泥浆净化设备运用

1、目录一、前言2二、工程概况32.1工程情况32.2地质情况32.3水文特征5三、泥浆净化设备运用的现实性53.1城市建设和环保需要5四、地下连续墙施工流程64.1地下连续墙泥浆工艺7五、泥浆净化设备介绍95.1，性能参数及新材料的应用：95.2主要组成部分：105.4技术性能特点115.5操作程序11六、实施效果比较126.1循环使用泥浆性能控制指标表126.2成槽质量控制表136.3试验结果13七、结论15泥浆净化装置在砂层地区地墙施工中的应用一、前言随着城市建设的步伐越来越快，大量的市政、市建项目开始施工。上海及周边沿海地区，地下土层情况较差，属软土地基，土层中含砂率较高，施工时需要穿过层

2、，在砂层中施工地下连续墙，较难保证地墙质量，往往造成槽段塌方和墙底沉渣较厚，给工程的建设、工期及成本造成严重的影响；另一方面，人民对环境保护的意识越来越高。如何解决发展与保护环境之间的矛盾，以发挥更大的经济和社会效益，适应城市持续发展的综合需要，已成为中国经济增长机遇中一项不可或缺的课题。目前发达国家对桩基及地墙施工的泥浆控制非常严格，例如日本，硬性规定必须使用除砂机进行泥浆的处理，以保障地墙施工的工程质量。同时经过处理的泥浆被严格分成固体的浆饼和清水，减少对环境的影响。我公司江苏扬中新韩通船坞地下连续墙的建设中，采用泥浆的净化设备，对地墙的泥浆质量进行优化，取得了很好的技术经济效果。本文主要

3、阐述了在砂层地区采用泥浆净化装置施工地下连续墙的情况，并总结了我公司在使用泥浆净化设备的经验教训，整理出合理的控制参数。对今后地下连续墙在砂层地区的施工总结了开辟了一条新的思路。并且为今后同类地区施工地下连续墙如何减少环境污染，保护环境提供了一套全新的思路。二、工程概况2.1工程情况本建设场地位于扬中市。基坑围护采用800mm和600mm厚地下连续墙。2.2地质情况根据勘察资料，在本工程范围内地基土由第四纪沉积的粘性土、粉土及砂层组成，各土层的厚度、埋深等变化较大。其中层1-1冲填土、层1-2杂填土为近年人类工程活动堆积；层1-3淤泥为近期长江河床淤积；层2粉质粘土层8中细砂为第四系全新统（Q

4、4）新近沉积土，冲洪积成因。层号按由上到下的顺序编排，自上而下，对各岩土层性质描述如下：层1-1冲填土：灰黄色，松散，土质不均匀，成分主要为粉细砂、粉土等，局部地段分布有建筑垃圾，沿江边地段分布有人工抛石。系人工吹填而成，吹填物成分取自长江中，吹填时间未满一年。该层土主要分布于场地北部，厚度：3.6012.60m，平均5.55m；层底标高：-4.823.67m，平均1.32m；层底埋深：3.6012.60m，平均5.55m。层1-2杂填土：杂色，成分主要为碎砖、碎石、灰渣等建筑垃圾，局部分布有水泥地坪，长江防洪大堤段成分主要为粉质粘土，土质不均匀。该层位主要分布于道路路基、原居民区、长江防洪大

5、堤等部位，厚度：0.405.50m，平均1.12m；层底标高：-0.232.47m，平均1.67m；层底埋深：0.405.50m，平均1.12m。层1-3淤泥：灰黑色，流塑，无摇震反应，切面稍有光泽，略具腥臭味，干强度低，韧性低，高压缩性。受人工活动影响，靠江边地段常混有人工抛石，局部地段混有生活垃圾、粉土、粉砂等，土质不均匀。该层土主要分布于场地东部长江河河床中，为近期长江河床淤积而成，厚度：3.206.70m，平均5.06m；层底标高：-11.83-3.50m，平均-7.46m；层底埋深：3.206.70m，平均5.06m。层2粉质粘土：棕黄色、棕红色，软塑-可塑，无摇震反应，切面稍有光泽

6、，干强度中等，韧性中等，中-高压缩性，土质均匀性一般。场区普遍分布，局部上部填土较厚位置缺失，厚度：0.603.20m，平均1.72m；层底标高：-1.551.30m，平均0.00m；层底埋深：1.008.40m，平均4.84m。层3淤泥质粉质粘土：浅灰色、灰褐色，流塑-软塑，切面稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，中-高压缩性，土质均匀性一般。场区普遍分布，长江河床中该层缺失，厚度：3.2012.90m，平均6.34m；层底标高：-11.58-2.38m，平均-6.10m；层底埋深：6.7018.50m，平均11.43m。层4粉质粘土夹粉土：其中粉质粘土灰褐色，流塑-软塑，切面稍有光

