CN112807816A - 一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，包括支撑架、筛分分离模块、收集搅拌模块和固化剂添加匀化模块；所述筛分分离模块包括方孔筛、横向振动电机、纵向振动电机和一根以上的喷淋管；所述收集搅拌模块包括收集箱和安装在所述收集箱内的平卧搅拌装置，所述收集箱位于所述方孔筛的下方；所述固化剂添加匀化模块包括泥浆泵、输送管和固化剂自动计量添加装置。本发明实现了盾构渣土粗颗粒－泥浆分离、匀化、固化搅拌连续化流水作业，借助输送管内部隔条形成的扰流作用，在输送管内完成固化剂和泥浆的混匀，不需设置泥浆匀化池和固化搅拌池，设备占地空间小、自动化程度高，为盾构渣土高效环保处理提供了设备支撑。

Description

一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***

技术领域

本发明涉及盾构施工设备领域，具体地说涉及一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***。

背景技术

盾构施工因其安全性好、地面影响小和施工效率高等优势被广泛应用于我国城市地铁工程施工，为提升开外面稳定、降低刀具磨损和保证出泥，通常需采用改良材料在掌子面和土仓等位置对盾构渣土进行渣土改良，最终获得盾构渣土多为流塑状，含有大量的泥浆，增大了运输和回填难度，存在道路交通安全、环境污染和堆场滑坡等风险隐患，是急需解决的技术问题。

为从技术层面实现渣土的有效处理，配合处理工艺，现有技术进行了众多处理设备的研发发明。专利CN211100741U公开了一种盾构渣土零排放处理***，提供了一套盾构多级筛分和清洗装置，获得的泥浆最终采用压滤方式降水固化。专利CN211160702U公开了一种土压盾构渣土筛分设备，设备由上到下依次设置为初筛网、细筛网、精筛网和离心机，设备主要功能是实现渣土的高效筛分和泥浆的脱水。

但现有技术结构过于复杂，而且功能单一，不能连续化流水作业进行筛分和固化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现盾构渣土粗颗粒－泥浆分离、匀化、固化搅拌连续化流水作业，设备占地空间小、自动化程度高的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，包括支撑架、筛分分离模块、收集搅拌模块和固化剂添加匀化模块；

所述筛分分离模块包括方孔筛、横向振动电机、纵向振动电机和一根以上的喷淋管；所述方孔筛的四个拐角分别通过弹簧连接在所述支撑架上，所述横向振动电机和所述纵向振动电机分别固定在所述支撑架上，且所述横向振动电机和所述纵向振动电机的输出轴分别与所述方孔筛的宽边一侧和长边一侧连接，一根以上的所述喷淋管安装在所述支撑架上并位于所述方孔筛的上方；

所述收集搅拌模块包括收集箱和安装在所述收集箱内的平卧搅拌装置，所述收集箱安装在所述支撑架上并位于所述方孔筛的下方；

所述固化剂添加匀化模块包括泥浆泵、输送管和固化剂自动计量添加装置，所述泥浆泵的进泥口与所述收集箱连通，所述泥浆泵的出泥口与所述输送管的进泥口连通，所述输送管的进泥口端设有固化剂添加口，所述固化剂添加口与所述固化剂自动计量添加装置连通，所述输送管内安装有多个隔条。

进一步地，所述方孔筛设计成沿长度方向相对水平面倾斜10～20度，所述方孔筛的较高的一端为进料端、较低的一端为出料端。

进一步地，所述方孔筛的底部安装有锥状收料斗，所述锥状收料斗的底部位于所述收集箱的中心上方。

进一步地，共设置两根所述喷淋管，两根所述喷淋管沿着所述方孔筛的宽度方向布设，两个所述喷淋管的底部均间隔安装有多个喷头。

进一步地，共设置两个所述平卧搅拌装置，所述收集箱的底壁由两个弧形底板组成，两个所述平卧搅拌装置分别位于两个所述弧形底板的正上方，两个所述平卧搅拌装置运转时转向均为向所述收集箱内侧旋转。

