1、考虑到粘度的调整有一个过程，故在泥浆粘度为22s时（调整槽粘度），即可逐渐增加CMC，添加量的多少视粘度下降的趋势而定。过分强调提高粘度而无限制地添加CMC，将提高工程费用，造成不必要的浪费。当然，在特种场合，为了开挖面的更加稳定，有可能将粘度指标提高到35s。析水度和值析水度是泥水管理中的一项综合指标，它们在更大程度上与泥水的粘度有关，悬浮性好的泥浆就意味着析水量小，反之就大。泥水的析水量须小于5%，PH值须呈碱性，降低含砂量、提高泥浆的粘度、在调整槽中添加石碱，是保证析水量合格的主要手段。在砂性、粉砂性土中掘进时，由于工作泥浆不断地被劣化，就需要不断地调整泥水的各项参数，添加粘土、膨润土、
2、CMC；在粘土、淤泥质粘土中掘进时，由于粘性颗粒不断增加，使排放的泥浆浓度越来越高，添加清水进行稀释则成为主要手段。第二章大连路越江隧道盾构施工中的泥水分离处理系统一、工程概况上海市大连路隧道工程是市府为改善交通的重大通道工程之一，由引道段、矩形段、工作井、圆形隧道段、管理中心大楼和天桥六部分组成。设计起点位于杨浦区大连路霍山路口，沿大连路经杨树浦路、毛麻公司穿越黄浦江到浦东过其昌栈轮渡站东侧达浦东大道，沿东方路向南，设计终点为东方路乳山路口。设二条隧道，线路里程为K0+0.000K2+565.88，全长2.565KM。主要施工方法为盾构法隧道，圆隧道隧道轴线平面呈反“S”形，纵剖面呈“U”形
3、，东、西线线型基本一致。东线设计线路长度为1274.20m，盾构从浦东向浦西推进。浦西工作井位于大连路杨树浦路口，浦东工作井位于东方路昌邑路口。二、工程地质概况据地质勘察报告，工程范围内的地质资料从上至下依次为：人工填土、褐黄灰黄色粉质粘土、1灰色淤泥质粉质粘土、2灰色粘质粉土、3灰色淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土、1-1灰色粘土、1-2灰色粉质粘土、暗绿草黄色粘土、1-1草黄色砂质粉土、1-2草黄色粉细砂。隧道主要埋置于1-1灰色粘土、1-2灰色粉质粘土、暗绿草黄色粘土、1-1层草黄色砂质粉土中。大连路隧道出洞推进隧道主要穿越灰色淤泥质粘土、1-1灰色粘土、1-2灰色粉质粘土的土层。各层土物
4、理、力学性质指标如下表：地基土的物理学性质指标表一序号土层名称层底标高（m）埋深层厚指标数值类别含量W容重g/cm3孔隙比e塑性指数IP内聚力CKpa摩擦角0压缩系数（0.1-0.2）Mpa1Mpa无侧限抗压强度qnkpa人工填土3.03-0.341.503.00最大值平均值最小值/褐黄色粉质粘土2.29-1.052.604.000.002.0037.331.724.72.011.891.811.070.910.7019.416.712.92318926.018.514.50.570.370.1854.21灰色淤泥质粉质粘土-0.11-4.264.007.500.004.5057.137.82
5、8.21.901.821.671.590.8323.015.712.715141220.517.315.00.790.490.232灰色粘质粉土0.33-7.054.5011.300.508.0045.533.327.11.931.871.090.920.80429.024.810.00.650.260.133-4.06-8.458.5012.501.008.0052.640.135.41.841.801.691.481.121.0023.515.811.71317.013.710.51.240.45灰色淤泥质粘土-12.06-16.0316.5018.504.509.5056.048.639
6、.41.791.721.551.391.1327.522.816.112.59.51.400.6056.340.034.81-1灰色粘土-14.11-19.4519.0022.501.006.0048.930.61.781.711.371.1725.021.115.92218.00.950.610.3593.585.046.21-2灰色粉质粘土-19.48-29.8824.0032.502.5010.5037.232.523.22.000.970.6919.914.32022.515.112.00.480.29114.872.268.1暗绿草黄色粘土-24.06-37.3828.5040.00
