土压平衡盾构渣土环保再生处理方法和设备技术

本发明专利技术提供了创新性的土压平衡盾构渣土处理方法和设备。本发明专利技术中，水是完全闭路循环利用的，所以只在生产初期需向系统中补加新水，生产稳定后，基本不再消耗新水。甚至在盾构排出的渣土含水量高的时候，还需定期/随时外排掉滤液池中的一部分尾水。因为最终作为废渣输出的渣土量的减少，节省了占地成本。压滤机脱水后的泥饼具有一定利用价值，更加适合于填埋(尤其是回填)或直接排放(例如堆积)处理；也可以用于砖瓦的制作，减小耕地或资源的破坏和消耗。砂石料的回收利用，相应地减小了等量砂石采挖所导致的环境成本。本发明专利技术具有突出的资源、环境效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
土压平衡盾构渣土环保再生处理方法和设备
本专利技术涉及土压平衡盾构渣土处理方法和设备，用于渣土的环保再生利用。
技术介绍
目前，在国内地铁和各种隧道施工中,已广泛采用土压平衡盾构掘进技术。该掘进方法具有土层适应范围广、掘进速度快、成本低、施工安全等特点。据有关资料介绍,在一线、二线大城市，往往有上百台土压平衡盾构机在同时进行着各种隧道工程施工，全国约有800台土压平衡盾构机在工作。但是，由于地铁隧道一般都处于地下二、三十米，甚至几十米的深度，所以土压盾构排出的渣土(本文中的“渣土”都指土压盾构排出的渣土)都会含有大量水分，甚至处于半流动状态。如果不对渣土进行分离处理和脱水，会给渣土外排运输带来极大不便，运输成本高，装运效率低，遗洒污染道路，渣土无法堆高，占用场地大。由于地方政府和环保部门对渣土的排放进行严格限制，施工的正常进行受到制约。1、以往，土压平衡盾构挖出的渣土基本是采用直接运到指定地点堆放或填埋的处理方法。现以某地铁土压平衡盾构工程(以下称“某工程”)为例，对渣土处理成本和可能引起的污染情况进行说明。(1)渣土排放运输成本高昂。在某工程中，其中某个标段总长度为2.4km、直径6.28米的双股隧道，要产生大约9.7万立方米的松散渣土。按排放每立方渣土运费75元计算，把这些渣土运走大约需要728万元运费。如果是一条24公里长的地铁，渣土运费将达到7000万元以上。(2)排弃渣土需要占用大量堆放场地，代价巨大。如果将上述9.7万立方米渣土堆放在1公顷(15亩，1万平米)的地面上，需要堆高9.7米。同上所述，一条24公里长的地铁，废弃渣土就需要在150亩土地上堆高9.7米。(3)渣土含水量高。土压平衡盾构挖出的渣土有高达40％以上的含水量，有时甚至呈现半流质的状态。由于渣土中含有粘土成分，这些水分不会迅速与渣土分离。这样的高含水量渣土如果用一般的货车进行运输，运输途中会严重遗洒，由于各级环保部门几乎都限制排放这样的渣土(此类情况已经屡见不鲜)，工程进度往往被严重影响且工程成本被相应提高。2、根据现有资料显示，在某工程挖出的渣土中，大约有三分之一的沙石是可回收利用的无机原料。在2.4公里工程中，约有3.2万立方米的有用砂石料，价值可达320万元。在24公里地铁工程中，则蕴含着价值3000万元以上的有用砂石材料。但是，由于渣土的高含水量，通常的筛分难以对不同粒径的渣土成分进行筛分，尤其是，筛孔极易被高含水的粘土成分(泥浆)堵塞。可见，所面临的问题，既不是单纯的不同粒径成分的分离，也不是单纯的脱水，亦不能是“先脱水、再筛分”的过程(因为对既含有20至200mm的大颗粒成分，同时又含有粘土成分的渣土难以快速脱水。)这些问题的经济、社会、环境意义，并不仅限于上述。基建在我国经济中占有很大比重。基建材料的生产的资源消耗一直是个巨大的挑战；在一些地方，建材烧制取土，导致大面积的耕地资源的破坏；在另一些地方，时常可以见到采沙遗留的巨坑。与此形成鲜明反差的是，在很多城市的周边，却有很多巨大的渣土堆，其中很多的上边已经栽种了树木，表明这些渣土堆已经被作为永久性的堆积。城市周边的土地，不论作为耕地还是作为建设用地，都是极其珍贵的，何况，渣土的堆积是不稳定的，容易发生塌方，也是严重的沙尘污染源。