7、泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，中-高压缩性，土质均匀性较差；粉土浅灰色，稍密-中密，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，中压缩性，土质均匀性较差。局部地段粉质粘土、粉土呈互层状，单层厚5-10mm。场区普通分布，局部长江河床较深位置、层4-1粉土相变位置缺失，厚度：0.8010.50m，平均3.51m；层底标高：-15.55-4.85m，平均-9.37m；层底埋深：5.7022.00m，平均14.25m。平均-11.02m；层底埋深：14.6018.60m，平均17.54m。层5粉土夹粉砂：其中粉土浅灰色，稍密-中密，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，中压缩性，土质均

8、匀性较差；粉砂浅灰色、青灰色，饱和，稍密-中密，矿物成分主要有石英、长石、云母等，次圆状，分选性一般，中压缩性，土质均匀性较差。场区普遍分布，厚度：0.9023.00m，平均6.92m；层底标高：-28.74-8.83m，平均-16.38m；层底埋深：11.9035.70m，平均21.06m。层6粉质粘土夹粉土：其中粉质粘土灰黄色，流塑-软塑，切面稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，中-高压缩性，土质均匀性较差；粉土浅灰色、青灰色，稍密-中密，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，中压缩性，土质均匀性较差。场区普通分布，局部层6-1粉土相变位置缺失，厚度：0.7015.70m，平

9、均4.87m；层底标高：-36.05-12.29m，平均-20.69m；层底埋深：16.5040.60m，平均25.13m。层6-1粉土：浅灰色、青灰色，稍密-中密，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，中压缩性，土质均匀性较差。该层土为层6粉质粘土夹粉土的局部相变，厚度：1.203.70m，平均2.56m；层底标高：-27.01-20.39m，平均-23.34m；层底埋深：26.5033.80m，平均29.87m。层7粉细砂：青灰色、浅灰色，饱和，中密-密实，矿物成分主要有石英、长石、云母等，次圆-次棱角状，分选性一般，中压缩性，土质均匀性一般，偶夹粉质粘土、粉土薄层。场区普通分布，场

10、地东部层6粉质粘土夹粉土埋藏较深位置缺失，厚度：2.8023.00m，平均11.64m；层底标高：-36.26-24.39m，平均-30.33m；层底埋深：30.8042.60m，平均35.52m。层8中细砂：青灰色、浅灰色，饱和，密实，矿物成分主要有石英、长石、云母等，次圆-次棱角状，分选性一般，中压缩性，土质均匀性一般，局部夹粗砂、粉砂、粉质粘土薄层。该层未穿透。本场地的软土主要是层1-3淤泥、层3质粉质粘土，在层6粉质粘土夹粉土中也有分布。本场地软土层厚度较大，埋藏浅，工程地质条件差，对施工影响相当大。2.3水文特征（1）长江水本建设场地东临长江，外海潮波进入长江口后因受地形和长江径流的

11、影响潮波发生变形，潮汐类型为非正规半日潮，每天两涨两落，落潮历时大于涨潮历时，每日涨潮历时3小时多，落潮历时8小时多。（2）地下水根据本次勘察成果，场地勘察深度范围内地下水有第四系上层滞水、第四系孔隙潜水、第四系孔隙承压水三种类型。三、泥浆净化设备运用的现实性3.1城市建设和环保需要（1）工程施工产生的大量泥浆一直是困扰行业主管部门和企业发展的一个难题：一是成本过高。由于指定消纳场地距市区较远，运输成本较高，一立方米泥浆运至终场消纳加上各种各样的收费，总计需50元左右；二是运力不足。目前运力远远不能满足工地实际需运输量，随着城市化进程的加快，泥浆的处理日益成为制约城市发展的瓶颈。 此外，由于运

12、输成本太高和运力不足的问题在相当程度上还导致了某些施工单位和运输单位设法逃避收费、偷排乱倒，将泥浆直接排放，严重破坏了环境，加剧了城市的污染程度。 （2） 在地墙施工中，最常见的地层为第四系砂层、砂砾层，基岩为灰岩的破碎带等。在这种地层中施工，井壁稳定性差，必须采用泥浆护壁，某些化学处理剂处理的泥浆起到一定的净化作用。但在施工过程中，泥浆砂侵严重，泥浆性能遭到破坏，促使水泵部件、水龙头、设备磨损加剧，甚至15mm的砂粒进入水泵，使水泵被迫停止运转，影响施工。所以采用机械除砂方法控制泥浆的比重和含砂量是非常重要的。（3）由于本工程所处的地层淤泥、沙层较厚，对泥浆质量影响相当不利，对槽壁稳定性相当

