价值工程
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—作者简介：甘虎（1986-），男，湖北武汉人，研究生，工程师，研发
中心经理，
研究方向为非开挖、隧道工程泥浆处理设备的设计与管理。
0引言
其穿越的地层以砂质的黏土地层为主[1-3]
，
而在杭州地铁8号线SG8-2项目，80%隧道区间都是粉质黏土地层，在国内外都少有报道，
文献[4]侧重于泥浆环流系统的改造；
文献[5]侧重于盾构机刀盘的刀具进行重新选型和配置；
文献[6]侧重于浓缩过程和压滤过程的设计方案；过程中粉质黏土地层发生“自造
浆效应”。黏土微粒崩解到泥浆中，浆液比重、粘度迅速上
升，泥浆的可塑性较强，
在环流系统输送过程中容易成团，随之而来的刀盘结泥饼、堵仓、
堵管、爆管、爆泵、泥水分离设备分离效率下降、
废浆量增加等问题使得盾构机的掘进效率急剧下降，
严重影响盾构施工的正常推进。采用传统的泥水处理技术，泥水分离设备效率低下，易跑浆，造成渣
土外运困难，废浆量大，环流系统处于高浓度运行，对盾构
施工带来极大的安全风险。
1杭州地铁8号线过江隧道泥水处理的重难点分析1.1工程背景
杭州地铁8号线一期工程位于浙江省杭州市东部，
为连接地铁1号线与大江东区域的重要地铁线路。
文桥区间风井~桥头堡站区间采用盾构法施工，起终点里程为右
DK2+203.771~右DK5+669.920，
长3466.149m 。本区间盾构外径为11.3m ，内径为10.3m ，管片厚度为0.5m ，环宽唐立淇6月运势
2m ，采用通用环，
错缝拼装。穿越段隧道横断面代表地层占比如图1所示。
该隧道掘进断面显示80%以上地质为粉质粘土地层，
粉质粘土一般分布在淤泥质粉质黏土层下，
主要由粉质黏土和黏土组成，局部夹砂质粉土，呈灰、灰褐，软塑为
主，
局部流塑，含大量植物碎屑。在杭州地铁8号线SG8-2钱塘江隧道每环2m 的盾构机掘进中，其推进速度平均20mm/min ，进浆流量约2200m 3/h ，出浆流量约2500m 3/h ，干渣量约387.71m 3/h 。因此，该泥浆处理系统的泥浆处理能力必须满足2000-2500m 3/h 的条件，其干渣量的筛分能力必须满足630t/h 。
根据不同的地层要求，
苏氏漏氏黏度（泥浆指标）控制在20~25s 左右，密度（泥浆指标）控制在1.05~1.25g/cm 3左右，含砂率（泥浆指标）在3%以下[4]。1.2泥水处理重难点分析
①杭州地铁8号线SG8-2隧道地处钱塘江风景名胜区，周边环境控制要求高，隧道所穿越的地层主要是黏土
地层。该地层黏粒含量达到90%以上，
自造浆能力极强，施工时会产生大量的废弃泥浆，
粗略计算盾构段施工过程中产生的废浆量达到54万m 3，
SG8-2标段属于杭州亚运会的控制性工程，
废浆池的库容无法满足如此大量的泥浆存储，如果泥浆处理不好，
不仅会污染周边环境，而且会直接影响工程进度、
威胁工程安全等一系列问题。粉质粘土地层泥浆处理技术的应用分析朱贝贝
Application Analysis of Silty Clay Formation Mud Treatment Technology
甘虎GAN Hu ；肖桂华XIAO Gui-hua ；向代刚XIANG Dai-gang
（三川德青工程机械有限公司，
宜昌443000）（Sanchuan Deqing Construction Machinery Co.，Ltd.，Yichang 443000，China ）
摘要：为解决粉质黏土地层泥水盾构施工这一行业内的难题，
通过对杭州8号线SG8-2项目泥浆处理技术进行研究，调整盾构机刀盘转速及搅拌器速度、增加刮泥装置，优化泥水设备分离效率、定期清理沉淀池和废浆池、将压滤滤液水调浆改成清水调浆、优化压滤机浆液改良工艺等一系列解决方案，
有效控制泥水盾构长距离粉质黏土地层掘进的泥浆指标，整个环流系统的恶性循环运行状态得到极大
的改善，
设备故障率明显降低，盾构施工效率显著提高。Abstract:In order to solve the industry problem of muddy water shield construction in powdered clay stratum,through a series of
solutions such as studying the mud treatment technology of SG8-2project of Hangzhou Line 8,adjusting the rotational speed of shield machine blade and agitator speed,increasing the mud scraping device,optimizing the separation efficiency of mud and water equipment,regularly cleaning the sedimentation pond and waste slurry pond,changing the water transfer slurry of filter press filtrate to clear water transfer slurry,optimizing the slurry improvement process of filter press,etc.,the mud index of long -distance mud and water shield tunneling in powdered clay stratum is effectively controlled,the vicious cycle operation state of the whole circulation system is greatly improved,the equipment failure rate is significantly reduced,and the shield construction efficiency is significantly improved.
