絮凝-带式压滤技术在泥水盾构隧道泥浆处理中的应用

随着城市建设的发展,大直径泥水盾构工程越来越趋向城市中心地带,如何高效率、低能耗、绿色环保地对泥水盾构产生的废弃泥浆进行处理成为工程面临的一大难题。以京沈客专望京隧道工程为背景,针对该工程地质条件下泥水处理的难点和工程进度等实际情况,对直接排放、泥浆固化、化学絮凝、板框压滤、离心分离等处理方式进行适应性分析,将絮凝-带式压滤快速脱水减量技术应用到工程实际,并且开展现场试验研究,比选出适应本工程废浆处理的絮凝剂类型及其最佳添加量,设置合理的带式压滤系统,满足了每天2 700 m~3的泥水快速脱水需求,不仅实现了泥浆绿色、高效处理,还节约了成本,具有极大的经济效益和社会推广价值。     

京沪高速铁路桥梁施工废弃泥浆处理试验研究

以京沪高速铁路1标段的桥梁施工废弃泥浆为研究对象,进行了聚丙烯酰胺絮凝沉淀试验。结果表明,采用直接固体加药进行絮凝沉淀是可行的;阴离子型聚丙烯酰胺混凝沉淀效果最好;加药量过大絮团松散,不利于压缩沉淀底泥的体积,添加合适的药量对于提高沉淀效果具有重要的意义;试验确定了聚丙烯酰胺的品种、不同密度泥浆的有效加药量和沉淀时间。     

高含水率盾构废弃泥浆固化及强度特性研究

泥水盾构隧道施工会产生大量废弃泥浆，易引起环境污染等问题。为了提高废弃泥浆的力学性能，以济南某隧道泥水盾构施工过程产生的废弃泥浆为研究对象，研制了一种新型固化剂，以解决废弃泥浆再利用问题。在室内制作水泥固化土及新型固化土试样进行强度特性测试，并用扫描电镜对试样的微观结构和孔隙特征进行了研究。研究结果表明：当水泥掺量为15%时，新型固化土7 d抗压强度约为水泥固化土的3.5倍；外掺剂的最佳掺入比为水泥掺量的12%,可提高固化土的早期抗压强度及抗剪强度；新型固化土中生成了水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物，形成了较好的骨架结构；废弃泥浆属于黏塑性宾汉流体，固化过程中发生了聚并和固化等复杂作用，逐渐向弹塑性流体过渡。     

饱和粉细砂地层中泥水平衡盾构施工泥浆配制室内试验研究

在高渗透性富水饱和粉细砂地层中进行泥水平衡盾构施工时,确定合理的泥浆参数是保障盾构前方泥膜质量的关键。本文以膨润土、羧甲基纤维素钠及纯碱为试验材料,采用交叉设计方法制备了30个试样,通过室内泥浆配比试验,得到了不同配比下泥浆试样的相对密度、黏度及失水量,分析了不同材料配比对泥浆参数的影响,并结合现场盾构隧道试验段出渣量确定了最佳泥浆配比。     

断层破碎地层泥水盾构泥浆渗透试验研究

为解决泥水盾构在断层破碎地层施工所需泥浆的配制问题,依托长沙地铁6号线桐文区间穿越湘江段工程,采用室内试验研究方法,对断层破碎地层泥水盾构泥浆配比、泥浆渗透及泥浆与地层适应性进行系统研究,研究结果表明:泥浆在断层破碎地层渗透时,超静孔隙水压力和滤水量稳定所需时间以及稳定后数值随着泥浆黏度、比重增大而减小,随着泥浆滤失量降低而减小;基于泥浆与地层适应性分析结果,得到泥浆配比为水:黏土:膨润土:羧甲基纤维素:腐殖酸钠=720:131:73:3.6:1.8;得到泥浆特性值泥浆黏度为30～35 s,泥浆比重为1.133～1.145 g/cm~3,泥浆滤失量在13.5 mL以下;以NDSY-3型泥浆在断层破碎地层渗透试验为研究对象,利用荧光素对泥浆渗透路径进行研究,得出泥浆渗透模型。     

砂卵石地层泥水盾构泥浆配制及渗透试验研究

研究目的:本文以北京地下直径线盾构隧道为工程背景,针对北京砂卵石地层大直径泥水盾构泥浆的配制及成膜问题,采用室内试验研究泥浆特性的影响因素,从泥浆渗流量、孔隙水压力、泥膜抗渗性及渗透距离方面对试验泥浆的作用效果进行分析和评价。研究结论:(1)泥浆添加剂宜采用聚丙烯酰胺、正电胶干粉和羧甲基纤维素钠的组合形式;(2)配制的红色改性钠膨润土泥浆,对开挖面的稳定和渣土运输方面的作用效果显著,但泥浆形成泥膜的时间并不明显;(3)华北油田Ⅲ型泥浆能够快速地封堵地层的孔隙,降低水的滤失,所形成的泥膜抗渗性较好,是北京砂卵石地层泥水盾构最理想的泥浆类型;(4)本研究结果可对类似的砂卵石地层泥水盾构工程施工提供一定的参考及借鉴。     