13、大，部分槽段坍塌，做回填处理，加之本工程工期要求紧，环保要求较高，工程产生废浆外运难度大，传统的泥浆沉淀法处理废浆工艺难以满足工程的进度和泥浆质量方面的要求，固决定在坞首600mm地墙施工施工中采用泥浆的净化设备，对地下连续墙的泥浆质量进行优化。四、地下连续墙施工流程施工准备测量放样泥浆系统设置导墙制作挖槽机组装新鲜泥浆配制槽段挖掘泥浆贮存供应土方外运成槽质量检验泥浆复制再生清沉渣换浆泥浆分离钢筋笼制作吊装钢筋笼吊装锁口管设置砼导管回收槽内泥浆商品砼供应浇灌墙体砼劣化泥浆处理拔出锁口管施工结束4.1地下连续墙泥浆工艺（1）泥浆的作用及副作用在地下连续墙挖槽过程中，由于泥浆具有一定的相对密度，如

14、槽内泥浆浆液面高于地下水位一定高度，泥浆在槽内就对槽壁产生一定的静水压力，可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑，可以防止槽壁的坍塌和剥落，并防止地下水的侵入。另外，在槽壁上会形成一层透水性很低的泥皮，可使泥浆的静水压力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁剥落。泥浆还可以从槽壁的表面向土层渗透，待渗透到一定的范围，泥浆就粘附在土的颗粒上，这种黏附作用可以减少槽壁的透水性，可防止槽壁坍塌。泥浆起到护壁、携渣、冷却机具、切土润滑的作用。性能良好的泥浆能确保成槽时槽壁的稳定，防止坍方，同时在砼浇灌时对保证砼的浇灌质量起着极其重要的作用（2）配制泥浆除了用粘土外，还使用了大量的添加剂（见

15、表），会对环境造成以下不利影响：泥浆的触变性能及胶体性使得即使将其长时间暴露在自然环境下，也不会完全干燥、固结。泥浆中含有的高浓度的盐、可交换的钠、重金属、有机物、高PH值处理剂等成分大多有毒，污染环境。泥浆中的主要添加剂序 号名 称作 用1纯碱分散剂2钠羧甲基纤维素降失水剂、增粘3三聚磷酸钠稀释剂4FA367增粘和提高稳定性（3）成槽工程中地层中的粘土和沙子等细小颗粒混入泥浆中，容易出现由于泥浆混入渣土，所形成泥皮后而弱，槽壁稳定性降低。难以浇筑良好混凝土。沉淀于槽底沉渣增多，不能形成地下连续墙良好的基底，泥浆粘度过大，循环困难。（4）泥浆工艺泥浆系统工艺工艺流程再生泥浆贮存新鲜泥浆贮存施

16、工 槽 段新鲜泥浆配制加料拌制再生泥浆回收槽内泥浆劣化泥浆净化泥浆性能测试净化泥浆沉淀池分离泥浆劣化泥浆废弃处理泥浆系统工艺流程图五、泥浆净化设备介绍ZX系列泥浆净化装置是湖北黑旋风公司自主开发的泥浆处理专用设备，属于环保类高新性技术产品（专利号：ZL01 2 40225.7），将振动筛分与旋流分离这两种不同的泥浆净化方式合理地结合在一起，形成一个对泥浆处理的闭路循环净化系统，适合于现代基础施工中采用泥浆护壁，循环钻进工艺的桩基工程、防渗墙工程、泥水平衡法盾构和顶管施工中泥浆的净化，使用该设备有利于控制泥浆指标、提高造孔质量和造孔工效、缩短清孔时间、泥浆净化回收、降低施工成本、减少卡钻事故、减

17、少环境污染，是基础文明施工的必备设备之一。5.1，性能参数及新材料的应用：单机最大泥浆处理量达20-200m3/h(250m3/h)；净化除砂效率可达90%以上（-0.074mm粒级）；碴料筛分能力25-80t/h。可根据造孔机具进尺的不同而调整；筛分出的碴料含水率小于30%；达到最大净化除砂效率时污浆的最大比重小于1.2g/cm3，马氏漏斗粘度40s以下（苏氏漏斗30s以下），含砂量小于20%；装机总功率：15-48（58）kW；设备外形尺寸(长宽高)：3.54m2.25m2.8m（ZX-250）；整机重量：4600kg。泥浆净化装置5.2主要组成部分：（）振动筛振动筛由两台振动电机，一个振