若非万般无奈，是绝不会把城市周边的土地用来堆放渣土的。一边是为了获取沙石、制砖取土而破坏大批耕地和国土，另一边则是为了处置基建渣土而占用大量宝贵土地，造成这种情况的主要原因，是渣土本身的分选回收问题，其既表现为技术上的局限，也体现在效率上的低下。砖瓦厂必然会选址建在粘土分布地(基本上都是优质耕地)，以就地取用粘土，既省去了长途运输粘土的成本，又省去或减小了分选原料(粘土)的成本。同样，采砂场必然选址在优质沙石矿的位置，如果一个沙场的可用沙石含量较低，就没有商业挖采价值。所以，渣土的回收利用，与粘土、沙石的“开采”相比，在经济效益上遭受劣势，这种劣势是影响渣土回收利用的制约因素。目前，一些施工方的实际处理方法，是把这些渣土堆放，在其脱水之后，再对其进行筛分等分离；一些地方的确对城市周边的渣土堆积进行分离再处理，通过筛分其中的粘土和不同粒径的沙石，进行渣土的回收利用，并相应地减少堆积占地。但这样的做法是有严重问题的，包括：1)首先，要把渣土(可能是半流质的)从工地运到堆积地，运输技术上的难度、遗撒都是问题和制约；2)堆积需要占用场地；3)因为粘土成分的脱水速度很慢，所以需要很大的堆放面积才能满足脱水要求；4)渣土中的水分含有盾构剂等成分，堆放脱水会使这些含有盾构剂的水分渗入自然水体，对后者造成相应的污染；5)由于渣土中粘土成分与砂石成分混合在一起，一些粘土微粒会粘结在砂石颗粒上；这些粘结在砂石颗粒上的粘土成分不能通过筛分与砂石颗粒相分离，所以筛分获得的砂石中含有粘结在砂石颗粒上的粘土成分；这样的砂石品质差，甚至无法满足建筑施工的要求。例如，若把这样的砂石用于混凝土中，则混凝土的强度会严重降低，甚至无法满足设计要求。6)这样的处理要经过“运输－堆积－(脱水)－筛分－装车－运输”等步骤，环节过多。这些问题导致了“堆积－再处理”的成本过高，回收利用经济效益差，并有相关的自然水体污染问题。很多地方宁可把堆积永久化也不愿对堆积的渣土做后续处理，就是这种“堆积－再处理”经济效益太差的直接体现。对国土、环境资源的这些直接伤害或浪费，突出反映了建设与发展的矛盾冲突，也表明了回收渣土的社会效益：每多回收利用一方渣土，就等于少一方耕地取土、少一方河道挖沙、少一方堆积占地。因此，急需一种有效的解决方案，以对上述渣土进行有效、快速的现场处理。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种土压平衡盾构渣土处理方法，所述渣土是土压盾构机排出的渣土，其特征在于包括：用坐落在具有底部开口的分料仓下部的刮板输送机，连续地将从所述分料仓落下的渣土送入一级振动筛，并通过刮板输送机加水装置向刮板输送机喷淋水，通过一级振动筛加水装置向一级振动筛上喷淋水，以对渣土进行稀释；把一级振动筛的筛下物经第一储浆槽送入第一搅拌桶；把经第一搅拌桶搅拌后的泥浆用第一渣浆泵送到二级振动筛；通过二级振动筛加水装置向二级振动筛上喷淋水，对二级振动筛上的渣土进行稀释；把二级振动筛的筛上物落至渣场；把二级振动筛的筛下浆液送入第二储浆槽；把第二储浆槽的浆液用第二渣浆泵加压泵入一级旋流器；把经一级旋流器分级后的浆液的溢流部分送入第二搅拌桶，把经一级旋流器分级后的浆液的底流部分送入洗砂机；用洗砂机加水装置洗砂机加水，对所述浆液的底流部分进行洗涤，并把洗涤后的颗粒物送入三级振动筛；通过三级振动筛加水装置向三级振动筛上喷淋水，对三级振动筛上的颗粒物进行稀释；把三级振动筛的筛下浆液送入所述第二储浆槽，以对该筛下浆液继续进行循环分级；把洗砂机的浆液的溢流部分送入所述第二搅拌桶；把第二搅拌桶内的经搅拌的浆液用第三渣浆泵加压泵入二级旋流器，以进行分级；把经过二级旋流器分级后的溢流浆液送入第三搅拌桶，其中所述第三搅拌桶与第二搅拌桶在上部是连通的，即第二搅拌桶内的低浓度浆液可从上部溢流到第三搅拌桶内；把第三搅拌桶内的经搅拌后的低浓度浆液用第四渣浆泵输送到第一搅拌桶，从而稀释第一搅拌桶内的泥浆；把二级旋流器的底流浆液送入本文档来自技高网...

