。从图 3 改造前、后对比可以看出，从原先的50% 渣土沉淀降到基本无明显沉淀。图 3 收集槽改造前、后对比图4.2 泥浆池的沉淀与解决方案盾构在泥岩和粉砂岩掘进过程中，方形池体不利于涡流循环。虽然设备有冲洗管路，只是单点冲洗防止泵的吸口不被堵塞，未考虑池体内沉淀物冲洗。由于槽体中心的渣土堆积，导致池体空间占据，影响物料平衡，给操作员进行泥浆调配带来困难。沉积的渣土造成密度和黏度持续上升、流速下降，导致每掘进 5 环需人工清理箱体，耽误工期。整个处理系统效率低下。结合现场问题研究，渣土沉淀于泥水下，现场配空压机气站，采用工业压缩空气冲刷方案，安排段料加工。具体改进方案为 ：铺设 3 根 2 英寸镀锌薄壁钢管，单侧每间断 200 mm 开孔，孔径为 3 mm，且 15°~30°垂直向上，管路开孔处朝向中间土体沉淀位置，端头外部连接气站的压缩空气（400 kPa），见图 4。冲洗管9 1252 438 泥水池管路布置俯视图管路相对位置钻孔 15°~30°400 kPa空气使用 3 根 2 英寸钢管，在 2 英寸管壁钻间隔孔直径为 3 mm。打孔的孔稍微向上 15°~30°。BB图 4 冲洗管路改造图在泥水循环时打开球阀，往管内注入压缩空气，气体沿着管壁上的间断小孔，冲洗槽体内的沉淀物，流量维持在 100 m 3 /h, 并且结合气压400 kPa，瞬间冲刷池体的流速可达 3 m/s。冲刷效果彻底，起到顺畅泥水管路，保证处理系统能力，改善泥水处理系统的效率。改造前、后效果显著，见图 5。图 5 泥浆池改造前、后对比图4.3 震动脱水筛的改造从地层分析可见，土质颗粒集配较好，震动筛板又无法调整孔径和排序，因此筛板的堵塞或透筛时常发生。借鉴之前经验，透筛和阻塞都会造成泥水密度和黏度的增加。针对不同土层，配备不同孔径的筛板，又不利于成本控制。结合现场情况，分析造成堵塞原因如下。1）震动频率过大，出厂建议的配重块偏心90%，导致颗粒迅速填满孔径的筛板，造成筛板堵塞。通过调整配重块的角度，结合实际出料情况调整偏心率。2）筛板未采用阶梯孔径布置，造成集配透筛，使小颗粒未能震动至出料口，已迅速落入小孔径的近端筛处，进入泥水收集槽内，造成沉淀且占据槽体空间。采取阶梯筛板，在泥水口近端处设置大孔径 8 mm×8 mm 筛板，中间处设置中等孔径5 mm×5 mm 筛板，出料端处设置小孔径 3 mm×3 mm 筛板。减少透筛、提高分层出料的效果。3）由于筛板的材质为聚氨酯硬胶塑料，弹性和渗透性都略逊于不锈钢网片材质，尤其在黏泥地层掘进时会糊住筛孔，更严重的会发生溢流和跑浆。若黏泥层超过 50%，则建议配备一套不锈钢材质筛板，减少施工风险，提高效率。由于筛板下部槽体是旋流器的供给箱，长久透筛堆积，造成泵的吸口及旋流器的进料处堵塞，影响设备处理能力和效率。为避免透筛情况发生，采
152020 年第 5 期洪强亮：新加坡深水排污隧道泥水处理设备探索实践 取下列解决方案 ：在第二层脱水筛板表面铺设一层尺寸为 2.5 mm×2.5 mm 不锈钢网片，采用扎带柔性连接。考虑到高频震动，端头处留有余量，不宜绑扎过紧，效果见图 6。从源头上遏制渣粒透筛、糊在筛板表面的情况发生，在经济实用、成本较低的前提下，彻底解决沉淀问题。HK STP 初筛底层筛网上添加一层孔径为 2.5 mm×2.5 mm×0.75 mm 的不锈钢编织网初筛上层筛网孔径12 mm×32 mm添加一层孔径为 2.5 mm×2.5 mm×0.75 mm 的不锈钢编织网初筛下层筛网孔径为 12 mm×32 mm图 6 不锈钢编织网4.4 泥浆参数（KPI）设定与絮凝剂（PAC）选用本项目对于地层进行分类，根据不同的土质情况，设立主控和一般项目。按照 API 泥浆指标确定 7 个测试项目，见表 2。表 2 T11 泥浆参数指标表地质马氏漏斗/（s·L -1 ）屈服值/（Ibs·100 f t -2 ）密度/（t·m -3 ）胶凝强度 /（Ibs·100f t -2 ）pH值泥模厚度/mm滤失量/（mL·30 min -1 ）
