CN109057815A - 一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统 - Google Patents

Abstract

一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，以将土压平衡盾构施工过程中所产生的渣土和污水进行有效分离，对渣土和污水进行再利用，从而降低盾构施工成本。该系统包括设置于盾构工作井渣坑附近的泥水分离系统、调浆及浆液泵送系统、压滤系统和搅拌站；渣土、污水进入泥水分离系统，经粗筛、分离设备进行分离脱水，从泥浆分离出多种颗粒物；从泥水分离系统出来后的泥浆中的一部分泵送进入调浆及浆液泵送系统，调制后作为渣土改良剂再次利用，另一部分送入搅拌站与添加物搅拌成同步浆液再次利用，剩余泥浆泵送至压滤系统，得到极细颗粒泥饼、压滤水，压滤水回收用于本系统和盾构施工。

Description

一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统

技术领域

本发明涉及土压平衡盾构施工，特别涉及一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，主要解决了土压平衡盾构渣土和污水环境污染的难题，同时通过对渣土和污水的再利用降低盾构施工成本，提高经济效益。

背景技术

为确保土压平衡盾构施工的正常进行，刀盘切削下来的渣土经过充分的渣土改良(渣土改良剂一般为泡沫、膨润土浆液、细颗粒浆液、聚合物水溶液、水等)，将渣土改良为内摩擦角较小，具有良好的流塑性(一般坍落度为14～20cm)和低的渗透率，经螺旋输送机、皮带机输出至渣车内，经电瓶车水平运输、龙门吊垂直运输倒入地面始发井附近渣坑，最后挖掘机装车，自卸车运输至弃渣场。由于一部分渣土改良剂具有一定的毒性(里面含泡沫剂、聚合物等低毒产品)；渣土流塑性好，含水率高，运输困难，渣土无可用之处，弃渣堆放过高安全风险大等原因，导致土压平衡盾构渣土环保不达标、弃放成本较高，进而严重影响盾构施工进度。盾构施工过程中隧道内由于皮带、运输渣车落渣，盾构施工区域经常清洗等原因，导致盾构隧道内污水较多，一般采用污水泵泵送至地表三级沉降池，污水经沉淀后排放至市政污水排放系统内，对城市污水处理能力要求较高。土压平衡盾构施工渣土弃放和污水排放给城市发展带来诸多问题，但土压平衡盾构以其安全、快速、经济等多种优势又在全国城市地铁施工中大力推广，如何解决这一难题迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，以将土压平衡盾构施工过程中所产生的渣土和污水进行有效分离，对渣土和污水进行再利用，从而降低盾构施工成本。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：该系统包括设置于盾构工作井渣坑附近的泥水分离系统、调浆及浆液泵送系统、压滤系统和搅拌站；渣土、污水进入泥水分离系统，经粗筛、分离设备进行分离脱水，从泥浆分离出多种颗粒物；从泥水分离系统出来后的泥浆中的一部分泵送进入调浆及浆液泵送系统，调制后作为渣土改良剂再次利用，另一部分送入搅拌站与添加物搅拌成同步浆液再次利用，剩余泥浆泵送至压滤系统，得到极细颗粒泥饼、压滤水，压滤水回收用于本系统和盾构施工。

该系统还包括由过滤设备、外循环水池构成的水过滤系统，水过滤系统将压滤水过滤为清水，泵送外循环水池用于本系统和盾构施工，多余清水排入市政雨水管网。

该系统还包括洗砂系统，泥水分离系统分离出的含泥砂经来自外循环水池的清水冲洗后分离出干净砂。

该系统还包括卵石破碎系统，在渣土进入粗筛前将渣土中的大粒径卵石直接破碎为所需碎石粒径，经粗选后直接用于拌制混凝土所需碎石。

本发明的有益效果是，通过泥水分离系统、碎石系统、调浆和浆液泵送系统、压滤系统、水过滤系统、洗砂系统等多系统组合，将土压平衡盾构渣土和污水成份有效分离，碎石、砂、泥浆和水再利用，有效解决了渣土和污水对城市的环境污染问题，同时解决了渣土弃放带来的安全风险，而且可有效降低盾构施工成本。