【技术保护点】
土压平衡盾构渣土处理方法，所述渣土是土压盾构机排出的渣土，其特征在于包括：用坐落在具有底部开口的分料仓(1)下部的刮板输送机(2)，连续地将从所述分料仓(1)落下的渣土送入一级振动筛(3)，并通过刮板输送机加水装置(24)向刮板输送机(2)喷淋水，并通过一级振动筛加水装置(25)向一级振动筛(3)上喷淋水，以对渣土进行稀释；把一级振动筛(3)的筛下物经第一储浆槽(4)送入第一搅拌桶(5)；把经第一搅拌桶(5)搅拌后的泥浆用第一渣浆泵(6)送到二级振动筛(7)；通过二级振动筛加水装置(26)向二级振动筛(7)上喷淋水，对二级振动筛(7)上的渣土进行稀释；把二级振动筛(7)的筛上物落至渣场；把二级振动筛(7)的筛下浆液送入第二储浆槽(8)；把第二储浆槽(8)内的浆液用第二渣浆泵(9)加压泵入一级旋流器(10)；把经一级旋流器(10)分级后的浆液的溢流部分送入第二搅拌桶(11)，把经一级旋流器(10)分级后的浆液的底流部分送入洗砂机(12)；用洗砂机加水装置(28)对洗砂机(12)加水，对所述浆液的底流部分进行洗涤，并把洗涤后的颗粒物送入三级振动筛(13)；通过三级振动筛加水装置(27)向三级振动筛(13)上喷淋水，对三级振动筛(13)上的颗粒物进行稀释；把三级振动筛(13)的筛下浆液送入所述第二储浆槽(8)，以对该筛下浆液继续进行循环分级；把洗砂机(12)的浆液的溢流部分送入所述第二搅拌桶(11)；把第二搅拌桶(11)内的经搅拌的浆液用第三渣浆泵(14)加压泵入二级旋流器(15)，以进行分级；把经过二级旋流器(15)分级后的溢流浆液送入第三搅拌桶(16)，其中所述第三搅拌桶(16)与第二搅拌桶(11)在上部是连通的，即第二搅拌桶(11)内的低浓度浆液可从上部溢流到第三搅拌桶(16)内；把第三搅拌桶(16)内的经搅拌后的低浓度浆液用第四渣浆泵(17)输送到第一搅拌桶(5)，从而稀释第一搅拌桶(5)内的泥浆；把二级旋流器(15)的底流浆液送入第四搅拌桶(18)；把第四搅拌桶(18)内的经搅拌后的浆液用隔膜泵(19)送入压滤机(20)进行压滤脱水。...