7、1.307.5030.720.32.061.880.880.680.6217.9403025.50.320.240.151-1草黄色砂质粉土-28.46-42.8833.0044.500.507.5034.929.922.01.950.850.7510133.530.424.00.170.111-2草黄色粉细砂-44.8155.002.5021.5036.028.320.81.971.911.830.81333.930.50.220.07三、泥水分离处理系统设计原理泥水处理系统主要由泥水控制室、沉淀槽、泥水槽、粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、新浆配制槽、清水槽、和泥水分离旋流器等组成，起着处理由盾
8、构开挖面排出的泥水和制造新鲜泥水的作用。利用黄浦江的天然水资源条件，将系统设置在浦东黄浦江边。从施工地段土质构成来看，盾构主要穿越暗绿草黄色粘土和草黄色粉质砂土，其颗粒组成：0.250.074mm约占21.7；0.0740.035mm约占44.65；0.035mm约占33.65；由于0.074mm的颗粒占了绝大多数，因此对泥水分离带来的相当大的难度，在总结了延安路隧道泥水处理的经验教训后，经过多种方案的筛选比较并辅之以实验室沉淀试验及工程旋流试验，最终方案定为二级泥水处理。 工艺流程图一级泥水处理：盾构排泥管排出的带有切削土质的泥水密度为1.352T/m3,排入沉淀池，经沉淀池S形走道，泥水密
9、度约降低0.022即1.33T/m3，然后进入第一级旋流器，将0.074mm和部分0.074mm的颗粒处理掉，使泥水密度约降低0.035，即1.295T/m3，上液口泥水送入泥浆槽，再在泥浆槽内加水稀释使密度降为1.255T/m3，便于经其后的二级旋流器处理的泥水可直接进入调整槽作为送泥水。二级泥水处理：经一级处理后的泥水在泥浆槽内用水稀释至1.255T/m3，然后进入二级旋流器进行处理，大于0.030mm的颗粒将被处理掉，此时泥水密度约降低0.045，即1.21T/m3，经二级处理后的泥水直接进入调整槽加上作为补充的少量新浆也被送入调整槽，由于新浆密度较小1.05T/m3，二者混合后使送泥水
10、密度达到1.20T/m3的要求，直接供泥水盾构取用。应急措施为防止设备意外故障，影响盾构掘进，本系统设置三种应急模式：应急模式0调整槽进浆发生故障，其内泥水将被用完影响到掘进时，启动应急模式0，将沉淀池浆水直接送入调整槽并同时向调整槽加水，临时应急；应急模式11#泥浆槽进浆发生故障，其内水位降低至低1位时，启动应急模式1，将沉淀池浆水直接送入1#泥浆槽，临时应急；应急模式22#泥浆槽进浆发生故障，其内水位降低至低1位时，启动应急模式2，将沉淀池浆水直接送入2#泥浆槽，临时应急；四、泥水分离处理系统使用情况总结大连路越江隧道施工已接近尾声，从隧道整个推进过程来看，泥水处理系统发挥了巨大的作用，事
11、实证明是成功的，并且为复兴东路隧道泥水处理系统提供了技术参考，同时在泥水系统的使用过程中，也发现了一些系统设计及工艺设计中的不合理处。1、不同土层都采用同一种处理模式，针对性不强；在1-1灰色粘土中小颗粒粘粒较多，暗绿草黄色粘土含较难搅碎的块状土，1-1层草黄色砂质粉土中小砂粒较多，可见各土层参数不一样，故整个系统设计时，应充分考虑不同土层的特性。实际使用过程中泥水分离并没有有效的针对措施，而是主要采取沉淀池沉淀挖机挖掘，只适用于较难搅碎的块状土，对于0. 2 以下主要颗粒由于较难沉淀，挖机无能为力，故在1-1推进时，挖机挖掘量较小，沉淀池尾部比重特别高，有时达1.50，还是主要靠旋流器分离，
12、这样就增加了旋流器的负担，由于旋流器进口比重较高，影响了其工作效率，使系统处理量降低，而且比重无法降低到设计要求，不得不添加大量新浆予以稀释，增加了成本。各项参数平均值统计数据环号58105170532605720780地层编号号1号2号号1号地层性质暗绿色草黄色粘土除砂器上溢口流量2.082.041.921.751.44除砂器下溢口流量0.430.550.400.420.36除砂器进口流量2.522.502.542.332.342.181.68清洁器上溢口流量1.741.661.611.541.38清洁器下溢口流量0.210.190.140.060.05清洁器进口流量新浆量40.599.67
13、42.4081.4473.9212.2141.2822.315.782、弃土方式存在问题，弃土效率低，浆液浪费严重；弃土方式主要为挖机挖掘装车弃浆泵送，如前所述，在1-1灰色粘土中小颗粒粘粒较多，1-1层草黄色砂质粉土中小砂粒较多，挖机效率很低，主要靠弃浆排放，且挖机挖出的弃土含水量很高，真正挖出的土方量很小，且装车困难，污染环境，而弃浆排放同时带走泥浆中大量有用的粘土及CMC颗粒，材料损失严重，且弃浆量跟不上排放量，经常造成两条隧道同时停止推进，损失巨大。3、未充分利用排出泥浆的自造浆能力及浆液回收利用，造成新浆制备浪费，大大提高成本；排出的泥浆含有大量的粘土颗粒，如合理利用排出泥浆的自造浆