进一步地，两个所述弧形底板均呈相对水平面坡度为5％的倾斜设计，两个所述弧形底板的较低的一端分别连接有出泥管，所述出泥管与所述泥浆泵的进泥口连通。

进一步地，多个所述隔条沿着所述输送管的长度方向上下间隔交错固定在所述输送管的内壁上，所述输送管呈相对水平面坡度为5％～10％的倾斜设计，所述输送管的较低的一端作为进泥口与所述泥浆泵的出泥口连通。

进一步地，还包括固化剂暂储罐，所述固化剂自动计量添加装置的进料口与所述固化剂暂储罐连通，所述固化剂自动计量添加装置的出料口与所述固化剂添加口连通。

进一步地，还包括消泡剂暂储罐和消泡剂自动计量添加装置，所述消泡剂自动计量添加装置的进料口与所述消泡剂暂储罐连通，所述消泡剂自动计量添加装置的出料口与所述喷淋管连通。

进一步地，所述平卧搅拌装置包括转动安装在所述收集箱内的搅拌轴和固定在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述收集箱的外壁上相应所述搅拌轴的位置处安装有用于带动所述搅拌轴转动的搅拌电机。

本发明还提供一种基于上述集成***实施的同步砂浆的制备方法，其所述同步砂浆按重量份，包括以下原料：盾构渣土浆液40～60份、消泡剂0.02～0.07份、增粘剂0.5～1份、抑泡剂0.03～0.05份、快膨化型膨润土2～6份、水泥5～15份、粉煤灰5～15份、中细砂10～20份、吸附牺牲剂0.02～0.05份、早强剂0.2～0.5份、水3～10份，制备方法包括以下步骤：

(1)盾构排出的渣土在预拌池中搅拌均匀形成待筛分渣土，然后将待筛分渣土输送至集成***的方孔筛上进行筛分，筛分时按比例同步均匀喷淋消泡剂溶液，筛底物即为待使用的含有消泡剂的盾构渣土浆液；

(2)步骤(1)获得的盾构渣土浆液排入集成***的收集箱，持续搅拌，保持箱内盾构渣土浆液均匀不分层；

(3)通过固化剂添加匀化模块将收集箱中的盾构渣土浆液送至强制式搅拌设备，同时按比例加入抑泡剂、增粘剂和快膨化型膨润土，获得预处理的渣土浆液混合液，混合液集中静置时间不少于0.5h；

(4)采用强制式搅拌设备，先按比例称取水泥、粉煤灰、中细砂、吸附牺牲剂和早强剂，匀混搅拌15s，然后再投入步骤(3)获得的混合液和水，搅拌120s，得到所述采用盾构渣土浆液制备的同步砂浆。

进一步地，所述盾构渣土浆液为硬岩类地质盾构渣土经2.36mm方孔筛筛分的筛底物，含水量不低于50％。自身含水量不足时，可以另外添加水。

进一步地，所述消泡剂为聚醚型消泡剂，溶液质量浓度为万分之三至千分之一。

进一步地，所述增粘剂为羧甲基淀粉钠和黄原胶按照质量比1：1的比例混合的混合物，羧甲基淀粉钠的2％水溶液粘度(25℃)不低于500mPa·s，黄原胶的1％水溶液粘度(25℃)不低于600mPa·s。

进一步地，所述抑泡剂为醇类抑泡剂，溶液质量浓度为千分之一至千分之五。

进一步地，所述快膨化型膨润土为MgO改性钠基膨润土，MgO在MgO改性钠基膨润土中的含量为0.3％，MgO改性钠基膨润土的0.5h粘度计600r/min读数不低于30，制备方法为：将钠基膨润土和MgO加入到水溶液中，搅拌处理形成悬浊液，向该悬浊液中加入尿素溶液，搅拌处理后，进行静置、过滤、研磨、450℃煅烧30min处理。