【技术特征摘要】
1.土压平衡盾构渣土处理方法，所述渣土是土压盾构机排出的渣土，其特征在于包括：用坐落在具有底部开口的分料仓(1)下部的刮板输送机(2)，连续地将从所述分料仓(1)落下的渣土送入一级振动筛(3)，并通过刮板输送机加水装置(24)向刮板输送机(2)喷淋水，并通过一级振动筛加水装置(25)向一级振动筛(3)上喷淋水，以对渣土进行稀释；把一级振动筛(3)的筛下物经第一储浆槽(4)送入第一搅拌桶(5)；把经第一搅拌桶(5)搅拌后的泥浆用第一渣浆泵(6)送到二级振动筛(7)；通过二级振动筛加水装置(26)向二级振动筛(7)上喷淋水，对二级振动筛(7)上的渣土进行稀释；把二级振动筛(7)的筛上物落至渣场；把二级振动筛(7)的筛下浆液送入第二储浆槽(8)；把第二储浆槽(8)内的浆液用第二渣浆泵(9)加压泵入一级旋流器(10)；把经一级旋流器(10)分级后的浆液的溢流部分送入第二搅拌桶(11)，把经一级旋流器(10)分级后的浆液的底流部分送入洗砂机(12)；用洗砂机加水装置(28)对洗砂机(12)加水，对所述浆液的底流部分进行洗涤，并把洗涤后的颗粒物送入三级振动筛(13)；通过三级振动筛加水装置(27)向三级振动筛(13)上喷淋水，对三级振动筛(13)上的颗粒物进行稀释；把三级振动筛(13)的筛下浆液送入所述第二储浆槽(8)，以对该筛下浆液继续进行循环分级；把洗砂机(12)的浆液的溢流部分送入所述第二搅拌桶(11)；把第二搅拌桶(11)内的经搅拌的浆液用第三渣浆泵(14)加压泵入二级旋流器(15)，以进行分级；把经过二级旋流器(15)分级后的溢流浆液送入第三搅拌桶(16)，其中所述第三搅拌桶(16)与第二搅拌桶(11)在上部是连通的，即第二搅拌桶(11)内的低浓度浆液可从上部溢流到第三搅拌桶(16)内；把第三搅拌桶(16)内的经搅拌后的低浓度浆液用第四渣浆泵(17)输送到第一搅拌桶(5)，从而稀释第一搅拌桶(5)内的泥浆；把二级旋流器(15)的底流浆液送入第四搅拌桶(18)；把第四搅拌桶(18)内的经搅拌后的浆液用隔膜泵(19)送入压滤机(20)进行压滤脱水。2.根据权利要求1所述的土压平衡盾构渣土处理方法，其特征在于进一步包括：把渣土倾倒在分料仓(1)中，用分料仓加水装置(23)向分料仓(1)加水。3.根据权利要求1所述的土压平衡盾构渣土处理方法，其特征在于进一步包括：把一级振动筛(3)的筛上物落至渣场，所述一级振动筛(3)的筛上物是大块径物料，其主要成分是粒度在20mm至200mm的砾石、卵石、和/或粘土块；把二级振动筛(7)的筛上物落至渣场，该二级振动筛(7)的筛上物是中等粒径的砂石料，其主要成分是粒度在5mm至20mm的石子；所述三级振动筛(13)的筛上物是小粒径的砂石料，其主要成分是粒度在0.15mm至5mm的沙子。4.根据权利要求1所述的土压平衡盾构渣土处理方法，其特征在于：刮板输送机(2)、一级振动筛(3)、二级振动筛(7)、三级振动筛(13)上喷淋的水是循环水、清水和/或循环水与清水的混合水，其中，所述清水来自清水池(22)，所述循环水来自滤液池(21)，其中压滤机(20)排出的滤液水进入滤液池(21)，当压滤机(20)排出的滤液水充足时，所述土压平衡盾构渣土处理方法使用滤液水，否则就根据需要从清水池(22)中抽取清水以满足刮板输送机(2)、一级振动筛(3)、二级振动筛(7)、三级振动筛(13)上的喷淋供水。5.根据权利要求4所述的土压平衡盾构渣土处理方法，其特征在于：在向刮板输送机(2)、一级振动筛(3)、二级振动筛(7)、三级振动筛(13)上喷淋的水的循环稳定后，当盾构排出的渣土的含水量超过该循环所需的用水量时，定期和/或随时排掉滤液池(21)中的尾水。6.土压平衡盾构渣土处理设备，所述渣土是土压盾构机排出的渣土，其特征在于包括：坐落在具有底部开口的分料仓(1)下部的刮板输送机(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振军，
申请(专利权)人：康明克斯北京机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11