14、能力，并且使有用的颗粒能够不断地循环利用，将节省新浆拌制材料的使用，从而大大节约成本。但大连路泥水处理系统设计并未充分考虑这些，而是通过挖机挖掘及弃浆排放，将大量有用的泥水弃走，增加了排放量，同时整个系统循环量是恒定的，弃走多少废浆，必须加入多少新浆。 根据数据统计，大连路两条隧道推进使用的膨润土总量为7400吨，而延安路隧道相应的的使用量为2400吨，该数据充分说明大连路泥水分离系统在成本控制方面存在一定的问题。根据数据统计，大连路两条隧道推进使用的膨润土总量为7400吨，而延安路隧道相应的的使用量为2400吨，该数据充分说明大连路泥水分离系统在成本控制方面存在一定的问题。根据我们的统计，大
15、连路泥水系统（东线）新浆拌制材料成本为近400万元，这只是其中的部分成本，系统的不合理造成的影响至少有以下几方面：1、整个循环系统比重较高，推进速度明显减慢，拖延了工期；2、泥浆中有害物质含量过高，设备负载加大，能源消耗过多，且设备磨损较为严重；3、泥浆排放量过大，增加外运成本；4、泥浆外排造成的环境影响非常大；。第三章复兴东路泥水分离处理系统的方案优化大连路泥水分离处理系统为复兴东路泥水系统的设计提供了技术准备，大连路的一些不合理处需要在复兴东路加以改进，同时通过对石油钻井行业的考察，使我们对复兴东路泥水处理的方案优化有了新的认识。一、石油钻井泥水分离设备现场考察报告2002年9月上旬，由于
16、大连路泥水分离设备中砂泵损坏，我们与生产厂家广汉西部石油勘探装备有限责任公司取得联系，对方总经理同技术员立即赶赴上海，经现场踏勘，对方认为大连路泥水分离系统存在问题，同时向我们推荐他们厂生产的离心机，可直接分离出含水量很低的固体颗粒，且经处理后的泥浆可降至1.10以下，对方的介绍引起了我们浓厚的兴趣，因为泥水分离的效果不仅能减少废浆排放量，而且可大大提高泥浆循环使用率，减少新浆使用量，这样可大大节约成本，故我们决定对该设备进行现场考察。9月18日，我们赶赴成都，在场区现场，厂方已经将该离心机放置在泥浆池上，应我们的要求，对方为我们进行了现场试验，即在泥浆池中预先拌制比重为1.12的膨润土浆液，
17、然后开启该离心机，离心机的两个出口分别排出泥浆和面团状固状物，经测试，排出的泥浆比重为1.04，从现场试验的情况来看，该离心机分离效果确实不错。附：LW4501000-N离心机主要技术参数技术参数单位机型N1N2N3N4（变频）转鼓内径mm450转鼓工作长度10001005转鼓最高转速r/min180019001573最大分离因素815908推料器差转速22-36螺旋叶片特性单头、左旋最大处理量（比重小于1.2时）m3/h60主电机功率kw辅电机功率7.5供液泵型号LSB2”3”外形尺寸m3.11.91.231.61.841.52由于该设备主要应用于石油钻井工程中的泥水分离设备，故厂家建议我们
18、到油田现场考察该设备使用情况，而且石油钻井工程中的泥水分离与大连路及复兴路越江隧道工程中的泥水分离原理上基本相似，对我们应该有所启发，经厂方联系，我们于次日赶赴武汉江汉油田。在江汉油田有关负责人的带领下，我们考察了一个钻井工地，该工地泥水分离系统流程如下：现场抄录的设备技术参数高频双层直线振动筛型号QCZS-G转速1440rpm频率26HZ尺寸上层：12508002（1260目）；面积2.1m2；下层：6304（40200目）；面积3.15m2；外形305019001400制造商西安科迅石油钻采设备有限公司除砂器（带振动筛）ZCSQ250-2漏斗直径250mm工作压力0.210.35Mpa处理
19、量200m3/h分离粒度0.020.04mm沧州华北石油华沧机电设备厂除泥器（带振动筛）ZCNQ120-8最大内径120mm0.20.3Mpa1400rpm振幅Amax2mm筛网规格40/140目160m3/h16009451960根据现场提供的资料，排泥口浆液比重1.30，粘度40，处理后循环罐比重1.06，粘度不变。此次成都武汉之行给我们带来很多启示，首先振动筛在泥水处理中应用广泛，特别是上海在71-2土层中砂性颗粒较大，振动筛分离效果较好，故复兴路泥水第一级处理建议使用振动筛；大连路除砂器、清洁器下液口直接当废浆处理，势必造成浆液浪费，油田中在除砂器、清洁器下液口安装振动筛再次分离，回收浆液，节约成本；用离心机可进一步分离浆液中较小颗粒，且整个系统全部分离出干土，不产生废浆，大大节约了成本。为此，我们在大连路泥水施工现场对振动筛及离心机等设备进行了试验。试验数据如下表：泥浆槽离心机试验粘度（S）比重第一次第二次第三次进口20.6921.3521.7921.281.321.331.34出口18.3818.3518.41.1751.172弃浆池离心机试验第三