进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥中的一种，强度等级不低于42.5；所述粉煤灰为Ⅰ或Ⅱ级粉煤灰；所述中细砂为河砂、机制砂中的一种。

进一步地，所述吸附牺牲剂为二膦酸、三膦酸、四膦酸和五膦酸中的任意一种或两种以上的按任意比例混合的混合物。

进一步地，所述早强剂为甲酸钙、碳酸钠和石膏中的任意一种或两种以上的按任意比例混合的混合物。

本发明同步砂浆的制备方法将重点解决土压平衡盾构渣土中泡沫剂起泡和凝结时间负面影响技术难题，辅助合理的技术手段提升同步砂浆的工作性能稳定性和抗水侵蚀性能，提供土压平衡盾构渣土浆液制备同步砂浆的科学技术方案，主要技术原理为：

(1)硬岩类地质采用土压平衡盾构方法施工，盾构过程刀盘会与掌子面土层摩擦产生大量的连续级配的细颗粒，采用2.36mm方孔筛筛分获得的盾构渣土浆液中，细颗粒的含量为50％～70％。其中，20％左右的颗粒粒径低于100目，颗粒细度与粉煤灰相近，可代替部分粉煤灰作为同步砂浆的填充颗粒；剩余较粗粒径颗粒粒径分布与中细砂相似，可代替中细砂作为同步砂浆的堆积骨架。而将盾构渣土浆液的颗粒粒径控制在2.36mm以下，是为降低同步砂浆施工过程中的堵管风险。

(2)本发明采用的聚醚型消泡剂可有效消除阴离子型泡沫剂产生的气泡(国内盾构泡沫剂发泡组分多为阴离子型表面活性剂)，盾构渣土筛分过程均匀喷射消泡剂，可有效消除渣土扰动产生的气泡，保证之前过程产生的气泡获得较好的消除；同时，在混合液制备过程添加抑泡剂可有效抑制机械搅拌气泡的产生。通过先消泡和再抑泡技术手段的分阶段使用，有效地降低了盾构渣土浆液后续使用过程气泡的含量，较好地解决了盾构渣土泡沫剂含量大导致的机械搅拌极易气泡技术问题。

(3)阴离子表面活性剂分子极易在水泥颗粒表面吸附，延缓水泥水化，导致同步砂浆凝结时间过长，降低同步砂浆抗水侵蚀性能，本发明利用吸附牺牲剂在水泥颗粒表面产生竞争性吸附的基本原理，降低表面活性剂在水泥颗粒表面的吸附量，减小了泡沫剂的缓凝效应。进一步地，添加适量的早强组分，可更为精确控制同步砂浆的凝结时间，使其工作时间满足施工要求，且可具备较好的抗水侵蚀性能。

(4)选用快膨化型膨润土是因充分考虑施工现场现实条件，盾构施工场地均很狭小，无多余空间配置大量膨化池，要求膨润土具备快速膨化效应，最大限度实现同步砂浆的即拌即用。

(5)采用羧甲基淀粉钠和黄原胶复合增粘体系，首先，是因羧甲基淀粉钠和黄原胶溶胀增粘过程引气量较小，可保证同步砂浆的密实充盈；其次，羧甲基淀粉钠具备早期快速溶胀稳定体系的功效，使极不稳定的盾构渣土浆液体系快速稳定匀化，保证同步砂浆质量的均一性和工作性能的稳定性；再有，黄原胶溶胀后获得增粘体系具备一定的触变特性，使注入管片***空隙的同步砂浆具有快速失去流动性惰化的特性，显著增强其凝结硬化前的抗水侵蚀性能。

(6)同步砂浆制备步骤中较早的将盾构渣土浆液和增粘剂混合是为使渣土浆液体系更为均匀，保证同步砂浆的制备质量；混合液静置0.5h是为实现膨润土的充分膨化，发挥其胶体效应。

