泥浆净化器ZX—200在徐州地铁地连墙施工中的应用

泥浆净化器ZX—200在徐州地铁地连墙施工中的应用

作者：梁寒山

来源：《建筑科技与经济》2016年第08期

摘要：原始的清孔工艺，采用反循环清孔法。该种方法是将泥浆抽入沉淀池，并经过三级沉淀，析出废渣，并用合格泥浆补入槽中。该种方法清孔速度慢，效率低，成本高。抽出的泥浆要经过三次沉淀，最终沉积出的废渣累积厚，清理难度很大。由于基坑所处的地层岩层较硬、局部含砂率较大，且存在工程工期紧迫、环保要求高、场地狭小等各方因素，传统的泥浆池沉淀处理工艺难以满足本工程进度和泥浆质量方面的要求。本文结合徐州市城市轨道交通1号线学院东路站地连墙清孔施工，研究了黑旋风ZX-200型泥浆净化器在学院东路站地连墙施工中的应用，并结合实际采样测试结果分析对比了泥浆净化器的清孔效果，认为是一种经济、有效的施工方式。

关键词：地连墙施工；清孔；泥浆净化器

随着我国城市轨道交通的快速发展及其施工要求标准的提高，车站基坑开挖深度较深，一般达到16m以上，深的达到30m左右。为确保车站基坑开挖围护支撑体系安全稳定，大部分围护结构采用地连墙+内支撑体系。本文以徐州市城市轨道交通1号线一期工程土建施工07标段学院东路站为例，其围护结构采用800mm厚地连墙+钢筋混凝土支撑、钢支撑围护体系，明挖顺作法施工。地连墙共计101幅，分A（17幅）、B（52幅）、C（18幅）、D（3幅）、E （11幅）型四种墙。地连墙接头形式采用H型钢刚性接头，地连墙混凝土强度设计等级为

C35（水下），主筋保护层厚度70mm；钢筋采用HRB400。

根据工程地质和水文情况并结合周边环境状况，经过经济技术比选，本站地连墙墙底入岩3～6m，基坑分段及地连墙设计参数详见下表：

1.ZX-200型泥浆净化器的技术参数及工作原理

在徐州地铁1号线土建07标段施工中，该项目特引进了黑旋风工程机械开发有限公司生产的ZX-200型泥浆净化器。如右图左侧所示，该装置主要适用于现代基础工程施工中采取泥浆固壁、循环钻进工艺的大口径桩基及地下连续墙工程。该设备能够将泥浆充分净化，有利于控制泥浆的性能指标，提高成孔质量；同时对土碴的有效分离，有利于提高成孔工效；泥浆的闭路循环方式及较低的碴料含水率有利于减少环境污染。

1.1 ZX-200型泥浆净化器技术参数

ZX-200型泥浆净化器是由振动筛、渣浆泵系统和旋流器组成，对旋流除砂器的进口流速、排砂嘴的直径以及振动筛的频率都有严格的要求。设备的技术参数为：

（1）最大泥浆处理量达到200m3/h；

（2）净化除砂的分离粒度d50=0.060㎜；

（3）碴料筛分能力25-80t/h。可根据造孔机具进尺的不同而调整；

（4）筛分出的碴料最大含水率小于30%；

（5）达到最大净化除砂效率时泥浆的最大比重小于1.2g/cm3，马氏漏斗粘度40s以下（苏氏漏斗30s以下），固相含量小于30%；

（6）能处理污浆的最大比重小于1.4g/cm3；

（7）装机总功率：48kW；

（8）设备外形尺寸（长×宽×高）：3.54m×2.25m×2.8m；

（9）整机重量：4800（5000）㎏。

1.2 ZX-200型泥浆净化器工作原理

反循环砂石泵由孔底抽吸出来的泥浆通过总进浆管输送到泥浆净化装置的粗筛，经过其振动筛选将粒径在3㎜以上的渣料分离出来。经过粗筛筛选的泥浆进入泥浆净化装置的储浆槽，由泥浆净化装置的渣浆泵从槽内抽吸泥浆，在泵的出口具有一定储能的泥浆沿输浆软管从水力旋流器进浆口切向射入，通过水力旋流器分选，粒径微细的泥砂由旋流器下端的沉砂嘴排出落入细筛。经细筛脱水筛选后，较干燥的细碴料分离出来，经过细筛筛选的泥浆再次返回储浆槽内。处理后的干净泥浆从旋流器溢流管进入中储箱，然后沿总出浆管输送回孔。

在泥浆循环过程中，由中储箱与储浆槽之间的一个液位浮标保持泥浆净化装置储浆槽内的液面高度恒定。一旦储浆槽内输出的浆量大于供给的，那么液位浮标将随液面的下降而下落，此时中储箱的泥浆就通过开启的补浆管转送到储浆槽内，液面因此上升而恢复原状，液位浮标也随之上升并封住中储箱补浆管；如果供给浆量大于输出的，储浆槽的溢流管将会溢流以防止储浆槽漫浆。当要求更高质量的泥浆时，可通过减少总进浆量，重复旋流器中的泥浆分选过程以达到目的。

2.泥浆净化器应用效果

2.1 工程地质情况

学院东路站主要地质情况为老黏土与石灰岩。据现场实际勘探情况，0-3米为杂填土，3-6米为粉质砂粘土，6-9米为可塑状态老黏土，9-15米为硬塑状态老黏土，15-24米为中风化石灰岩，地连墙入岩深度为3-6m。地连墙冠梁顶标高33.5m，地下水位埋深1.4--3.2m，主要为潜水和承压水，受外界和三八河水补给。为验证泥浆净化器的使用效果，特选取该站A7、

A10、B10、B13、B20、B26、B32和B52幅连续墙进行实验对比。地质剖面图如下：

2.2 泥浆含砂量对比

在钻孔施工期间，对返出孔口的泥浆含砂量、经泥浆净化器净化后的泥浆含砂量做了仔细测试。经统计可以看出，泥浆经过净化后，泥浆中的含砂量明显降低，泥浆含砂量在2.1%左右，泥浆净化器的除砂率达到了58%以上，详见表1。

2.3 清孔效率对比

通过对学院东路站使用过泥浆净化器和未使用泥浆净化器的清孔泥浆比重进行统计，可以看出，使用泥浆净化器进行清孔12h，泥浆比重达到合格；而未使用泥浆净化器需清孔30h，泥浆比重才达到合格，效率提高了60%。详见表2、表3。

2.4 经济效益分析

泥浆净化器使用目的是为了降低泥浆中的渣土含量，保持泥浆的优质性能，减少废浆的排放。对于排放出来的沉渣装放成袋，可以用来代替沙袋，用于地下连续墙接口处的封堵。从而使得沉渣得以回收利用，不仅取得良好的经济效益，更加有利于环境保护。

3 结论

ZX-200型泥浆净化器经在徐州地铁1号线土建07标段学院东路站的应用，取得了理想的除砂效果并带来了一定的经济效益。通过对使用效果的综合分析，可以得出以下结论：

（1）除砂效率高，泥浆质量好。传统的泥浆池沉淀方法，只能保证沉淀处理后的泥浆中粒径大于 0.1mm的砂砾含量不超过6%的效果。而使用泥浆净化器后，可保证含砂率一般不超过4%的效果，从而有效保证了泥浆的良好质量。

（2）有利于施工现场文明施工。众所周知，泥浆处理一向是影响现场文明施工效果的重大环节，泥浆净化器对提高现场文明施工的效果是非常明显的。

（3）该型号泥浆净化器便于移动，使用方便，不受空间和场地的限制。