上海耀华支路越江隧道工程盾构泥水处理系统的若干问题及对策.docx

若干问题及对策李向红,沈永东(上海隧道工程股份有限公司)摘要:以耀华支路越江隧道工程为背景,叙述了在城市中心区域设置盾构泥水处理系统时所面临的多种挑战。通过采取相应的措施,解决了城市中心区域泥水处理系统的设备地层适应性和设备故障风险、系统设备噪声及环保处理、场地面积限制、处理系统的优化等关键问题,取得了较好的效果,可为今后城市中心区域使用泥水处理系统提供了有益的借鉴。关键词:越江隧道;泥水平衡盾构;泥水处理系统;城市中心区域;问题及对策MAB(沙堡)泥水分离处理系统。系统配置时,需综合考虑工程规模、隧道地质条件、工期要求、经济性、环境保护、工程实际场地、弃土外运以及系统设备噪声的环保处理等因素。上海耀华支路越江隧道工程总长3344.08m,其中江中圆隧道长2178m。圆隧道外径14.5m,内径13.3m,采用日本石川岛播磨重工株式会社制造的?14.88m泥水(气)平衡盾构机进行掘进施工。盾构机最大掘进速度设计为4.5cm/min。作为泥水(气)平衡盾构机关键配套系统的泥水处理系统对盾构机的地层适应性乃至确保工程工期有着重大影响。经过技术论证和方案比选,工程采用德国Schauenburg表11泥水处理系统配置的依据1.1地质特性隧道穿越的主要地层及特性见表1。土层特性1.2基本要求(1)最大泥水处理流量为2400m3/h,最大固体处理能力为845t/h,最大排泥水密度为1.45kg/cm3,送泥水密度为1.20kg/cm3。(2)鉴于弃土采用卡车经过城市道路外运,故必须保证处理后的弃土含水量不超过30%。组离心机、3组弃土运输皮带、1套新浆拌制系统、新浆池(1000m3)、储浆池(1000m3)、清水池(1000m3)和弃土池(1500m3)等。为保证系统运行的可靠性和灵活性,泥水分离处理系统采用模块式设计方式,MAB600泥水分离设备系统设计了4个容量各为600m3/h平行运3作的模块子系统,设备可处理总流量为2400m/h的泥浆。离心机系统配置了3个容量各为60m3/h平行运作的模块子系统。2.2泥水处理系统的工作流程泥水处理系统的工作流程如图2所示。2泥水处理系统简介2.1泥水处理系统设备组成德国SchauenburgMAB(沙堡)泥水分离系统设备平面布置见图1。整个系统组成包括4组MAB600泥水分离设备(带有5只50m3储浆箱)、3《地下工程与隧道》2008年第4期—49—层号土层名称含水量/%重度/kN·m-3渗透系数/cm·s-1塑性指数④灰色淤泥质黏土47.217.02.16×10-720.1⑤2-1灰色砂质粉土夹粉质黏土31.318.34.68×10-415.1⑤2-2灰色黏质粉土夹粉质黏土32.718.05.58×10-514.7⑤2-3灰色黏质粉土夹粉质黏土32.817.9-14.9⑤3灰色粉质黏土35.317.81.16×10-516.0⑤4灰绿色粉质黏土27.319.1-15.1⑦2草黄～灰色粉细砂24.819.24.60×10-4-⑧1灰色粉质黏土34.917.99.16×10-616.0⑧2灰色粉质黏土夹砂33.018.04.21×10-514.9图1泥水处理系统平面设备布置图图2泥水处理系统的工作流程2.3系统设备的特点(1)系统模块化设计的优点在于:当泥水处理系统中4组MAB600泥水分离设备中任何1至3组出现故障时,其余3至1组仍可以正常工作;同样,对于3组离心机来说,亦是如此。(2)整个泥水处理系统集成度高、布置紧凑、占地面积小,处理能力达2400m3/h的泥水处理系统占地仅约3000m2,若进一步优化布置,其面积还可减少。(3)经过泥水处理系统的多级处理,弃土的含水量低(约19%),符合上海市市内运输道路通行条例的要求,可用卡车外运。—50—3MAB泥水处理系统存在的问题及对策3.1存在的问题(1)该系统的主要设备采用模块化设计,当部分设备出现故障时,系统虽仍可继续工作,但其处理能力相应下降了(不能保证2400m3/h的处理能力)。因此,对计划工期的实现带来风险。(2)在使用中发现,原设计的回收有用浆液的下溢管道布置不合理,导致5只储浆箱内的浆液性能指标不均匀,差异较大;又因这些储浆箱之间各采用2根?500mm的管道连接,由于流量的限制,不能有效地进行浆液性能的调整。《地下工程与隧道》2008年第4期(3)原设计的新浆拌制系统是将拌制好的浆液直接输送到1000m3的新浆池,再通过专用泵和管道送至泥水调整池中。若盾构开挖面急需特殊泥浆作应急堵漏,则该配套的拌制系统无法满足要求。(4)为了获得较好的分离效果,离心机组中需用合适浓度的絮凝剂溶液与泥浆均匀混合,从而使分离后的弃土和液体符合城市排放标准。(5)该工程施工场地位于城市中心区域,周边有居民区,泥水处理系统设备噪声较大(近设备处噪声级达1