本发明的集成***有益效果体现在：

(1)本发明为配合渣土筛分分离和泥浆固化工艺，提供了一套集成化***，实现了盾构渣土粗颗粒－泥浆分离、匀化、固化搅拌连续化流水作业，分离后的高浓度泥浆快速集中匀化后，通过自动化固化剂添加装置在输送管道内加入固化剂，借助管道内部隔条形成的扰流作用，在输送管道内完成固化剂和泥浆的混匀，相较于传统处理方式，不需设置泥浆匀化池和固化搅拌池，且不需设置大型的泥浆固化剂匀化设备，设备占地空间小、自动化程度高，克服了地铁盾构施工场地空间小的现况制约，为盾构渣土高效环保处理提供了设备支撑。

(2)本发明为渣土筛分分离和泥浆固化工艺提供了设备支撑，将有助于推动盾构渣土直接固化工艺的推广应用，推动盾构渣土的高效资源化利用。

(3)本发明提出了固化剂和泥浆管道内匀化的设备设置形式，解决了传统混合搅拌设备和机械脱水设备占地空间大，设备运行成本高等难题，有效地降低了渣土处理设备投入和处理成本，有助于实现盾构渣土的经济化环保处理。

本发明同步砂浆的制备方法的有益效果体现在：

(1)通过复合式的消泡、抑泡，以及竞争性吸附等技术手段，解决了泡沫剂起泡和缓凝影响，使盾构渣土浆液可作为同步砂浆的主要成分，同一标段在施工场内制备同步砂浆即可消耗约1/3体量的盾构渣土浆液，减少了渣土脱水处理和外运量，为最难处理的浆体渣土提供了有效的资源化途径，环保益显著。

(2)将盾构渣土浆液直接作为同步砂浆的主要成分，本发明提供技术方案可操作性强，投入设备简单，所需场地少，相较于机械脱水处理模式，显著降低了盾构渣土浆液处理成本，经济合理，可推广性强。

(3)盾构渣土浆液的再利用，减少了中细砂的使用，避免了天然砂石资源的开采利用。

(4)制备出的同步砂浆具有凝结时间适中、抗水侵蚀性能良好、工作性能稳定和经济成本合理等特点，为其工程推广应用奠定了良好基础。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明一实施例方孔筛和锥状收料斗的结构示意图。

图3是本发明一实施例中收集箱的剖示图。

图4是本发明一实施例中输送管的剖示图。

附图中各部件的标记为：

1支撑架；

2筛分分离模块、21方孔筛、22横向振动电机、23纵向振动电机、24喷淋管、25喷头、26弹簧、27锥状收料斗、28消泡剂暂储罐、29消泡剂自动计量添加装置；

3收集搅拌模块、31收集箱、32搅拌轴、33搅拌叶、34搅拌电机、311弧形底板、312出泥管；

4固化剂添加匀化模块、41泥浆泵、42输送管、43隔条、44固化剂添加口、45固化剂暂储罐、46固化剂自动计量添加装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1至图4。

本发明盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，包括支撑架1、筛分分离模块2、收集搅拌模块3和固化剂添加匀化模块4；

所述筛分分离模块2包括方孔筛21、横向振动电机22、纵向振动电机23和一根以上的喷淋管24；所述方孔筛21的四个拐角分别通过弹簧26连接在所述支撑架1上，所述横向振动电机22和所述纵向振动电机23分别固定在所述支撑架1上，且所述横向振动电机22和所述纵向振动电机23的输出轴分别与所述方孔筛21的宽边一侧和长边一侧连接，一根以上的所述喷淋管24安装在所述支撑架1上并位于所述方孔筛21的上方；