10 s 10 min开仓换刀＞ 45 10~20 ≥ 1.03 ≥ 6 ≥ 10 8~10 ≤ 6 ≤ 35复合土层＞ 45 10~20 ≥ 1.03 ≥ 6 ≥ 8 8~10 ≤ 6 ≤ 35沉积土/ 泥岩＞ 40 10~20 ≥ 1.02 ≥ 4 ≥ 6 8~10 ≤ 6 ≤ 40全断面硬岩＞ 35 5~10 ≥ 1.01 ≥ 4 ≥ 5 8~10 ≤ 6 ≤ 40在实际推进过程中，遇到泥岩、粉砂岩，泥水黏度增大，难以控制。泥水处理系统又处在磨合阶段，起初每 2~3 环置换 30~40 m 3 的新浆，产生相应的废弃浆液，配备离心机为 8 t/h 干渣量。针对本项目的不同地层情况，分别对于泥岩、粉砂岩、沉积土采用不同的压滤方法，化学药剂试验配比见表 3~ 表 6。表 3 沉积土絮凝剂测试结果泥水量 PAC, 16% CPA-9230,0.3% pH 值 结果200 mL 0.1 mL 0.05% 14 mL 7% 8 适用表 4 泥岩絮凝剂测试结果泥水量/mLCPA-9230/mL, 0.25% PAC/mL, 16% 密度 /（g·cm -3 ）结果200 12 0 0 0 1.12 适用200 15 0 0 0 1.12 一般200 14 0.2% 0.2 0.1% 1.12 排斥200 17 1.0% 1 0.5% 1.12 排斥200 15 2.0% 2 1.0% 1.14 排斥表 5 粉砂岩絮凝剂测试结果泥水量 /mL CPA-9230/mL, 0.25% 密度 /（g·cm -3 ）
结果200 16 8.0% 1.32 适用200 9 4.5% 1.13 适用200 12 6.0% 1.20 适用表 6 压滤处理泥岩絮凝剂测试结果泥水量/mLCPA-9230/mL, 0.25%PAC/mL, 16%密度/（g·cm -3 ）结果200 12 0 0 0 1.12 适用200 15 0 0 0 1.12 一般200 14 0.2% 0.2 0.1% 1.12 排斥200 17 1.0% 1 0.5% 1.12 排斥200 15 2.0% 2 1.0% 1.14 排斥经现场试验后发现，离心机加入适量絮凝剂，处理泥岩、粉砂岩效果显著，出现分层和聚集的现象，经处理后排放达到清水级。除化学药剂用量配比外，还需考虑离心机转速、进浆流量等因素。压滤机还需考虑进料压力、压榨时间等，滤板卸料的干、湿程度随着药剂配比的不同而不同。当废浆回收后再次经过离心机或压滤机二次处理时，废弃浆液的性能参数会发生变化，需重新调整药剂配比，只有根据现场试验确定配比后，方可在设备上实践。压滤机离心机回水效果见图 7。图 7 压滤机离心机回水效果图5 结语本文结合项目中发现的问题归纳总结解决方法。针对不同地层选用不同设备，如槽体、旋流器和筛板等。通过改进设备中的泥水盾构推进中密度与流量、增加冲洗管路、添加化学药剂对比试验，节约项目成本、稳定泥水盾构推进，为今后类似工程起到积极的指导和参考作用。
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