1前言

盾構施工作為目前世界上既安全又先進的隧道施工技術，已經應用到油氣管道建設的江河穿越施工中。西氣東輸二線有6條過江管道采用泥水盾構工法，現均已貫通。泥水盾構在含泥量較高地層中掘進時，會產生的高濃度泥漿不僅會降低掘進工效且后期不易處理。]闡述了泥水處理系統的原理及工藝流程，介紹了壓濾機在污泥處理中的應用，介紹了壓濾機在越海隧道中的應用，但缺少在含泥量較高地層中應用。下面以西氣東輸二線北江盾構工程為例，介紹壓濾機的引進并與泥水分離、壓濾機的系統有機結合有效的提高了盾構掘進工效和泥漿后期處理問題。2概述北江盾構穿越工程是國家重點工程西氣東輸二線廣州～南寧支干線的“卡脖子”工程，隧道全長2 233.8m，成型隧道內徑3.08m，其中在泥質砂巖穿越1350m、砂層穿越500m、卵石層穿越250m，黏土層穿越130m，工程采用德國海瑞克公司(Herrenknecht)制造的AVND3080AH泥水氣壓平衡盾構機。為了更好的在泥質砂巖和黏土層中掘進，盾構機在投入該工程前針對高含泥量地層進行了適應性改造：

1） 刀盤艙配備高壓沖洗裝置；

2）增加刀盤艙內泥漿噴嘴；

3）增加1#拖車供漿泵增大循環量，提高攜渣能力；

4）合理的刀具配置，優化刀；

3原泥水處理系統泥水平衡盾構是非開挖中的前沿技術，泥水處理系統作為盾構機的主要系統之一，在泥質砂巖和黏土地層施工時，對泥水處理系統的處理能力、效率和效果的要求更高。泥水分離系統為一、二級泥水處理，采用一臺宜昌黑旋風工程機械有限公司生產的ZX-500泥漿處理系統對泥水進行分離，其最大處理能力500m3/h，分離粒徑45mm。為了保證最大泥漿通過及處理能力，增加了一套二級處理裝置，保證其最大泥漿處理能力達到750m3/h。

3. 1離心機設備離心機為三級處理設備，1套采用成都西部石油裝備有限公司和2套采用天津海威水務工程有限公司的出來設備，設備性能見表1。

3. 2添加化學藥劑增加泥漿沉淀速度在泥質砂巖和黏土地層時，經過泥水分離處理后的泥漿需要添加絮凝劑，可以加速泥漿沉淀速度、降低泥漿黏度和含水量。通過對使用的絮凝劑進行了多次實驗，針對北江泥質砂巖和黏土地層，最終選擇了經濟、適用的陰離子聚丙烯酰胺和聚季胺TDC-15絮凝劑產品，分子量為1000～1500萬。北江工程泥質砂巖和黏土地層的地層總計長達1500m，掘進時刀盤切削下的原土有80％以上的顆粒溶解到泥漿中，造成泥漿的黏度和容重的不斷增加，而現泥水處理系統只能分離20μm左右的固相顆粒，導致泥漿循環系統攜帶渣土能力降低，需要補充和更換循環泥漿來降低密度和黏度，現場無大型泥漿沉淀池，直接影響盾構機掘進速度，并產生大量廢棄泥漿。

4壓濾機的引入泥水分離和由離心機組成的三級分離系統在本工程中砂層和卵石層中也確可以將泥漿中的細小顆粒進行分離，但在高含泥地質條件的盾構掘進中因設備處理能力及性能所限很難將粒徑≤20μm的顆粒進行分離，如果采用沉淀池沉淀或外運處理將會影響盾構施工工效并增大成本投入，故將在本工程中將壓濾機引入與泥水分離和離心機配套使用。