关键词：粉质粘土；刮泥装置；
浆液改良Key words:silty clay ；mud scraping device ；slurry improvement
中图分类号:TU446文献标识码:A 文章编号:1006-4311（2022）24-100-03
doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2022.24.032
图1隧道横断面代表地层占比饼状图
80%
3%
2%6%
2%7%粉砂砂质粉土
粉质粘土夹淤泥质粉质粘土粉质粘土
淤泥质粉质粘土其他
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Value
Engineering
图3大泥团示意图表1每环泥浆参数记录表
序号
日期环数比重粘度123456789
2020.7.282020.7.292020.7.302020.7.312020.8.12020.8.22020.8.32020.8.42020.8.5
153015341539154615501558156515701577
1.581.581.581.551.581.621.61.561.53
43s 43s 34s 43s 48s 120s 120s 87s 23s
环数刀盘/搅拌器转速
担保公司是做什么的（r/min ）预处理出渣量
（m 3）脱水筛出渣量
（m 3）泥团最大直径（mm ）
出渣方量与理论方量差
（m 3）151152153154155
1.10/6.8
1.10/5.11.10/6.71.10/5.11.10/4.1
105115109110132
86785
204
217211222250
27
19182412
表2刀盘转速、搅拌参数变化对出渣情况的影响
②细微颗粒占比较大，泥水设备分离效率降低，泥浆指标恶化速度加快，调浆能力为1573m 3，调浆能力不足，废浆存储能力为2230m 3
，
废浆存储压力大，如图2所示。③泥水分离设备预筛跑浆严重，导致渣土外运困难。
前期因为预筛跑浆导致渣土不能满足外运条件，
施工单位调整了盾构机参数，降低将盾构机排泥量调整为1700~
1900m 3/h 之间，
掘进速度在30~35mm/min 之间，导致整个环流系统携渣能力差，
泥浆浓度过高，环流系统中的泥浆可塑性较强，
成团率高，最大泥团长400mm ，如图3所示，导致堵管、堵仓现象严重，造成“喷涌”现象，进入预筛中的
瞬时流量成倍增加，
导致预筛跑浆。粉质黏土地层泥浆粘度较高，容易糊住筛面，
使预筛彻底丧失分级功能，渣场设计存放量有一定限度
（约30环），在铲车及挖掘机倒运的基础上，仍处于越积越多的状况，
当渣土累计到一定程度后，分离设备下方已无足够空间为连续掘进提供条件，
严重耽误盾构施工掘进效率。
④沉淀池淤积严重，
循环泥浆池容积减少，泥浆的比重和粘度会随着盾构机的推进而不断上升，
会导致盾构机扭矩过大而降低盾构机的推进效率，
这个时候必须通过弃浆的方式来调整浆液指标进而满足盾构机顺利高效的掘
进条件。待压泥浆池淤积严重，
待压泥浆比重过高（超过1.5g/cm 3），导致压滤机处理能力不足（见表1）。2泥浆处理系统及环流系统改造
2.1结合地质条件控制盾构机的掘进参数
当地质处于较软黏土层时（N=6.4~13.3击/30cm ）
，刀盘削切下的泥块较小，
具有较大的比表面积，由于土质较软且可塑性较强，
易于堵塞排泥管路，因为环流系统的泥浆粘度较高，容易糊筛，
所以控制泥团大小将对正常掘进产生有利影响。
本工程中下调25%刀盘转速及搅拌器速度后，带浆现象有明显好转。进入全断面粉质黏土地层后，出渣情况对比记录见表2。
图2制调浆浆池布置图
清水池400m 3
废浆池2230m 3
制浆池144m 3材料仓库调整泵P1泵
P1泵控制调整池652.4m 3
挖机通道
沉淀池696.5m 3
底流池420m 3
沉淀池224m 3
废浆泵
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价值工程
表3600平压滤机理论和实际耗浆量对比表
600平压滤机
1.25 1.3 1.35 1.4理论每回次耗浆量
（m 3/h ）理论每天耗浆量