聚丙烯酰胺对水泥浆体流变性能影响的研究

选择了4种不同分子量的聚丙烯酰胺(400万、600万、800万、1000万)作为絮凝剂,对每种聚丙烯酰胺在不同掺量下对水泥浆体流变性能的影响进行了研究。结果表明,浆体的扩展度、屈服剪切应力以及粘度都存在着一定的规律性;提出了掺量临界点和系统不稳定区域的概念。并对这一现象产生的原因进行了分析。     

泥水盾构废弃泥浆处理工艺研究

大直径泥水盾构机在施工过程中会产生大量废弃泥浆,为不影响城市环境,需要将其进行科学排放和妥善处理。本文系统阐述泥水盾构机施工过程中废弃泥浆处理需遵循的原则,即环保性、及时性和经济性,并结合已完成的大直径泥水盾构项目,对目前主流应用的压滤和离心两种废浆处理工艺进行对比分析,从处理总体效率、场地要求、成本等方面提出废浆处理实用性工艺,进而寻求一种综合性强、性价比高的解决方案,为泥水盾构施工提供借鉴和参考。     

天然高分子改性阳离子絮凝剂的絮凝性能和应用研究

介绍了以玉米芯为原料,以阳离子醚化剂为改性剂,合成阳离子型改性高分子絮凝剂(DSL)的方法,并对该絮凝剂的性能和应用进行了研究。结果表明,用玉米芯粉改性而成的高分子阳离子型絮凝剂絮凝性能优于六水氯化铝和国产的聚丙烯酰胺,具有产生絮体大,沉降速度快等特点,将其用于天然地下水、城市生活污水、工业污水的处理,获得了良好的絮凝效果。     

新型絮凝剂的研制

研制一种无机-有机高分子复合絮凝剂合成技术,该絮凝剂具有高分子量聚合物链的缠结作用,构成了有效的协同絮凝体系,提高了其絮凝性能,絮凝剂投放量减小,絮凝效果明显,消除二次污染.     

泥水盾构废弃砂土和尾水资源化综合利用技术

京沈客运专线望京隧道泥水盾构掘进过程中产生大量废弃砂,其絮凝-带式压滤快速脱水的泥浆处理工艺又会产生大量黏土泥饼及尾水,如不对其进行回收利用,既会造成极大浪费,又会影响环境.从粉细砂级配、泥饼的产量、尾水的成分等方面对废弃砂、泥饼及尾水再利用的可行性进行了分析,并研发出多途径的再利用技术.主要包括采用废弃砂制备壁后注浆...     

大直径泥水平衡盾构适应性改造技术研究

研究目的:盾构完成一个工程项目后转移到另一个项目应用时,由于工程地质条件发生变化,为增强适应性,应进行相应的改造。为提高盾构设备使用率、降低工程成本、保证施工顺利进行,结合天津地下直径线工程,本文对黏性土层中大直径泥水平衡盾构适应性改造技术进行研究,并结合工程应用情况对改造效果进行分析。研究结论:(1)泥水平衡盾构适应性改造应结合工程地质情况和工程条件来进行,重点考虑刀盘及刀具、主驱动配置、泥水循环系统、冲刷系统的适应性;(2)在刀盘中心区域增加泥水冲刷系统,可有效防止泥饼的形成;(3)根据天津地下直径线工程经验,黏性土层中应保证盾构进泥泵可泵送泥浆密度不低于1.3 t/m3,排泥泵可泵送泥浆密度不低于1.4 t/m3;(4)该研究成果可为大直径泥水平衡盾构在黏性土层盾构选型及改造提供工程借鉴。     

京张高铁大直径泥水盾构施工泥浆环保处理措施研究

在城市建筑物密集区,采用泥水盾构进行隧道施工往往面临泥浆无处排放的难题。以新建京张高铁清华园隧道为背景,通过对地质状况的分析和研究,采用了泥浆环保综合处理的方法:(1)以泥水分离设备为核心,对泥浆进行总体处理;(2)处理后合格的泥浆通过制、调浆系统的补充和调整进行再利用;(3)处理后不合格的弃浆则通过压滤设备、离心设备和化学药品进行环保处理;(4)对泥浆处理设备进行噪声控制。研究表明,通过上述措施,实现了废弃泥浆的无污染处理,使盾构施工对于环境的影响降低到最小程度。     

铁路桥梁钻孔桩泥浆黏度及流变特性研究

通过试验研究了铁路桥梁钻孔护壁泥浆的黏度及流变特性.结果表明,泥浆的黏度随密度的增加呈增加趋势;500 mL马氏漏斗黏度和946 mL马氏漏斗黏度与塑性黏度和屈服值之间均呈线性相关关系;黏土泥浆的流变特性与密度有关,密度为1.15g/cm3以上的黏土泥浆属于带屈服值的假塑型流体,密度为1.10g/cm3的泥浆属于假塑型流体,密度为1.05g/cm3的泥浆则属于牛顿流体.膨润土泥浆系属于带屈服值的假塑型流体,而且屈服应力随着密度的增加而增加.     

