地铁盾构渣土筛分处理及再利用技术研究

地铁盾构渣土筛分处理及再利用技术研究

赵凌露

摘要：本文深入探讨了地铁盾构渣土处理及再利用技术，从渣土成分分析与固化研究、筛分处理技术到再利用方法等多个方面展开讨论。通过对渣土的成分分析和固化研究为后续处理及利用提供了重要依据。在处理技术方面，我们探讨了渣土筛分处理的可行性评估以及优化方法，强调了技术、经济和环境可行性的重要性。此外，针对渣土再利用，我们提出了渣土制备材料的利用和环境友好型利用的方案，以实现对渣土的最大化利用价值。

关键词：地铁盾构；渣土处理；再利用技术；资源化利用

1.引言

随着城市化进程的加速，地铁交通作为一种高效、环保的公共交通方式受到越来越多的推广与关注。然而，在地铁盾构机施工过程中，大量的渣土产生却成为了一项不可忽视的问题。在国家“碳达峰”、“碳中和”目标的推动下，加快绿色、节能、环保发展成为工程建设的重中之重，因此，加快建筑垃圾资源化利用、再生资源的利用，对改善循环经济具有重要意义。本文旨在探讨地铁盾构渣土的成分、处理及再利用技术，以期为解决这一问题提供科学有效的解决方案。

2.渣土成分分析和固化研究

2.1 渣土成分分析

渣土是地铁盾构机施工中产生的一种混合物，其成分的分析对于渣土的处理和再利用至关重要。渣土的主要成分包括泥土、水分和其他杂质。泥土是渣土的主要组成部分，其中含有不同粒径大小的颗粒物质，如砂、粉砂、黏土等。水分是渣土中的重要组成部分，其含量的多少直接影响着渣土的流动性和处理方式。此外，渣土中还可能含有各种杂质，如石块、树根、金属碎片等，这些杂质的存在对渣土的处理和再利用带来了一定的挑战。

2.2 渣土固化研究

通过对渣土成分的分析，以深圳深惠城际工程为例，其主要穿越微风化灰岩、粉质黏土以及强风化岩，渣土经筛分后，剩余泥饼中粗颗粒含量少而粉粒、粘粒含量多。粘粒由于粒径小，粘粒的活性成分是固化的关键。此外，渣土的化学成分含量较高，因此研究有效的渣土处理剂应用于分离出的渣土，结合水泥能与土壤细微颗粒接触并发生物理和化学反应，使颗粒界面形成牢固的多结晶聚集体，从而改变颗粒界面的接触，表现出优异的力学强度和其他性能，实现盾构渣土的固化，有利于渣土的再利用。

3.盾构渣土筛分处理技术

3.1 盾构渣土处理的可行性

在地铁盾构施工过程中，大量的渣土产生需要得到合理的处理，以避免对周围环境造成污染。渣土处理的可行性主要包括技术可行性、经济可行性和环境可行性。

技术可行性方面，渣土处理技术需要满足处理效果好、操作简便、设备可靠等要求。例如，采用物理处理方法如沉淀、过滤、离心等，可以有效分离渣土中的固体物质和水分；采用化学处理方法如调节pH值、氧化还原等，可以改变渣土的性质和稳定性。经济可行性方面，渣土处理技术的成本需要控制在合理范围内，确保其在实际应用中具有可接受的经济效益。环境可行性方面，渣土处理技术需要符合环保要求，避免对土壤、地下水和大气环境造成负面影响。

3.2 盾构渣土筛分处理的优化方法

为了进一步提高渣土处理效果和效率，需要不断探索和优化渣土处理方法。优化方法可以包括工艺改进、设备改进等方面。

工艺改进方面，可以通过改善工艺方式来提高渣土处理效果。例如，当泥沙进入滚筒装置后，由于滚筒装置的倾斜与转动，使筛面上的物料翻转与滚动，使合格物料(筛下产品)经滚筒外圆的筛网排出，不合格的物料(筛上产品)经滚筒末端排出。滚筒筛的喷淋可以在滚筒装置转动过程中稀释泥土，使泥沙分离更充分，提高渣土的处理效率。筛分后，大颗粒石子进入石子生产线，石子生产线经破碎机破碎、冲洗后直接进入石子料仓。粗砂石洁净，保证环保运输，同时地质合适时，粗砂可直接用于基建骨料。滚筒筛剩余的泥沙经过双螺旋泥沙分离机进行沙子清洗，再脱水形成成品沙子单独存储。