18、动筛箱，一副粗筛网，一副细筛网，四组隔振弹簧，两组调整垫垫板组成。振动电机是振动筛的激源，由电机直接带动偏心装置产生离心力。两台振动电机作同步反向运转，使振动筛产生直线振动。通过调整偏心块的夹角可实现激振力的变化，正常激振力为最大值的%。振动筛箱为框架式焊接结构，由四组隔振弹簧支撑。良好的刚性使其性能可靠的承受装在其顶部的振动电机传递的激振力。通过双向斜面楔紧机构和标准件的联接紧固，粗细筛分上下两层装于振动筛内。粗细筛网均为不锈钢条缝筛板，筛孔尺寸粗筛为1.5x25mm，细筛为0.4x25mm。振动筛的倾斜度是由调整垫板的高度所决定的。可以根据渣料筛分效率及生产率的变化而变化。（）泵系统泵系统

19、由渣浆泵，驱动电机，流量控制分配阀组成。卧式离心渣泵采用幅叶轮轴封，运转中应注意及时添加润滑脂润滑密封填料，泵不能空转，以免填料烧损。流量控制分配阀由反冲阀组成，能控制进入旋流器的泥浆压力流量。（3）旋流器整个装置对泥浆的最终净化效果主要取决于旋流器的颗粒分选指标。除砂效率具体指标现在对-0.074mm颗粒的分离程度主要取决于以下几种因素：泥浆的粘度和含砂率，旋流器的进浆压力及流通量，旋流器的溢流管与沉砂嘴的直径比值。旋流器工作中出现的故障主要是由于沉砂嘴堵塞造成的，此时停止排出，溢流泥浆的含砂量和污浆没有区别。为防止溢流器的堵塞开机前必须注意检查储浆槽内不得有长度和宽度尺寸超过5mm以上的异

20、物。5.3工作原理反循环砂石泵由孔底抽吸出的污浆通过总进浆管（）输出到泥5.4技术性能特点整机处理泥浆能力大，达到200M3/H，净化除砂效率高、可达到90以上（0.074mm粒级）。渣料筛分能力可根据成孔机具进尺不同而调整，筛分的渣料含水率小于20。处理泥浆最大比重小于1.2粘度40以下，含砂量小于20。装机总功率48KW，设备外形尺寸：3.54*2.25*2.8m，整机重量4000kg泥浆的充分净化，有利于控制泥浆指标，提高工程质量。对土渣的有效分离，有利于控制造孔工效。泥浆的重复使用，有利于节约造浆材料，降低施工成本。泥浆的闭路循环净化方式及较低的渣料含水率有利于减少环境污染，有利于工程

21、施工高效、高质、经济、文明的进行。5.5操作程序启动：合上空气开关，接通主电源。按“筛启动”按钮，启动振动筛。储浆槽浆面高度超过泵顶部后，按“泵启动”按钮。浆泵：观察表压力是否上升至规定值，2.0_2.5kg/cm2,如动后压力表显示低于规定值，应停机检查渣浆泵。为防止储浆槽淤泥、漫浆，应经常打开反冲阀。停止：停止反循环砂石泵的泥浆供应。让渣浆泵多运转一会，处理储浆槽内的剩余泥浆。按“泵停止”按钮，停止振动筛的运转。让脱水筛多运转一段时间，直到旋流器的内空载。按“筛停止”按钮，停止振动筛的运转。长时间停机前，必须注入清水运转分钟，用钢丝刷网。打开储浆槽的放浆阀，将剩余泥浆清理干净。六、实施效果

22、比较6.1循环使用泥浆性能控制指标表序号项目性能指标检验方法1重度（KN/m3）11.0泥浆比重称2粘度(S)25500ml/700ml漏斗法3含砂量4%含砂量测量计4失水量（ml/30min）30失水量仪5泥皮厚度度(mm/30min)34失水量仪6PH值910.5PH试纸6.2成槽质量控制表序号项目 允许偏差或允许（mm）检查频率检验方法范围点数1中线偏差30mm用钢尺量1经纬仪检测2深度+100mm用重锤测2重锤量侧3厚度不小于设计规定用钢尺量1钢尺量测4垂直度临时结构5/1000重要结构每槽段都应检查、一般结构可抽查总段数的20%，每段应抽查1个断面超声波仪检测永久结构3/10005沉