京沪高速铁路废弃泥浆化学脱稳与分离处理的试验研究

对采用化学脱稳与固液分离方法处理京沪高速铁路施工中膨润土泥浆进行试验研究,结果表明,对于膨润土泥浆阴离子聚丙烯酰胺脱稳与固液分离效果最好,其它试验絮凝荆无效.不同条件下固液分离脱水率的试验结果表明,pH值在5.5～6.5范围内固液分离效果最好,且离心机离心转速为3 000 r/min、离心时间为15 min比较适宜.     

复杂城市环境泥水盾构泥浆绿色处理技术分析

泥水平衡盾构法修建隧道,在施工阶段会产生大量的废浆,如果废浆没有得到科学、妥善的处理,对环境的污染是无法估计的。本文以新建京张高铁清华园隧道工程为依托,结合在城市复杂繁华地区施工场地狭小、泥浆处理难度大等工程难题,对盾构掘进产生的废弃泥浆绿色处理技术进行了适应性研究,分析了综合处理之后泥浆循环利用的应用效果。泥水处理设备、压滤设备及离心设备相结合的泥浆综合处理技术,有效地实现了盾构施工"零排放",为今后类似施工条件的工程提供了技术参考。     

圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数的研究

以南宁地铁施工为依托,针对该地区的富水圆砾粉砂层级配颗粒大、渗透系数大的特点,对于盾构施工常见刀盘、刀具磨损较大、地表坍塌事故等情况下的圆砾粉细砂层泥水盾构掘进参数进行了研究。通过对工程地质的特殊性分析,试验段掘进参数的确定、优化及现场验证,取得了不同的土仓压力、泥浆密度、盾构推力大小和盾构掘进速度、控制每一环的出渣量、保证管片背后注浆的数量和压力大小等施工参数,有效地控制了地表沉降,延长了刀盘刀具的使用寿命,保证了盾构在该地层安全、顺利推进,取得了良好的施工效果。这对类似地层盾构施工具有指导意义。     

几种外加剂组分对硫铝酸盐水泥性能的影响

通过往硫铝酸盐水泥中掺加外加剂的办法,来寻求一种战时1 h抢修机场跑道的材料。通过分别研究碳酸锂、亚硝酸钙、聚羧酸高效减水剂、纳米碳酸钙、硅灰等单一组分的不同掺量对硫铝酸盐水泥不同性能的影响得出单一组分的最佳掺量范围。采用正交试验方法探讨在标准养护条件下不同掺量的复合组分对硫铝酸盐水泥胶砂强度的影响,分析得出超早强外加剂的最佳配比:碳酸锂、硅灰、聚羧酸高效减水剂、亚硝酸钙、纳米钙掺量分别为0.1%,4%,1.0%,0.5%和0.5%。掺入最佳配比的外加剂,材料1 h胶砂抗折/抗压强度达到6.2/37.1 MPa,3 d胶砂抗折/抗压强度达到10.8/62.3 MPa,符合战时机场跑道抢修等工程的要求。     

大直径泥水盾构穿越细颗粒地层泥水分离设备改造技术

大直径泥水盾构在细颗粒含量较高的地层中掘进时泥水设备难以最大限度分离渣土,从而导致废浆量大、携渣不畅,严重制约掘进效率,这是当前泥水盾构施工中的一大难题。本文以芜湖城南过江隧道工程为背景,系统介绍右线盾构隧道泥水分离设备改造方法及其应用效果。通过对设备原理与施工过程分析,提出两阶段改造措施,并针对性地改进二级旋流器等设备,使得废浆量大幅减少,盾构机在粉细砂地层的掘进效率由最初8 m/d提升至14～16 m/d,掘进效率大幅提升,经济效益显著。     

西安地铁盾构隧道含砂黄土地层渣土改良试验研究

为了解决西安地铁1号线二期工程张后区间下穿既有出入线段土压平衡盾构在砂层中掘进时,方向控制难度大、掘进速度慢、出渣困难、刀盘四周温度过高等问题,从渣土改良控制出发,采用室内试验与场试验结合的方法,通过泥浆黏度试验确定钠基膨润土泥浆最佳浓度和最佳膨化时间;通过常规室内土工试验,测定改良前后的砂土渗透系数、坍落度、内摩擦角和黏聚力,确定采用膨润土泥浆与砂土的体积比;结合实际工程,进一步优化改良渣土,确定最终的改良剂配比。