图1 泥沙稀释分离

设备改进方面，可以通过引入新型设备和技术来提高渣土处理的效果和效率。例如，采用高效离心机、压滤机等新型设备，可以快速分离渣土中的水分和固体物质，提高渣土的干化程度和资源利用效率。

通过对渣土处理技术的可行性评估和筛分处理优化方法的研究，可以为地铁盾构渣土筛分的处理提供更加科学和有效的解决方案，为实现渣土的再利用奠定基础。

4.盾构渣土再利用技术

4.1 盾构渣土制备材料的利用

渣土的资源化利用是实现可持续发展的重要环节。通过合理的处理和加工，渣土可以转化为有价值的资源，为社会和经济带来实际效益。

盾构渣土制备同步注浆材料：将水泥、渣土、砂，使用搅拌器低速材料搅拌均匀，然后将盾构渣土专用处理剂掺入水中稀释，并向材料中加水至配方要求的水胶比，搅拌器高速搅拌至均匀，形成盾构渣土同步注浆液。同步注浆与盾构掘进同时进行，盾构向前推进盾尾空隙形成的同时，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管同时注浆，基于盾构渣土的同步注浆材料充填盾构尾间隙、稳定地层性能良好。通过利用盾构渣土制备同步注浆材料，保证渣土同步注浆材料的流动性与强度，实现盾构渣土在同步注浆中的资源化利用。

图2 同步注浆

盾构渣土制备基槽回填材料：制备方法与同步注浆材料相同，盾构渣土压滤后的泥饼利用专用处理剂直接制备肥槽回填材料，通过研究回填材料的工作性能和力学性能得到其最优配比，将材料回填肥槽，保证渣土基槽回填材料的充填性与力学性能，各种性能满足施工要求，而且造价低，施工及制备方便，大量盾构渣土的消纳运用，能保护环境减少其他自然资源的使用，实现盾构渣土在基槽回填中的资源化利用。

此外，渣土还可以用于制备建筑材料，如砖块、砂浆和混凝土等。渣土中粒径适中的颗粒可以用作骨料替代传统的河砂或骨料，用于制备环保型建筑材料。这不仅减少了对自然资源的开采，还有效地减少了渣土的排放和处理成本。渣土中的有机物含量较高，可通过适当的处理方法进行能源回收。例如，采用生物发酵或焚烧等技术，可以将渣土中的有机物转化为生物质能源，如沼气或生物质燃料，用于供热或发电。

4.2 盾构渣土的环境友好型利用

渣土的环境友好型利用是确保渣土处理过程对环境影响最小化的重要目标。在渣土再利用过程中，需要采取一系列措施来减少对环境的负面影响。

对渣土进行充分的净化和处理，以确保其达到环境安全标准。采用物理、化学和生物等多种处理方法，可以有效去除渣土中的有害物质和重金属污染物，使其符合环境保护要求。在渣土再利用过程中，需要遵循循环经济原则，最大程度地减少资源的消耗和废弃物的产生。通过精细化的渣土处理工艺和高效的资源利用技术，可以实现渣土的闭环利用，最大限度地减少对环境的负担。

5.结论

地铁盾构渣土的处理与再利用是城市轨道交通建设中的重要环节，也是实现可持续发展的重要举措。通过本文的探讨，我们深入了解了渣土的成分与固化，探讨了盾构渣土处理技术的可行性和筛分处理的优化方法，提出了盾构渣土制备材料的利用和环境友好型利用的方案。希望这些讨论能够为地铁盾构渣土的合理处理和再利用提供指导，实现环境的最小化影响和资源的最大化利用。

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