1 Project Overview

杭州地鐵8號線一期工程位于浙江省杭州市東部，為連接地鐵1號線與大江東區(qū)域的重要地鐵線路。隧道外徑11.3 m，每環(huán)理論出渣量217方。河南鄭州城際鐵路項目自鄭州新鄭機場引出，連接鄭州南站。隧道外徑12.3 m，內(nèi)徑11.3 m，采用一臺開挖直徑12.81 m的泥水平衡盾構(gòu)機施工，管片環(huán)寬2 m，每環(huán)理論出渣量257方。文橋區(qū)間風井～橋頭堡站區(qū)間地層中10μm以下顆粒占比25%，該項目細粒處理選用板框式壓濾方案。河南鄭州城際鐵路項目盾構(gòu)區(qū)間地層中10μm以下顆粒占比27%，該項目選用帶式壓濾方案處理極細顆粒。文橋區(qū)間風井～橋頭堡站區(qū)間及豫機城際一標盾構(gòu)區(qū)間由類似的地層組成，根據(jù)地質(zhì)勘察報告結(jié)果，二者在粒徑構(gòu)成上具有顯著的相似性。

2板框壓濾

（1）壓緊濾板：主液壓缸動作，通過連桿帶動移動板，使相鄰兩濾板間形成濾室。

（2）進漿壓濾：隔膜泵將料漿通過料漿集流管注入濾室，繼續(xù)對濾室內(nèi)的料漿施壓，通過壓濾形成固液分離。

（3）隔膜壓榨：采用0.8 MPa～1.20 MPa的高壓水將濾板隔膜鼓起，對濾餅擠壓進行二次脫水。

（4）卸餅：主液壓缸通過連桿作用，將移動板推至遠端并打開第一組濾室，然后利用液壓缸依次打開剩下濾室，人工擾動將濾餅卸下。該套流程可有效除去污泥泥漿中富含的細微顆粒，壓濾渣料含水率23%～27%，在杭州市環(huán)保要求極為嚴格的條件下，可以滿足汽車直接運輸?shù)臈l件，同時濾液水固含量＜100 mg/L，實現(xiàn)盾構(gòu)廢漿零排放。

3帶式壓濾豫區(qū)間采用帶式壓濾處理方案，對于帶式壓濾機，泥漿進入混凝池后，經(jīng)渣漿泵泥漿打入壓濾機中，期間加入一定配比的藥劑，使其經(jīng)過混料器后將藥劑與泥漿充分混勻，上到壓濾機后經(jīng)重力脫水，高壓壓榨脫水形成含水率約80%的泥餅落入傳送帶后運到渣料場。經(jīng)重力脫水區(qū)的水質(zhì)較清，沖洗濾布的水質(zhì)也較清，這兩部分水混合后經(jīng)清水泵打入沉淀罐沉淀，沉淀泥漿可排入混凝池，清水可用于配制藥劑和沖洗泵。高壓壓榨脫水和沖洗水水質(zhì)較為渾濁，含泥量大，可排入沉淀池，經(jīng)加藥和三級沉淀后清水可用于配藥和沖洗泵，沉淀泥可排入混凝池或者直接用挖掘機挖出來運輸，帶式壓濾機脫水過程分重力脫水、楔形區(qū)預壓脫水及壓榨脫水三個階段。經(jīng)過預處理絮凝后的泥漿均勻送入網(wǎng)帶時，泥漿隨濾帶向前運行，游離態(tài)水在自重作用下下落到污水池，重力脫水主要作用是脫去泥漿中的自由水，減小泥漿的流動性，為進一步擠壓做準備。重力脫水后，泥漿流動性幾乎完全喪失，隨著帶式壓濾機濾帶的向前運行，上下濾帶間距逐漸減少，物料開始受到輕微壓力，并隨著濾帶運行，壓力逐漸增大，楔形區(qū)的作用是延長重力脫水時間，增加絮團的擠壓穩(wěn)定性，為進入壓力區(qū)做準備。物料脫離楔形區(qū)就進入壓力區(qū)，物料在此區(qū)內(nèi)受擠壓，沿濾帶運行方向壓力隨擠壓輥直徑的減少而增加，物料受到擠壓體積收縮，物料內(nèi)的間隙游離水被擠出，此時，基本形成濾餅，繼續(xù)向前至壓力尾部的高壓區(qū)經(jīng)過高壓后濾餅的含水量可降至最低，為50%～60%。

