CN114853304A - 一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，包括泥水分离***、制调浆***和废浆处理***；泥水分离***与制调浆***连接，制调浆***与废浆处理***连接；泥水分离***用于将泥浆中的水渣分离，并排出渣土；制调浆***用于调制新的泥浆，并与回收分离后的泥浆一起用于循环利用；废浆处理***用于将废弃泥浆中的水分进一步分离，并将清水返回制调浆***，泥渣排出。能够根据复杂地理环境下的不同地质状况，有针对性的切换不同的工作模式，从而提高***的处理效率，降低***的能耗，充分利用资源。
Description
技术领域
本发明涉及盾构泥浆处理领域，特别是一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***。
背景技术
在盾构工程中，施工时会产生大量的污浆，需要进行分离处理，中国专利文献CN207002551U记载了一种盾构工程施工的泥浆处理***，CN112250274A记载了一种将盾构废浆进行固液分离的泥浆处理***及其方法，采用预筛~一级旋流分离~二级旋流分离~脱水筛的处理路线。在砂卵石地层时，该方案的处理效率较高。但是，隧道盾构工程中，经常会碰到复杂地理环境，例如地下掘进断面上的复合地层，既有淤泥质粉质粘土，同时还含有粉细砂、中粗砂或风化岩等地质状况。在圆砾土层，上述的方案处理效率较低，导致整个***能耗较高。而在黏土、淤泥等细微颗粒较多的地层，筛分效率大大降低，脱水筛透筛量大，导致整个泥浆分离站分离效率低下,废浆量增大，废浆处理能力无法匹配盾构机推进的速度而导致停机，进而影响工程进度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，能够方便地根据不同的地质条件采用不同的处理方案，从而提高整个***的处理效率。优选的方案中，还能够降低***的整体能耗。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，包括泥水分离***、制调浆***和废浆处理***；
泥水分离***与制调浆***连接，制调浆***与废浆处理***连接；
泥水分离***用于将泥浆中的水渣分离，并排出渣土；
制调浆***用于调制新的泥浆，并与回收分离后的泥浆一起用于循环利用；
废浆处理***用于将废弃泥浆中的水分进一步分离，并将清水返回制调浆***，泥渣排出。
优选的方案中，在泥水分离***的入口设有第一在线粘度计，根据第一在线粘度计反馈的数据，将泥渣分别输送至大泥团处理装置或预筛，大泥团处理装置的栅格尺寸大于预筛的栅格尺寸。
优选的方案中，在大泥团处理装置的大泥团筛框的筛面设有往复运动的刮板装置。
优选的方案中，泥水分离***的结构为，预筛与一级旋流装置连接，或者预筛与一级旋流装置和二级旋流装置同时连接，一级旋流装置和二级旋流装置的溢流出口与制调浆***的循环池连接；
二级旋流装置的底流出口通过管路切换与固化设备或脱水筛连接，或者一级旋流装置和二级旋流装置的底流出口通过管路切换与固化设备或脱水筛连接；
在二级旋流装置的底流出口设有第二在线密度计，在脱水筛的筛底设有筛底流量检测计，根据第二在线密度计和脱水筛的筛底流量检测计的检测参数，切换固化设备或脱水筛，其中浓度较低且透筛底流量大的泥浆进入到固化设备与固化剂混合后固化排出；脱水筛脱水后进入储浆槽；二级旋流装置的分离后泥浆送入循环池；
固化设备或脱水筛排出渣土。
在一级旋流装置的底流出口设有第一在线密度计，通过一级旋流装置的一级旋流底流管径调节装置和一级负压调节装置实现一级旋流装置通流截面的在线调节进而调节底流浓度；
在二级旋流装置的底流出口设有第二在线密度计，通过二级旋流装置的二级旋流底流管径调节装置和二级负压调节装置实现二级旋流装置通流截面的在线调节进而调节底流浓度，以避免脱水筛出料溢出。
优选的方案中，预筛通过第一流量传感器与一级旋流装置连接，通过第一流量传感器反馈的数据，控制一级旋流装置的进浆量和自动启闭一级旋流装置的进浆口阀门，在预筛与一级旋流供浆泵之间设有储浆槽，第一流量传感器设置在一级旋流供浆泵出口之后。
优选的方案中，一级旋流装置和二级旋流装置的溢流出口与制调浆***的循环池连接；
在制调浆***还设有制浆池，制浆机和清水池与制浆池连接；
还设有清水池，清水池与制浆池连接，清水池还与废浆处理***的离心机或压滤机连接。
优选的方案中，在循环池设有第三在线密度计；
循环池与清水池连接，根据第三在线密度计反馈的数据，向循环池内补充清水或制浆池的配制泥浆。
优选的方案中，在循环池设有第二在线粘度计，循环池与CMC加入装置连接，根据第二在线粘度计反馈的数据，向循环池内补充CMC。
优选的方案中，在循环池设有第三在线密度计，循环池通过管路与废浆处理***的离心机连接，以在线降低循环池内泥浆的比重。
优选的方案中，在废浆处理***设有废浆池，废浆池与絮凝剂添加装置连接；