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统流程图；

图中示出构件、部位及所对应的标记：渣土池1、碎石机2、粗筛3、污水泵4、一级旋流器5、一级脱水筛6、二级旋流器7、二级脱水筛8、洗砂机9、调浆池10、储浆罐11、压滤机12、过滤设备13、外循环水池14、搅拌站15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

参照图1，本发明一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，包括设置于盾构工作井渣坑附近的泥水分离系统、调浆及浆液泵送系统、压滤系统和搅拌站15。渣土、污水进入泥水分离系统，经粗筛3、分离设备进行分离脱水，从泥浆分离出多种颗粒物。从泥水分离系统出来后的泥浆中的一部分泵送进入调浆及浆液泵送系统，调制后作为渣土改良剂再次利用，另一部分送入搅拌站15与添加物搅拌成同步浆液再次利用，剩余泥浆泵送至压滤系统，得到极细颗粒泥饼、压滤水，压滤水回收用于本系统和盾构施工。

水过滤系统、洗砂系统、卵石破碎系统作为可选系统。

参照图1，所述泥水分离系统包括渣土池1、粗筛3、污水泵4和由一级旋流器5、一级脱水筛6、二级旋流器7、二级脱水筛8构成的分离设备。所述调浆及浆液泵送系统包括调浆池10、储浆罐11，所述压滤系统包括压滤机12。

渣土由挖掘机从工作井渣坑挖掘、污水由污水泵4泵送进入泥水分离系统，经粗筛3、一级分离设备(一级旋流器5、一级脱水筛6)、二级分离设备(二级旋流器7、二级脱水筛8)分别将粗颗粒物、砂、超细颗粒物分离脱水(含水率<25％)并进行有效利用(粗颗粒物如只有卵砾石，由运输车直接运走出售；粗颗粒物为泥块则与超细颗粒物等直接采用自卸车运走弃掉；砂可以直接使用或者出售)。泥水分离系统分离出来的泥浆一部分泵送至调浆池10，加适量膨润土、超细颗粒(压滤系统压滤出的干饼)或水进行浆液调制，经泥浆泵、管路送至盾构台车内储浆罐11，然后经膨润土泵、多条管路送至刀盘前方进行渣土改良(采用此泥浆进行渣土改良，不再使用泡沫)。泥浆另一部分进入搅拌站15，加入膨润土、粉煤灰、砂、水泥、过滤的水、外加剂等材料搅拌成同步浆液，用于盾构施工同步注浆。泥水分离系统分离出来的多余泥浆经泥浆泵泵送至压滤系统，极细颗粒经压滤机12压制成泥饼(含水率<25％)，直接由自卸车运走弃掉或利用。压滤水经水过滤系统过滤为清水，泵送回外循环水池14用于本系统和盾构施工，多余清水排入市政雨水管网。

盾构施工砂卵石地层时此系统可选用卵石破碎系统，在渣土进入粗筛3前将渣土中的大粒径卵石直接破碎为所需碎石粒径，经粗选后直接用于拌制混凝土所需碎石。泥水分离系统一级分离设备分离出的砂如果含泥较多，则可选用洗砂系统。如果压滤系统出水为清水，可不选用水过滤系统对出水进行过滤并直接循环使用。

参照图1，水过滤系统由过滤设备13、外循环水池14构成，水过滤系统将压滤水过滤为清水，泵送外循环水池14再次用于本系统和盾构施工，多余清水排入市政雨水管网。所述洗砂系统一般采用洗砂机9，一级脱水筛6分离出的含泥砂送入洗砂机9，经来自外循环水池14的清水冲洗后分离出干净砂。所述卵石破碎系统一般采用碎石机2。

本发明一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统的工作过程如下：

1、挖掘机将渣土池1内的渣土放入碎石机2内，碎石机将渣土内的卵砾石破碎成要求粒径的碎石(一般5～40mm)，然后直接落入粗筛3。；

2、污水经污水泵1、管路直接泵送至粗筛3内；

3、渣土和污水经粗筛3将粗颗粒物(大于5mm)脱水筛出(粗颗粒物含水率<25％)，粗颗粒物可直接运走(碎石可使用或出售，其它弃掉)；

4、经粗筛3后的泥浆直接泵送经一级旋流器5至一级脱水筛6，将粒径为74um～5mm的砂筛出(含水率<25％)，砂可直接运走出售或再次使用。如一级脱水筛6筛出的砂含泥较多，将含泥砂与离心式水泵泵送的外循环水池14内的水相混合，洗砂机9将含泥砂再次清洗，洗净的砂再次利用，洗砂产生的污水直接泵送至二级旋流器7。