4. 1壓濾機的選型及基本原理北江盾構新投入使用的泥漿壓濾系統(見圖2)，主要包括攪拌捅、儲氣罐、空壓機、壓濾機及其配套專用隔膜泵，攪拌葉輪偏心配置的礦漿攪拌器，全自動型EPS助濾劑添加裝置，濾餅專用破碎機組成，其中壓濾機為核心設備，其余為配套設備。壓濾機主要包括頭板、尾板、孔板、盲板橡膠密封、主液壓缸、主油缸、輔助液壓缸、限位裝置、進漿管系統、濾液收集系統、風路系統、液壓系統、控制箱、旋轉板、連桿組組成。經過泥水系統分離后的廢棄泥漿，流入攪拌箱添加藥劑（生石灰）攪拌，壓濾機主油缸帶動移動板關閉各濾室，用液壓傳動的隔膜泵，把泥漿均勻注入相鄰濾板形成的濾室中，在注滿濾室后繼續入料，給濾室內的泥漿施壓，使得大部分濾液通過濾布，從濾板上的溝槽流出.通過隔膜壓榨來縮小濾室容積進行二次脫水，用高壓空氣均勻通過整個濾餅的斷面進行氣水置換，帶走濾餅內的殘留水分。最后主液壓缸開始工作，連桿帶動移動板，打開壓濾機放下濾餅，完成一次壓濾過程。處理能力見表2。

4. 2壓濾機改造泥漿壓濾處理設備是盾構機在黏土質地層施工中，泥水處理系統重要組成部分分。在黏土地施工時，由于黏土顆粒粒徑小、吸水性強、黏度大，造成泥漿壓濾時間變長，壓濾出的泥餅黏在濾板上不易脫落，需人工處理。因此對泥漿壓濾處理設備根據現場情況進行了升級改造，將濾板數量由18片增加到30片，經過溢流沉淀后的泥漿先泵送到攪拌箱（2個35m3），通過添加助凝劑（生石灰）5～10kg/m3，再泵送到離心機和泥漿處理設備。添加助凝劑后有效的降低了泥漿黏度，大大提高了設備凈化能力和減少了泥漿壓濾運行時間。

5實施效果通過統計及計算，在泥質砂巖及黏土地層中盾構機掘進量為7環/d，刀盤 切削渣土量出約為13 . 6m3/環×7環=95.2m3/d，廢棄泥漿72.6 m3/環×7環=508.2m3/d。根據當前地質條件進漿采用清水作為的循環泥漿，由于粉質黏土顆粒小、黏性大,顆粒<74μm占絕大多數，泥水分離系統分離困難，泥漿壓濾系統承擔了80％廢棄泥漿處理量。泥水分離設備出渣量約是3.4m3/環，壓濾系統出渣量約為11m3/環。壓濾系統日最大處理量，每小時能夠完成4次壓濾循環，廢棄漿液處理量為22.5m3/h，出渣量約為5m3/h，每天盾構施工20h計算，廢棄泥漿22.5m3/h×20h=450m3，每天產生渣餅100m3，泥漿壓濾系統滿足盾構機在泥質砂巖 及 黏 土 層 施 工日掘進10環的要求。將泥水處理系統分成泥漿分離處理和泥漿壓濾處理兩部分進行管理，提高了泥水處理系統在復合地層的適應性，特別是在黏土地層解決了泥漿黏度高、密度大的處理問題，降低了設備故障風險和系統設備噪聲、解決了環境污染問題、減少泥水處理占地面積、降低了項目成本、保證了施工進度等關鍵問題。泥漿經過分離壓濾后的土砂含水率＜30％,壓濾出的液體呈pH≈13的堿性無色透明液體,達到泥漿零排放要求，分離壓濾處理后的泥漿量和各項指標滿足了盾構機正常掘進的要求。壓濾機實際使用效果見圖3。

6結語北江盾構工程在原泥水分離系統基礎上增加了一套泥漿壓濾系統，形成了一套復合型的泥漿分離壓濾系統，用這套系統將盾構機挖掘輸送出來的泥漿分離壓濾，徹底將泥漿分離成清水和固態泥餅，達到泥漿零排放要求，有著良好的工程作用和經濟效益，該系統已在西氣東輸二線東段北江盾構和綏江盾構工程中成功應用，為其他盾構施工的泥水處理起到了一定的借鑒作用。

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