循环池与离心机或压滤机连接；
在离心机的入口设有第四在线密度计，根据第四在线密度计反馈的数据，向废浆池添加絮凝剂；离心机切换在线工作模式和离线工作模式。
本发明提供了一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，通过采用上述的方案，能够根据复杂地理环境下的不同地质状况，有针对性的切换不同的工作模式，从而提高***的处理效率，降低***的能耗，充分利用资源。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图中：泥水分离***1，大泥团处理装置101，预筛102，一级旋流装置103，一级旋流底流管径调节装置1031，一级负压调节装置1032，二级旋流装置104，固化设备105，脱水筛106，第一自动阀107，第二自动阀108，旁通管109，一级溢流阀110，二级溢流阀111，一级旋流供浆泵112，储浆槽113，底流混合阀114，溢流槽115，制调浆***2，循环池201，制浆池202，制浆机203，清水池204，CMC加入装置205，废浆处理***3，离心机301，废浆池302，压滤机303，絮凝剂添加装置304，第一在线粘度计4，称重皮带5，第一流量传感器6，第一在线密度计7，第二在线密度计8，筛底流量传感器9，液位计10，第二在线粘度计11，第三在线密度计12，第四在线密度计13, 盾构环流14。
具体实施方式
实施例1：
如图1、2中，一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，包括泥水分离***1、制调浆***2和废浆处理***3；
泥水分离***1与制调浆***2连接，制调浆***2与废浆处理***3连接；
泥水分离***1用于将泥浆中的水渣分离，并排出渣土；
制调浆***2用于调制新的泥浆，并与回收分离后的泥浆一起用于循环利用；
废浆处理***3用于将废弃泥浆中的水分进一步分离，并将清水返回制调浆***2，泥渣排出。由此结构，能够将盾构环流14排出的泥浆进行分离处理，并回收部分泥浆和清水，用于生产，而分离的渣土则能够以固体的方式进行运输。
优选的方案如图1~2中，在泥水分离***1的入口设有第一在线粘度计4，根据第一在线粘度计4反馈的数据，将泥渣分别输送至大泥团处理装置101或预筛102，大泥团处理装置101的栅格尺寸大于预筛102的栅格尺寸。在勘测完成后，将隧道的纵断面图预设在泥浆控制***中，根据不同进深所对应的地质状况，当位于粘度较高的地质状况下，即循环管路中出现超过50mm的泥团且泥浆的漏斗粘度超过25s时，通过第一自动阀107和第二自动阀108的切换，使大泥团处理装置101进行工作，同时自动启动筛面冲洗装置，优选的，大泥团处理装置101与预筛102连接，从而提高预筛102的处理效率，大幅提高泥水处理设备对地层的适配能力。而当粘度较低，循环管路中颗粒小于50mm且泥浆的漏斗粘度小于25s时，通过第一自动阀107和第二自动阀108的切换直接进预筛102处理。优选的方案中，在大泥团处理装置101的大泥团筛框的筛面设有往复运动的刮板装置。颗粒粒径大于50mm的泥团从大泥团处理装置101排出作为弃渣。优选的，大泥团筛框的格栅横截面采用倒梯形，顶部较宽、底部较窄，格栅横截面朝向运动方向的一侧为斜面，另一侧为竖直面。由此结构，配合筛面冲洗装置，能够避免筛面堵塞。刮板装置为沿着主动轮和从动轮旋转的链条，链条上设有多个刮板，刮板的根部向着运动方向倾斜，以提高过筛效率。颗粒粒径在3~50mm的大颗粒或泥团从预筛102排出作为弃渣。
优选的方案如图1、2中，在泥水分离***1中，预筛102与一级旋流装置103连接，或者预筛102与一级旋流装置103和二级旋流装置104同时连接，一级旋流装置103和二级旋流装置104的溢流出口与制调浆***2的循环池201连接；
二级旋流装置104的底流出口通过管路切换与固化设备105或脱水筛106连接，或者一级旋流装置103和二级旋流装置104的底流出口通过管路切换与固化设备105或脱水筛106连接；
固化设备105或脱水筛106排出渣土。
在二级旋流装置104的底流出口设有第二在线密度计8，在脱水筛106的筛底设有筛底流量检测计15，根据第二在线密度计8和脱水筛的筛底流量检测计15的检测参数，切换固化设备105或脱水筛106，其中浓度较低且透筛底流量大的泥浆进入到固化设备105与固化剂混合后固化排出。脱水筛106脱水后进入储浆槽113。二级旋流装置104的分离后泥浆送入循环池201。透筛底流量大导致泥浆集中在储浆槽113内，而旋流装置的处理能力不足，从而影响整个***的处理效率，通过将部分泥浆固化排出的方式，使整个***处于最佳工作负载状态下，从而确保整个泥浆处理***的效率。
优选的方案如图2中，在一级旋流装置103的底流出口设有第一在线密度计7，例如俄罗斯伊科菲斯品牌Na22环保豁免型放射性密度计，通过一级旋流装置103的一级旋流底流管径调节装置1031和一级负压调节装置1032实现一级旋流装置103通流截面的在线调节进而调节底流浓度；