所述收集搅拌模块3包括收集箱31和安装在所述收集箱31内的平卧搅拌装置，所述收集箱31安装在所述支撑架1上并位于所述方孔筛21的下方；

所述固化剂添加匀化模块4包括泥浆泵41、输送管42和固化剂自动计量添加装置46，所述泥浆泵41的进泥口与所述收集箱31连通，所述泥浆泵41的出泥口与所述输送管42的进泥口连通，所述输送管42的进泥口端设有固化剂添加口44，所述固化剂添加口44与所述固化剂自动计量添加装置46连通，所述输送管42内安装有多个隔条43。

使用时，将盾构渣土渣浆倒入方孔筛中，横向振动电机和纵向振动电机分别从横向和纵向交替带动方孔筛晃动，使方孔筛筛分盾构渣土渣浆，实现粗颗粒与泥浆的分离，同时通过喷淋管向方孔筛内喷洒消泡剂溶液，以消除泥浆中的泡沫，筛出的泥浆直接落入下方的收集箱内，并在平卧搅拌装置的搅拌作用下快速集中匀化，最后泥浆通过泥浆泵排入输送管内，在经由固化剂自动计量添加装置向输送管内加入固化剂，借助输送管内的隔条形成的扰流作用，在输送管内完成固化剂和泥浆的混匀。

当然，固化剂添加匀化模块不仅仅可以用来添加固化剂，也可以用来添加其他物料。

在一实施例中，还包括固化剂暂储罐45，所述固化剂自动计量添加装置46的进料口与所述固化剂暂储罐45连通，所述固化剂自动计量添加装置46的出料口与所述固化剂添加口44连通。这样设计，可以将固化剂存入固化剂暂储罐内，能够满足一定时间的用量，实用性更好。具体实施中，可在输送管的上部距进泥端0.5m处设置固化剂添加口，尽可能增加固化剂的流动距离，提高混合效果。

在一实施例中，多个所述隔条43沿着所述输送管42的长度方向上下间隔交错固定在所述输送管42的内壁上。这样设计，固化剂和泥浆在输送管内的扰流方向交错改变，匀化效果更好。

在一实施例中，所述输送管42呈相对水平面坡度为5％～10％的倾斜设计，所述输送管42的较低的一端作为进泥口与所述泥浆泵41的出泥口连通。这样设计，固化剂和泥浆在输送管内爬坡运送，在自身重力作用下，具有向后运动的趋势，固化剂和泥浆能够向更多方向分散，进一步增加扰流效果。

一般情况下，输送管总长度为3m，材质为钢管，内径为15cm，呈直线型布置，距进泥端1m位置设置第一道隔条，然后每间隔0.5m上下交错设置四道隔条，隔条高度为2cm，能够满足泥浆和固化剂充分混合。当然，实践中，也可以根据需要对上述数值进行调整。

在一实施例中，所述方孔筛21设计成沿长度方向相对水平面倾斜10～20度，所述方孔筛21的较高的一端为进料端、较低的一端为出料端。这样设计，物料沿长度方向筛除，原料能够逐步铺设于筛面，筛分效果更好。

在一实施例中，所述方孔筛21的底部安装有锥状收料斗27，所述锥状收料斗27的底部位于所述收集箱31的中心上方。锥状收料斗用于将泥浆集中排入收集箱，避免撒漏，实用性更好。

一般情况下，选用2.36mm方孔筛，方孔筛尺寸为长度2.5m×宽度1.5m，物料沿长度方向筛除，能够满足盾构渣土渣浆的筛分。收集箱的上部边缘平面距锥状收料斗下缘间距为20cm，能够满足排泥需求。当然，实践中，也可以根据需要对上述数值进行调整。

在一实施例中，共设置两根所述喷淋管24，两根所述喷淋管24沿着所述方孔筛21的宽度方向布设，两个所述喷淋管24的底部均间隔安装有多个喷头25。这样设计，能够更均匀地将消泡剂溶液喷入方孔筛内。

