上海隧道工程有限公司
摘要：铣接法地下连续墙施工泥浆排放量达到地墙施工方量的1倍以上，大部分施工现场采用泥浆外运方式来处理废弃泥浆。近年来环境保护力度不断加大，废弃泥浆外运变得越来越困难，随之也增加了泥浆外运的费用。虽然有少数施工现场采用废弃泥浆处理设备，但是处理废弃泥浆效率较差。本文针对铣槽机废弃泥浆的产生和提高废弃泥浆干化效率进行了分析研究，介绍了新型泥浆脱水处理系统，为泥浆干化处理提供了新的思路。
关键词：地下连续墙、铣槽机、废弃泥浆、泥浆脱水处理
1概述
地下连续墙施工中采用泥浆来护壁，在施工过程中废弃泥浆排放处理效率和施工效率息息相关。尤其采用铣接法工艺施工地下墙，废浆产生量为成槽方量的一倍以上，由于固定的泥浆储存量及泥浆外运能力，导致废浆产生量大于外运量，成槽泥浆及清孔泥浆不断减少，严重制约施工速率。
以上海轨道交通15号线桂林公园站为例，由于桂林公园地理位置的特殊性和场地大小限制，废弃泥浆外运困难。桂林公园主体围护结构采用1200mm厚地下连续墙，地下连续墙深度为49m~57m。本工程南端头井地下连续墙采用铣接法施工，由于铣槽过程中土体充分与泥浆混合，导致废弃泥浆的大量产生，每天产生方量达到200m³，而废弃泥浆外运能力仅仅为每天80m³，为了保证施工进度，必须大力提高现场废浆处理的效率。
1.1泥浆的选用及配制
泥浆材料：为解决常规泥浆在地下连续墙施工中其护壁性能、携渣能力、稳定性、回收处理等种种方面的不足，本工程选用新型的钠基膨润土（优钻100钠基膨润土）泥浆。该膨润土泥浆化学稳定性强、携砂能力强、配制简单快速、作用时间长，在不稳定地层中可形成薄且致密的泥皮，泥浆稳定性好，悬浮渣能力强，是一种较高造浆率、添加特制聚合物的钠基膨润土。优钻100 钠基膨润土在专用拌浆筒中进行搅拌。配浆用水采用自来水（淡水）。将优钻100钠基膨润土材料加入喷射混合器中，搅拌均匀放置24h即可使用。
1.2废弃泥浆的产生
铣接法施工地下连续墙废弃泥浆产生的途径有以下几种：（1）铣槽机在铣槽过程中，由于铣轮切削土体，使土体和泥浆充分融合，泥浆粘度、比重、含砂率等指标急速上升，小于29um颗粒无法被振动筛筛分后分离，导致泥浆比重、PH值、粘度逐渐增大，特别是在施工二期槽时，铣轮切削下来的混凝土和泥浆发生化学反应，破坏了泥浆原本的指标。因此，当泥浆达到废弃标准后，必须全部予以废弃。（2）在地下连续墙浇筑混凝土时，会同步回收清孔泥浆。在回收泥浆时，80%的泥浆可作为下幅地下墙的成槽清孔使用，而剩余20%的泥浆和沉渣以及混凝土发生化学反应，形成又粘又厚的劣化浆，无法回收利用，必须予以废弃。
桂林公园站产生废浆量如下表：
表1：废浆产生量表
经过现场统计，铣槽机施工二期槽废浆量为槽段方量的200%，一期槽废浆量为槽段方量的50%，平均废浆量为槽段方量的110%。
2废弃泥浆脱水系统介绍
2.1设备组成
为确保废弃泥浆处理效率，引进了泥浆脱水处理系统，主要由压滤机及4个贮浆箱、空压机、压浆泵等组成，占地约125m2，且可通过调整贮浆箱数量，节省占地面积。主要设备如下。
表2：设备组成表
2.2配置及参数
桂林公园站泥浆脱水处理系统主要配置及参数如下：
表3：泥浆脱水处理系统配置及参数
2.3工艺原理
该工艺是泥水分离工艺和压滤机的结合，采用了废浆预处理系统，将经振动筛筛分后废弃泥浆送入分离式贮浆箱，通过贮浆箱内的滤网装置结合絮凝剂，产生固液的沉降分离。其中比重较重的污泥颗粒沉降在底部，上部流出上清液，清水可以循环使用，废浆经过四个贮浆箱内时，发生四次浓缩、絮凝处理之后，其中70%以循环水形式排出，剩余30%以泥浆的形式沉淀到贮浆箱底部。固液沉降分离见图1。
图1：固液沉降分离图
通过入料泵将贮浆箱底部剩余的30%泥浆压入隔膜式压滤机，压滤机由控制系统、液压系统、过滤系统组成。泥浆进入密闭滤室，通过压紧板挤压滤板（均使用10kg以上压力）使覆盖在滤板上的滤布形成压力差，从而实现固液分离。滤室中的水通过滤布经排液口排出，留在滤室中的泥浆形成泥饼，最终得到密实度较高的干土（见图2）。
图2：新型废弃泥浆脱水处理系统原理图