（m 3/d/20）现场实际值每回次耗浆量
（m 3/h ）现场实际值每天耗浆量
（m 3/d/20）40
80035700
33.38667.628.38567.6
28.56571.223.56471.2
2550020400
2.2增加刮泥装置（如图4）该装置的工作原理是将敞开的槽体作为盾构机排浆
的接受载体，
载体缝隙为50mm ，能将50mm 以上的大块泥团或石块与泥浆分离，刮泥机两侧设有用于传动的链条，
刮板机下方设有可转动的托轮机构，
为解决传统的链式传动装置[6]因链节与链节相互磨损导致紧绷的链条拉长，影响刮泥机正常运行。刮泥机即能降低出渣的含水率，
还能起到消能的作用，能使泥浆顺畅回流至预筛分模块单元，
减少“喷涌”现象的产生，降低泥浆在筛面上的流速，
保证泥浆与筛面的接触时间是发挥预筛分级功能的必要条件。
2.3预筛筛面加装冲洗装置
为应对粉质黏土地层泥浆糊筛面后导致跑浆问题。在筛面上布置了4根DN50的镀锌钢管，
在每根钢管上分布有12个交叉布置的2.8mm 的喷头，该装置的添加，
保证了预筛筛面基本上没有糊筛现象产生，跑浆现象得到大大的改善。
2.4优化泥水分离设备筛分效率
将预筛上层筛缝由原来的6mm 调整为15mm ，
下层筛缝由原来的3mm 调整为5mm ，在该种地层形成梯次分
级，进一步提高固体物的分级效率，
释放一部分5mm 以下的固体物给到一级旋流器，
可以进一步提高一级旋流器额分离效率，通过改造后，整个分离设备的分离效率由原来
的50%提升到80%。2.5定期清理沉淀池和废浆池，提高废浆处理能力和效率，保障盾构机正常掘进沉淀池作为泥水分离设备的补充单元，定期清理沉淀池和废浆池也是为了降低泥浆指标恶化的速度，增大泥浆的存储容积。2.6改用清水进行调浆压滤机滤液水因添加助滤剂的原因产生的是强碱性水，压滤机滤液水呈强碱性，在强碱性环境中，
泥浆中的OH-离子增多，
从而引起粘土颗粒阳离子交换吸附的容量增大，使粘土颗粒之间容易形成网状结构，
引起泥浆粘度和切力的提高。
2.7优化压滤机浆液改良工艺，
提高废浆处理效率将废浆与助滤剂的混合改良过程与待压过程分开，
保证助滤剂与泥浆的充分反应时间，进一步的提高压滤机的废浆处理效率，将压滤机的进料时间由原来的3600s 调整为2600s ，隔膜压榨时间由原来的1200s 调整为600s （见表3）。
非诚勿扰100403按比重1.4g/cm 3，
20~21m 3/h ，6台600平压滤机一天可处理泥浆2400~2520m 3。该项目一环的废浆量为300m 3左
右，通过优化压滤机浆液改良工艺，
可满足每天8环的掘进效率。针对全断面粉质黏土地层这一行业内的难题必须
通过综合性的解决方案，而不是某一个点上解决问题，从盾构机的环流系统到泥浆处理系统的前处理、预筛分、
调浆和废浆处理等各个子系统要密切配合，才能高效的应对盾构机在粉质黏土地层掘进时的各种问题。3结论要解决全断面粉质黏土地层这一行业内的难题必须通过综合性的解决方案，
而不是某一个点上解决问题。实践证明，通过调整刀盘转速及搅拌器速度、
增加刮泥装置，优化泥水分离设备筛分效率、定期清理沉淀池、将压滤滤液水调浆改成清水调浆、优化压滤机浆液改良工艺等一系列解决方案，
有效控制泥水盾构长距离粉质黏土地层掘进的泥浆指标，万圣节2022年是几月几日
整个环流系统的恶性循环运行状态得到极大的改善，设备故障率明显降低，
盾构施工效率显著提高。盾构机掘进速度由最初的3环/天提高到平均7~8环/天，
最快9环/天。该综合性解决方案解决了泥水盾构机长距离
粉质黏土地层掘进泥浆处理的技术难题，
大大的提高了盾构施工效率，为行业后续同类地质施工提供很好的借鉴。采用适用性更强的泥浆综合处理技术和建立科学完善的
泥浆管理制度是未来盾构工程高效顺利施工的发展趋势。参考文献:
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图4刮泥机图片图5预筛冲洗装置示意图
2.8mm 喷头间距150mm 筛机箱板焊管θ114×7L=80mm
预筛下层
DN50DN100
·102·周安琴
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