优选地，其中一根所述喷淋管24设置在距进料端10cm，另一根所述喷淋管24设置在距进料端50cm处。这样设计，能够先后两次向盾构渣土渣浆中喷入消泡剂，保证消泡剂与泥浆混匀。

在一实施例中，还包括消泡剂暂储罐28和消泡剂自动计量添加装置29，所述消泡剂自动计量添加装置29的进料口与所述消泡剂暂储罐28连通，所述消泡剂自动计量添加装置29的出料口与所述喷淋管24连通。这样设计，可以将固化剂存入固化剂暂储罐内，再由消泡剂自动计量添加装置送入喷淋管中，能够满足一定时间的用量，实用性更好。

一般情况下，所述喷淋管24与所述方孔筛21的筛面垂直距离为15～30cm，可以满足使用需求。

在一实施例中，共设置两个所述平卧搅拌装置，所述收集箱31的底壁由两个弧形底板311组成，两个所述平卧搅拌装置分别位于两个所述弧形底板311的正上方，两个所述平卧搅拌装置运转时转向均为向所述收集箱31内侧旋转。这样设计，两个弧形底板形成两个凹陷区，两个平卧搅拌装置在搅拌时，不仅能够实现两个凹陷区内泥浆的混合，还能够将泥浆不断的拨入对方的区域，增加混合效果。

在一实施例中，所述平卧搅拌装置包括转动安装在所述收集箱31内的搅拌轴32和固定在所述搅拌轴32上的搅拌叶33，所述收集箱31的外壁上相应所述搅拌轴32的位置处安装有用于带动所述搅拌轴32转动的搅拌电机34。这种设计，结构简单，容易实施，搅拌效果可靠。

一般情况下，搅拌叶下边缘与圆弧底间距为3mm。能够尽可能地带起泥浆，提高搅拌效果。

在一实施例中，两个所述弧形底板311均呈相对水平面坡度为5％的倾斜设计，两个所述弧形底板311的较低的一端分别连接有出泥管312，所述出泥管312与所述泥浆泵41的进泥口连通。这样设计，能够引导泥浆从出泥管排出进入泥浆泵，当然这个坡度不能太高，否则会是泥浆倾倒在收集箱的一侧，影响搅拌效果。

具体实施中，泥浆泵可以选用活塞式泥浆泵，消泡剂自动计量添加装置和固化剂自动计量添加装置可以选用计量泵，支撑架设计呈长方体框架结构。

本发明为配合渣土筛分分离和泥浆固化工艺而进行的专项设备设计，针对盾构施工现场场地小和单日出土量大等现实情况，将连续化、自动化生产作业作为设备设计基本原则，重点解决了设备小型化和流水化运作等技术问题。给出盾构渣土粗颗粒－泥浆分离、匀化、固化搅拌连续化流水作业集成装置。

为了便于理解本发明同步砂浆的制备方法中各原料对材料性能的影响，下面提供本发明的6个实施例与5个对比例进行效果对比，各实施例和各对比例的配方如表1所示，其中，在广州地铁7号线某标段开展实施例实验，盾构渣土浆液为硬岩类地质盾构渣土经2.36mm方孔筛筛分的筛底物，含水量为50％；消泡剂为聚醚型消泡剂，溶液质量浓度为万分之三；抑泡剂为醇类抑泡剂，溶液质量浓度为千分之一；增粘剂为羧甲基淀粉钠和黄原胶中按照质量比例1：1的混合物，羧甲基淀粉钠的2％水溶液粘度(25℃)为600mPa·s，黄原胶的1％水溶液粘度(25℃)为650mPa·s；快膨化型膨润土为MgO改性钠基膨润土，MgO在MgO改性钠基膨润土中的含量为0.3％，MgO改性钠基膨润土的0.5h粘度计600r/min读数不低于30，制备方法为：将钠基膨润土和MgO加入到水溶液中，搅拌处理形成悬浊液，向该悬浊液中加入尿素溶液，搅拌处理后，进行静置、过滤、研磨、450℃煅烧30min处理；水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级42.5；粉煤灰为Ⅱ级；中细砂为河砂；吸附牺牲剂为三膦酸；早强剂为甲酸钙；