23、渣厚度200mm每幅墙2测绳检查6.3试验结果（1）未采用泥浆净化装置成果，循环三次使用泥浆性能指标表序号项目性能指标检验方法1重度（KN/m3）1.21.35泥浆比重称2粘度(S)3040500ml/700ml漏斗法3含砂量10%含砂量测量计4失水量（ml/30min）50失水量仪5泥皮厚度度(mm/30min)68失水量仪6PH值910.5PH试纸（2）采用泥浆净化装置成果，循环三次使用泥浆性能指标表序号项目性能指标检验方法1重度（KN/m3）1.11.20泥浆比重称2粘度(S)2530500ml/700ml漏斗法3含砂量5%含砂量测量计4失水量（ml/30min）35失水量仪5泥皮厚度度

24、(mm/30min)3.55失水量仪6PH值910.5PH试纸（3）未采用泥浆净化装置处理的泥浆成槽结束放置一小时后沉渣厚度350mm，满足不了规范要求，传统利用抓斗撩抓法由于泥浆中混入不大于0.1mm微小颗粒，清底效果并不明显，采用泵吸反循环或空气升液法，增加槽段谅置时间，对槽壁稳定影响很大。另外清底后至浇捣混凝土之前，沉碴变化很大，影响墙体质量。采用泥浆净化装置处理的泥浆成槽结束放置一小时后沉渣厚度200mm，即使沉渣厚度超标，而使用泥浆处理设备，可保证泥浆砂砾中0.45um粒径不存以上的沙质颗粒，采用传统利用抓斗撩抓法清底也能达到要求。 由于孔底沉碴厚度很小，周泥皮较薄，由于改良了泥浆的

25、性能，使清底后泥浆中的含砂率大大降低，保持了槽底沉碴的稳定，因此清底后至浇捣混凝土之前，槽底沉碴基本上没有大的变化（4）未采用泥浆净化装置时材料用量及费用以每千方混凝土所需泥浆材料：膨润土：35吨、纯碱：1吨 、CMC：0.5吨材料费用：35350+12100+0.513500=21100（元）废浆立方外运费用每立方50元计算坞室以每千方混凝土所产生废浆400m3，泥浆外运费用：40050=20000（元）（5）采用泥浆净化装置时材料用量 以每千方混凝土所需泥浆材料：膨润土：25吨、纯碱：0.7吨 、CMC：0.4吨材料费用：28350+0.72100+0.413500=16670（元）（6）

26、由于采取泥浆处理设备，可回收泥浆达到70%，大大提高了泥浆的循环利用，废浆量减少到300 m3 ，泥浆外运费用：30050=15000（元）比较而言，每千方混凝土所需泥浆材料节省费用23%。（7）文明施工及环境保护泥浆净化设备的工作原理是经加压泵打入大量泥浆后，采用旋流器震动，通过双层振动筛能使泥浆中80%的砂土分离出来。经过分离后，处理后土砂的含水率低于30，排放量大大减少，含泥量较低的泥浆水可循环使用于地墙工程施工，泥浆则以干泥的形式用车辆运输出去，干泥直接，剩下最后的废浆则可以用槽罐车运。该设备的采用不仅能够能大量地减少泥浆排放量，保证施工现场文明施工，避免因泥浆排放问题造成环境污染，利

27、于环保；采用泥浆处理设备，泥浆处理量大，处理集中，泥浆处理设备以每小时200方的速度，边施工边处理，对比以往泥浆池沉淀相同容积的泥浆至少需要8小时以上，需占用较大施工场地，对于施工现场狭小，意义重大，而且工作效率得到极大的提高。七、结论从以上的测试结果可以看出，在含砂率较高的土层中施工地下连续墙,采用离心式泥浆净化装置用于地墙施工的泥浆处理,能够有效的筛徐泥浆中的砂颗粒, 利于控制泥浆指标，利于泥浆的重复使用，减少槽壁坍塌现象及墙底沉碴厚度,提高成地墙质量, 同时节约造浆材料减少泥浆外运量, 降低施工成本具有良好的社会和经济效益。采用了泥浆处理净化装置后，解决了地墙在含砂率高的地层施工中的难题。本项目就是探索出一种适合目前国内现状的泥浆处理设备及工艺，以满足工程的要求，同时减少施工成本，以利于该项技术的推广。15 扬中新韩通船厂船坞地墙工程告捷11月27日晚上9点8分，随着最后一车混凝土浇注完成，标志着由二十