在二级旋流装置104的底流出口设有第二在线密度计8，通过二级旋流装置104的二级旋流底流管径调节装置1041和二级负压调节装置1042实现二级旋流装置104通流截面的在线调节进而调节底流浓度，以避免脱水筛106出料溢出。
优选的，方案如图1、2中，预筛102通过第一流量传感器6与一级旋流装置103连接，通过第一流量传感器6反馈的数据，控制一级旋流装置103的进浆量和自动启闭一级旋流装置103的进浆口阀门，在预筛102与一级旋流供浆泵103之间设有储浆槽113，第一流量传感器6设置在一级旋流供浆泵112出口之后。
优选的方案如图1中，一级旋流装置103和二级旋流装置104的溢流出口与制调浆***2的循环池201连接；
在制调浆***2还设有制浆池202，制浆机203和清水池204与制浆池202连接；
还设有清水池204，清水池204与制浆池202连接，清水池204还与废浆处理***3的离心机301或压滤机303连接。
优选的方案如图1中，在循环池201设有第三在线密度计12；
循环池201与清水池204连接，根据第三在线密度计12反馈的数据，向循环池201内补充清水或制浆池202的配制泥浆。第三在线密度计12的设定上线阀值为1.2g/cm3,如果比重超过1.2g/cm3，自动启动清水泵往循环池201加入清水，直到达到第三在线密度计12设定阈值，如果比重小于1.2g/cm3，自动启动补浆泵往调浆池加入制浆池202的配制泥浆，即膨润土新浆，直到达到第三在线密度计12设定阀值；
优选的方案如图1中，在循环池201设有第二在线粘度计11，循环池201与CMC加入装置205连接，根据第二在线粘度计11反馈的数据，向循环池201内补充CMC羧甲基纤维素。第二在线粘度计11设定漏斗粘度上线阀值为25s，如果漏斗粘度小于25s，则自动启动CMC加入装置205往循环池201加入CMC，以调节泥浆粘度。
优选的方案如图1中，在循环池201设有第三在线密度计12，循环池201通过管路与废浆处理***3的离心机301连接，以在线降低循环池201内泥浆的比重。第三在线密度计12的设定上线阀值为1.30g/cm3,如果比重超过1.30g/cm3，则通过管路切换与离心机301连接，由离心机301在线将高比重泥浆离分离成低比重泥浆回输至循环池201。
优选的方案如图1中，在废浆处理***3设有废浆池302，废浆池302与絮凝剂添加装置304连接；
循环池201与离心机301或压滤机303连接；
在离心机301的入口设有第四在线密度计13，根据第四在线密度计13反馈的数据，
第四在线密度计13的上限阀值为1.3 g/cm3，如果比重大于1.3 g/cm3，则絮凝剂加药泵停止工作，离心机启动在线降比重模式工作，将高比重泥浆离心后形成低比泥浆，即在线工作模式；如果比重小于1.3 g/cm3，则絮凝剂加药泵开始工作，离心机启动离线废浆处理模式工作，将低比重泥浆进行固液分离，产生渣料和清水，即离线工作模式。
根据第四在线密度计13反馈的数据，离心机301切换在线工作模式和离线工作模式。
实施例2：
使用时如图1中，盾构环流14的泥浆经过泥水分离***1的第一在线粘度计4，根据第一在线粘度计4反馈的数据，通过第一自动阀107和第二自动阀108将渣浆切换至大泥团处理装置101或预筛102，分离的泥团排出；大泥团处理装置101的筛下送到预筛102筛分；
预筛102的筛下设有储浆槽113，一级旋流供浆泵112将泥浆输送至一级旋流装置103，在一级旋流供浆泵112的出口设有第一流量传感器6，根据第一流量传感器6的数据，调节一级旋流装置103的进浆量和关闭一级旋流装置103的进浆口阀门。如图1中，在一级旋流装置103的底流出口设有第一在线密度计7，根据第一在线密度计7测得的底流密度，如图2中，一级旋流底流管径调节装置1031自动调节通流截面，一级负压调节装置1032自动调节负压大小，以调节一级旋流装置103的底流密度。一级旋流装置103的顶流送入到一级溢流槽115，溢流的泥浆进入二级储浆槽117，经过二级旋流供浆泵116送入到二级旋流装置104；一级溢流槽115内非溢流的浓浆以液位控制的方式返回到一级储浆槽113。二级旋流装置104的进浆量由第二流量传感器9控制，二级旋流供浆泵116通过速度调节进浆量。在二级旋流装置104的底流出口设有第二在线密度计8，根据第二在线密度计8测得的底流密度，如图2中，二级旋流底流管径调节装置1041自动调节通流截面，二级负压调节装置1042自动调节负压大小，以调节二级旋流装置104的底流密度。二级旋流装置104的顶流输入到二级溢流槽118，二级溢流槽118溢流的泥浆送入到制调浆***2的循环池201，而未溢流的浓浆以液位控制的方式返回到二级储浆槽117。二级旋流装置104的底流送入到脱水筛106，筛上泥渣排出，筛下进入到二级储浆槽117。