固液分离的基本原理为：泥浆经过过滤介质滤布，泥浆中自由水快速透过滤布，通过滤板四周排水孔流出。随着自由水的排出，泥浆中粗颗粒停留在滤布上，并逐步在滤布上堆积形成过滤泥饼。随着过滤过程的进行，泥饼厚度增大，过滤阻力也不断增大。当滤饼厚度达到相邻滤布间隔时，在泵压作用下开始压实，此时滤饼被压缩，孔隙减小，过滤阻力进一步增大。开启隔膜滤板上加压装置，使隔膜膨胀，压滤滤室中刚形成的泥饼，由于再次受压而挤出多余孔隙水，密度增大，含水量减低。然后通过自动控制系统将泥饼从滤板上脱落。
整个压滤过程分为三个阶段：进料填充阶段、滤饼形成阶段，滤饼压榨阶段。第一阶段耗时为3~5min，第二阶段耗时较长，为25~30min，第三阶段耗时和第一阶段相近，约5min。
3工艺流程
3.1筛分
第一步采用筛分的原理，把大的颗粒筛除掉，很小的颗粒进入循环系统。筛分只能筛除大于29um的颗粒，每小时可筛除200m³。
3.2分离
泥浆进入分离式贮浆箱，通过药液稀释装置、絮凝剂投放装置、进料流量计投放絮凝剂，废弃泥浆进行浓缩、絮凝，在分离仓的作用下，使废弃泥浆固液两相连续分离，进行浓缩处理。
分离式贮浆箱应水平安放在锥形罐上，底座四角须垫实。安放时，应在泥水分离设备两侧留出0.6～1m的操作通道。筛网安装的好坏，与筛网的使用寿命和使用效果关系极大，因此，应严格按下列步骤安装筛网。即把筛网平放在筛床上用张紧勾板勾住筛网的勾边，然后用勾板螺栓把勾板和筛箱侧板连起来，并依次传入密封套、内垫片、弹簧垫圈，再拧勾板螺母。勾板螺栓上紧时，应先使用每一块勾板中间的张紧螺栓先拉紧，然后是两边的两个，螺栓交替拉紧，直到筛网在筛床上均匀张紧为止。注意应保持每一张筛网相对于左右墙板基本对称，否则将大大影响筛网的均匀张紧。对于筛网安装垫块的，应先用勾板螺栓拉紧该侧勾板，再用勾板螺栓拉紧另一侧勾板。
3.3压滤
主驱动系统：变频器——主电动机——压滤
鼓膜系统：变频器——空压机泵站——压滤片挤压
在浓泥浆进压滤机后，使用高压空气进入滤板系统，进行鼓膜，再次
将泥浆的水挤出成饼，然后卸泥，进入下一循环系统。
4工艺特点
本工艺本着耗电量少，持续生产能力强等特点设计，充分分析土质的特性，在不同环节采用不同的措施，在分离仓的作用下，使固液两相连续分离，浓缩处理量，充分利用时空效应，给泥浆充分反应和沉淀的时间，减少螺旋对污泥搅动，增加脱水停留时间，从而提高污泥脱水与澄清的分离效果。
新型废浆处理系统的主要特点可归纳为以下几点：（1）系统耗电量小，每立方泥浆处理仅耗电2.6度。（2）水可循环使用，废浆中70%的水分经过处理可转换为中性水循环使用。
（3）外运土方密实度高，100m³废浆可转换为22m³干土，相当密实。（4）使用该施工工艺和设备的成本，也略低于泥浆外运。（5）可以有效利用施工场地，无需长期停放用于泥浆外运的车辆；最重要的是避免泥浆对城市水体造成污染，实现了泥浆零排放，为城市建设提供了生态、环保、绿色的新理念。
采取新型泥浆处理系统，可有效防止污染的再次转移和产生，并可根据每个项目的“排放量”进行设计和处置，大大提升超大项目治理能力。
5结束语
通过采用预分离的方式处理废弃泥浆，改变了原来压滤机直接处理废弃泥浆的方式，大大提高了泥浆处理的效率，解决了排浆效率低下，节约了废弃泥浆外运的费用，在桂林公园站实现了泥浆零排放，具有很好的推广前景。
参考文献：
[1]方琦.自动隔膜压滤机的围护[J]机械研究与应用，2014，2（27）：156-158
[2]黄均龙.移动式泥浆脱水处理设备的研制和应用（上海隧道工程有限公司技术中心 200063）
[3]寿柯烨.建筑废泥浆脱水处理试验研究[J]山东化工，2015，44：172-175.
[4]刘俊星快开式高压隔膜压滤机的工作原理及其应用[J]现代矿业，2011，11：102-103
论文作者:王溥钦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/18
标签：泥浆论文; 外运论文; 筛网论文; 地下论文; 压滤论文; 系统论文; 螺栓论文; 《基层建设》2018年第24期论文;