制备方法相同(对比例中，若原料没有则不添加，步骤仍旧操作)，具体如下：

(1)盾构排出的渣土在预拌池中采用挖机搅拌均匀形成待筛分渣土，然后采用螺旋输送或挖机翻倒的方式将待筛分渣土输送至集成***的方孔筛(2.36mm)上进行筛分，筛分时按照比例在渣土表面同步均匀喷淋质量浓度为万分之三之至千分之一的消泡剂溶液，筛底物即为待使用的盾构渣土浆液；

(2)步骤(1)获得的盾构渣土浆液排入集成***的收集箱，持续搅拌，保持箱内盾构渣土浆液均匀不分层；

(3)通过固化剂添加匀化模块将收集箱中的盾构渣土浆液送至强制式搅拌设备，同时按比例加入抑泡剂、增粘剂和快膨化型膨润土，获得预处理的渣土浆液混合液，混合液集中静置时间0.5h；

(4)采用强制式搅拌设备，先按比例称取水泥、粉煤灰、中细砂、吸附牺牲剂和早强剂，匀混搅拌15s，然后再投入步骤(3)获得的混合液和水，搅拌120s，得到所述采用盾构渣土浆液制备的同步砂浆。

表1实施例和对比例的组成(单位：重量份)

实施例1－6和对比例1－5土压平衡盾构渣土浆液制备的同步砂浆的性能测试结果如表2所示：

表2实施例和对比例的性能测试结果

表2备注说明：1、盾构同步砂浆适用稠度范围为不大于140mm；2、盾构同步砂浆适宜的初凝时间为6～12h；3、同步砂浆抗水侵蚀通常采用30min滤失量表征，以不大于15mL为宜；4、盾构同步砂浆结石率通常以不低于95％为宜；5、盾构同步砂浆硬化后的抗压强度通常以不低于2.5MPa为宜。

从以上可以看出，实施例1－6为采用本发明获得的同步砂浆，其各项性能均满足同步砂浆基本使用要求，而各对比例中同步砂浆某些性能并未达到使用基本要求，本技术方案提供的同步砂浆已在广州地铁7号线和贵阳地铁3号线等盾构施工工程中获得成功应用。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：包括支撑架(1)、筛分分离模块(2)、收集搅拌模块(3)和固化剂添加匀化模块(4)；

所述筛分分离模块(2)包括方孔筛(21)、横向振动电机(22)、纵向振动电机(23)和一根以上的喷淋管(24)；所述方孔筛(21)的四个拐角分别通过弹簧(26)连接在所述支撑架(1)上，所述横向振动电机(22)和所述纵向振动电机(23)分别固定在所述支撑架(1)上，且所述横向振动电机(22)和所述纵向振动电机(23)的输出轴分别与所述方孔筛(21)的宽边一侧和长边一侧连接，一根以上的所述喷淋管(24)安装在所述支撑架(1)上并位于所述方孔筛(21)的上方；

所述收集搅拌模块(3)包括收集箱(31)和安装在所述收集箱(31)内的平卧搅拌装置，所述收集箱(31)安装在所述支撑架(1)上并位于所述方孔筛(21)的下方；

所述固化剂添加匀化模块(4)包括泥浆泵(41)、输送管(42)和固化剂自动计量添加装置(46)，所述泥浆泵(41)的进泥口与所述收集箱(31)连通，所述泥浆泵(41)的出泥口与所述输送管(42)的进泥口连通，所述输送管(42)的进泥口端设有固化剂添加口(44)，所述固化剂添加口(44)与所述固化剂自动计量添加装置(46)连通，所述输送管(42)内安装有多个隔条(43)。