在脱水筛106的筛下设有筛底流量检测计15，筛底流量检测计15采用冲板式流量计，根据第二在线密度计8和脱水筛的筛底流量检测计15的检测参数，切换固化设备105或脱水筛106，即当透筛底流量过大、以及二级旋流装置104的底流密度过低，则切换至固化设备105，在泥浆中添加固化剂后排出，以调节泥浆处理***的效率。
另一可选的方案中，对于砂卵石地层时，一级旋流装置103和二级旋流装置104通过管路调节为并联模式，预筛102来的泥浆经过一级旋流装置103和二级旋流装置104同时处理后送入到脱水筛106，以大幅提高泥浆处理***的效率。
在循环池201设有液位计10，在制浆池202和清水池204也设有液位计10。在循环池201内还设有第二在线粘度计11和第三在线密度计12，第三在线密度计12设定两组阈值，如果比重超过1.2g/cm3，自动启动清水泵往循环池201加入清水，如果比重小于1.2g/cm3，自动启动补浆泵往调浆池加入制浆池202的配制泥浆，即膨润土新浆。如果比重超过2.0g/cm3，则通过管路切换与离心机301连接，由离心机301在线将高比重泥浆离分离成低比重泥浆回输至循环池201。如果第二在线粘度计11检测漏斗粘度小于25s，则自动启动CMC加入装置205往循环池201加入CMC，以调节泥浆粘度。由此结构，大幅提高循环泥浆的利用率，在确保施工质量的前提下，降低施工成本。
制浆机203采用自动化控制的方式制备膨润土新浆。由制浆机203和清水池204以精确供料的方式制浆。
当循环池201内的循环泥浆过多，循环泥浆通过管路切换作为弃浆输送至废浆处理***3的废浆池302，在废浆池302内设有液位计10，在废浆池302与离心机301之间设有第四在线密度计13，当废浆池302的储存量达到预设值，且第四在线密度计13测量得到的泥浆比重小于1.3 g/cm3，则絮凝剂添加装置304的絮凝剂加药泵向废浆池302内添加絮凝剂，然后输送至离心机301，进行固液分离，若离心机301的工作量饱和则启动压滤机303。
离心机301和压滤机303制得的清水返回至清水池204。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：包括泥水分离***（1）、制调浆***（2）和废浆处理***（3）；
泥水分离***（1）与制调浆***（2）连接，制调浆***（2）与废浆处理***（3）连接；
泥水分离***（1）用于将泥浆中的水渣分离，并排出渣土；
制调浆***（2）用于调制新的泥浆，并与回收分离后的泥浆一起用于循环利用；
废浆处理***（3）用于将超过泥浆指标的废弃泥浆进行固液分离，并将清水返回制调浆***（2），泥渣排出。
2.根据权利要求1所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：在泥水分离***（1）的入口设有第一在线粘度计（4），根据第一在线粘度计（4）反馈的数据，将泥渣分别输送至大泥团处理装置（101）或预筛（102），大泥团处理装置（101）的栅格尺寸大于预筛（102）的栅格尺寸；
在大泥团处理装置（101）的大泥团筛框（1011）的筛面设有往复运动的刮板装置（1012）。
3.根据权利要求1所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：泥水分离***（1）的结构为，预筛（102）与一级旋流装置（103）连接，或者预筛（102）与一级旋流装置（103）和二级旋流装置（104）同时连接，一级旋流装置（103）和二级旋流装置（104）的溢流出口与制调浆***（2）的循环池（201）连接；
二级旋流装置（104）的底流出口通过管路阀门切换与固化设备（105）或脱水筛（106）连接，或者一级旋流装置（103）和二级旋流装置（104）的底流出口通过管路阀门切换与固化设备（105）或脱水筛（106）连接；
在二级旋流装置（104）的底流出口设有第二在线密度计（8），在脱水筛（106）的筛底设有筛底流量检测计（15），根据第二在线密度计（8）和脱水筛（106）的筛底流量检测计（15）的检测参数，切换固化设备（105）或脱水筛（106），其中浓度较低且透筛底流量大的泥浆进入到固化设备（105）与固化剂混合后固化排出；浓度较高且透筛底流量小的泥浆进入脱水筛（106）；
脱水筛（106）脱水后进入储浆槽（113）；
二级旋流装置（104）的分离后泥浆送入循环池（201）；
固化设备（105）或脱水筛（106）排出渣土。
4.根据权利要求3所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：在一级旋流装置（103）的底流出口设有第一在线密度计（7），通过一级旋流装置（103）的一级旋流底流管径调节装置（1031）和一级负压调节装置（1032）实现一级旋流装置（103）通流截面的在线调节进而调节底流浓度；