5、一级脱水筛6剩余泥浆由污水泵泵送经二级旋流器7送至二级脱水筛8，将粒径为20～74um的超细颗粒物筛出(含水率<25％)，超细颗粒物直接运走弃掉；

6、二级脱水筛8剩余的泥浆一部分泵送至调浆池10，加入部分膨润土或压滤产生的超细颗粒泥饼、水等调制成渣土改良所需泥浆，并由泥浆泵泵送至盾构机台车内的储浆罐11。当盾构掘进时，采用膨润土泵泵送泥浆至刀盘前方对切削渣土进行改良(不再使用泡沫进行渣土改良)；

7、二级脱水筛8剩余的泥浆另一部分泵送至搅拌站15，加入膨润土、砂、粉煤灰、水泥、过滤的水、外加剂等材料，搅拌成同步浆液，用于盾构施工同步注浆；

8、二级脱水筛8剩余的泥浆多余部分泵送至压滤机12，经高压压滤，极细颗粒物(<20um)直接压成泥饼(含水率<25％)，可直接运走弃掉。压滤产生的水经过滤设备13进行过滤，然后直接泵送至外循环水池14(用于本系统和盾构施工)，多余部分排放至市政雨水管网；

9、当运输至地面渣土较干，粗筛3无法有效分离时，采用离心式泵将外循环水池14内清水泵送至渣土坑内，将渣土进行稀释再进行分离。

本系统各部分装置能力以盾构施工过程中渣土和污水排放的最高能力进行设计，以满足施工需要。渣土和污水除粗颗粒物、超细颗粒物和极细颗粒物部分弃掉外，大部分都可有效再次利用，同时节省了渣土改良泡沫剂、同步浆液部分材料、盾构施工所需用水等，有效解决了渣土和污水对城市的环境污染问题，同时解决了渣土弃放带来的安全风险，而且可有效降低盾构施工成本。

以上所述只是用图解说明本发明一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统的一些原理及功能，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (7)

1.一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：该系统包括设置于盾构工作井渣坑附近的泥水分离系统、调浆及浆液泵送系统、压滤系统和搅拌站(15)；渣土、污水进入泥水分离系统，经粗筛(3)、分离设备进行分离脱水，从泥浆分离出多种颗粒物；从泥水分离系统出来后的泥浆中的一部分泵送进入调浆及浆液泵送系统，调制后作为渣土改良剂再次利用，另一部分送入搅拌站(15)与添加物搅拌成同步浆液再次利用，剩余泥浆泵送至压滤系统，得到极细颗粒泥饼、压滤水，压滤水回收用于本系统和盾构施工。

2.如权利要求1所述的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：该系统还包括由过滤设备(13)、外循环水池(14)构成的水过滤系统，水过滤系统将压滤水过滤为清水，泵送外循环水池(14)用于本系统和盾构施工，多余清水排入市政雨水管网。

3.如权利要求2所述的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：该系统还包括洗砂系统，泥水分离系统分离出的含泥经来自外循环水池(14)的清水冲洗后分离出干净砂。

4.如权利要求1所述的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：该系统还包括卵石破碎系统，在渣土进入粗筛(3)前将渣土中的大粒径卵石直接破碎为所需碎石粒径，经粗选后直接用于拌制混凝土所需碎石。

5.如权利要求1至4任意一项所述的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：所述泥水分离系统包括渣土池(1)、粗筛(3)、污水泵(4)和由一级旋流器(5)、一级脱水筛(6)、二级旋流器(7)、二级脱水筛(8)构成的分离设备。所述调浆及浆液泵送系统包括调浆池(10)、储浆罐(11)，所述压滤系统包括压滤机(12)。

6.如权利要求5所述的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：所述洗砂系统采用洗砂机(9)，一级脱水筛(6)分离出的含泥砂送入洗砂机(9)，经来自外循环水池(14)的清水冲洗后分离出干净砂。

7.如权利要求5所述的一种用于土压平衡盾构渣土和污水综合再利用系统，其特征是：所述卵石破碎系统采用碎石机(2)。