2.如权利要求1所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：所述方孔筛(21)设计成沿长度方向相对水平面倾斜10～20度，所述方孔筛(21)的较高的一端为进料端、较低的一端为出料端。

3.如权利要求1或2所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：共设置两根所述喷淋管(24)，两根所述喷淋管(24)沿着所述方孔筛(21)的宽度方向布设，两个所述喷淋管(24)的底部均间隔安装有多个喷头(25)。

4.如权利要求1或2所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：共设置两个所述平卧搅拌装置，所述收集箱(31)的底壁由两个弧形底板(311)组成，两个所述平卧搅拌装置分别位于两个所述弧形底板(311)的正上方，两个所述平卧搅拌装置运转时转向均为向所述收集箱(31)内侧旋转。

5.如权利要求4所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：两个所述弧形底板(311)均呈相对水平面坡度为5％的倾斜设计，两个所述弧形底板(311)的较低的一端分别连接有出泥管(312)，所述出泥管(312)与所述泥浆泵(41)的进泥口连通。

6.如权利要求1或2所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：多个所述隔条(43)沿着所述输送管(42)的长度方向上下间隔交错固定在所述输送管(42)的内壁上，所述输送管(42)呈相对水平面坡度为5％～10％的倾斜设计，所述输送管(42)的较低的一端作为进泥口与所述泥浆泵(41)的出泥口连通。

7.如权利要求1或2所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：还包括固化剂暂储罐(45)，所述固化剂自动计量添加装置(46)的进料口与所述固化剂暂储罐(45)连通，所述固化剂自动计量添加装置(46)的出料口与所述固化剂添加口(44)连通。

8.如权利要求1或2所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：还包括消泡剂暂储罐(28)和消泡剂自动计量添加装置(29)，所述消泡剂自动计量添加装置(29)的进料口与所述消泡剂暂储罐(28)连通，所述消泡剂自动计量添加装置(29)的出料口与所述喷淋管(24)连通。

9.如权利要求1或2所述的盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成***，其特征在于：所述平卧搅拌装置包括转动安装在所述收集箱(31)内的搅拌轴(32)和固定在所述搅拌轴(32)上的搅拌叶(33)，所述收集箱(31)的外壁上相应所述搅拌轴(32)的位置处安装有用于带动所述搅拌轴(32)转动的搅拌电机(34)。

10.一种基于如权利要求1至9中任一项所述的集成***实施的同步砂浆的制备方法，其特征在于：所述同步砂浆按重量份，包括以下原料：盾构渣土浆液40～60份、消泡剂0.02～0.07份、增粘剂0.5～1份、抑泡剂0.03～0.05份、快膨化型膨润土2～6份、水泥5～15份、粉煤灰5～15份、中细砂10～20份、吸附牺牲剂0.02～0.05份、早强剂0.2～0.5份、水3～10份，制备方法包括以下步骤：

(1)盾构排出的渣土在预拌池中搅拌均匀形成待筛分渣土，然后将待筛分渣土输送至集成***的方孔筛上进行筛分，筛分时按比例同步均匀喷淋消泡剂溶液，筛底物即为待使用的含有消泡剂的盾构渣土浆液；

(2)步骤(1)获得的盾构渣土浆液排入集成***的收集箱，持续搅拌，保持箱内盾构渣土浆液均匀不分层；

(3)通过固化剂添加匀化模块将收集箱中的盾构渣土浆液送至强制式搅拌设备，同时按比例加入抑泡剂、增粘剂和快膨化型膨润土，获得预处理的渣土浆液混合液，混合液集中静置时间不少于0.5h；

(4)采用强制式搅拌设备，先按比例称取水泥、粉煤灰、中细砂、吸附牺牲剂和早强剂，匀混搅拌15s，然后再投入步骤(3)获得的混合液和水，搅拌120s，得到所述采用盾构渣土浆液制备的同步砂浆。

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