在二级旋流装置（104）的底流出口设有第二在线密度计（8），通过二级旋流装置（104）的二级旋流底流管径调节装置（1041）和二级负压调节装置（1042）实现二级旋流装置（104）通流截面的在线调节进而调节底流浓度，以避免脱水筛（106）出料溢出。
5.根据权利要求3所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：预筛（102）通过第一流量传感器（6）与一级旋流装置（103）连接，通过第一流量传感器（6）反馈的数据，控制一级旋流装置（103）的进浆量和自动启闭一级旋流装置（103）的进浆口阀门，在预筛（102）与一级旋流供浆泵（103）之间设有储浆槽（113），第一流量传感器（6）设置在一级旋流供浆泵（112）出口之后。
6.根据权利要求1所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：一级旋流装置（103）和二级旋流装置（104）的溢流出口与制调浆***（2）的循环池（201）连接；
在制调浆***（2）还设有制浆池（202），制浆机（203）和清水池（204）与制浆池（202）连接；
还设有清水池（204），清水池（204）与制浆池（202）连接，清水池（204）还与废浆处理***（3）的离心机（301）或压滤机（303）连接。
7.根据权利要求6所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：在循环池（201）设有第三在线密度计（12）；
循环池（201）与清水池（204）连接，根据第三在线密度计（12）反馈的数据，向循环池（201）内补充清水或制浆池（202）的配制泥浆。
8.根据权利要求6或7任一项所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：在循环池（201）设有第二在线粘度计（11），循环池（201）与CMC加入装置（205）连接，根据第二在线粘度计（11）反馈的数据，向循环池（201）内补充CMC。
9.根据权利要求6所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：在循环池（201）设有第三在线密度计（12），循环池（201）通过管路与废浆处理***（3）的离心机（301）连接，以在线降低循环池（201）内泥浆的比重。
10.根据权利要求6或9任一项所述的一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理***，其特征是：在废浆处理***（3）设有废浆池（302），废浆池（302）与絮凝剂添加装置（304）连接；
循环池（201）与离心机（301）或压滤机（303）连接；
在离心机（301）的入口设有第四在线密度计（13），根据第四在线密度计（13）反馈的数据，向废浆池（302）添加絮凝剂；离心机（301）切换在线工作模式和离线工作模式。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210106366.1A CN114853304A (zh) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理*** |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210106366.1A CN114853304A (zh) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 一种针对复杂地理环境下泥水盾构泥浆处理*** |
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| CN114853304A true CN114853304A (zh) | 2022-08-05 |
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Citations (2)
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| CN107417066A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-12-01 | 三川德青工程机械有限公司 | 一种盾构工程施工的泥浆处理***及方法 |
| CN111825297A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-27 | 廊坊中建机械有限公司 | 一种泥浆智能处理***和处理方法 |
-
2022
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Patent Citations (2)
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