4兩種處理方式生產(chǎn)經(jīng)營異同

4.1成本對比以兩項目施工中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為依托，文～橋區(qū)間當處理泥漿比重在1.25 g/m3時，4臺壓濾機處理量達到1200方/d，豫區(qū)間處理該比重泥漿時，6臺帶式壓濾機處理方量達1800方/d。為比較相同處理量下兩種壓濾方式的成本情況，對單臺帶式壓濾機及板框式壓濾機（300方/臺/d）單日運營成本進行分析。

4.1.1板框式壓濾機

（1）壓濾運行成本：單臺板框式壓濾機單日租賃費用為1644元/d，單臺壓濾機運行期間平均需配備人員2人，人工成本每人每日200元；藥劑費用800元/t，處理1方泥漿需使用藥劑12 kg；電、水費、設備維護費用每臺每天約700元。綜合以上因素，單臺板框式壓濾機運行成本約為5624元/d。（2）土方外運成本：單機處理300方泥漿約產(chǎn)生泥餅100方（松散系數(shù)1.3），土方外運成本均價130元/方。

4.1.2帶式壓濾機（1）壓濾運行成本：單臺帶式壓濾機單日租賃費用為822元/d，單臺壓濾機運行期間平均需配備人員0.5人，人工成本每人每日200元；藥劑費用12 000元/t，處理1方泥漿需添加藥劑0.4 kg；電、水費及設備維護費用每臺每天約800元。綜合以上因素，帶式壓濾機單臺當天運營成本約為3162元/d。（2）土方外運成本：單機處理300方泥漿產(chǎn)生泥餅約154方（松散系數(shù)2.0），土方外運成本均價40元/方。

4.1.3結(jié)論———板框式壓濾的運營價格略低于帶式壓濾壓濾系統(tǒng)將細粒處理為泥餅后，需要將堆積泥餅外運才能維持系統(tǒng)的連續(xù)供工作，否則存在渣土堆積影響存在被迫停機的風險。泥餅的外運成本是泥漿處理系統(tǒng)中占比較高的部分，但是土方外運的價格受地區(qū)、環(huán)境、政策、時期的影響波動較大，通常在25～130元/方之間，若將渣土的外運成本一并考慮，已知板框式壓濾機單日處理300方泥漿產(chǎn)生松散系數(shù)為1.3的泥餅約100方；帶式壓濾機單日處理300方泥漿產(chǎn)生膨脹系數(shù)為2的泥餅約154方。將單日運營成本與渣土外運的價格關系作圖，計算得臨界點為45.5元/方。當土方單方外運價格小于45.5元/方時，帶式壓濾運營的綜合成本低于板框式壓濾；當土方外運價格大于45.5元/方時，板框式壓濾的綜合成本低于帶式壓濾的成本。由上可知，帶式壓濾的機械運行成本低于板框式壓濾，整體運行成本受土方外運成本的波動較大。帶式壓濾在土方外運成本較低時性價比更高，板框式壓濾更適合土方外運價格較高或土方外運管控較為嚴格的地區(qū)。

4.2產(chǎn)物對比帶式壓濾及板框式壓濾對泥漿處理后的產(chǎn)物分別為泥餅和濾液水。板框式壓濾由于隔膜壓榨的壓力較高，壓濾產(chǎn)生的泥餅膨脹系數(shù)較小，含水率也更低（25%～30%），帶式壓濾產(chǎn)生的泥餅較為稀散，含水率也高于板框式壓濾（40%～60%）。帶式壓濾通常采用高分子絮凝劑（PAM等），處理后的濾液水pH在6～9，可以回收利用用于沖洗、調(diào)整泥漿指標等。由于板框式壓濾過程中添加大量石灰，濾液水呈較強的堿性。通過pH試紙測得板框式壓濾的濾液水pH在11～13，較高的pH使板框式壓濾產(chǎn)生的濾液水難以回收利用，若使用板框式壓濾濾液水作為沖洗用水，會加快對設備的腐蝕；若使用強堿性濾液水進行調(diào)漿，氫氧根離子易與地層中的金屬離子進行反應，導致循環(huán)泥漿產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，降低循環(huán)泥漿攜渣能力，破壞掌子面穩(wěn)定。故板框式壓濾產(chǎn)生的濾液水通常需經(jīng)過一定的酸化處理后重復利用或是直接作為廢液排放。4.3故障處理及故障率對比4.3.1帶式壓濾常見故障及處理（1）濾板炸板：增強操作和技術(shù)培訓，嚴厲控制閥門開啟速度，經(jīng)常檢查進料口狀態(tài)。一側(cè)液壓改為兩側(cè)液壓或進泥管增加進泥量等。（2）濾餅不干：清洗或改換濾布；停止調(diào)理進泥，進一步增加擠壓力和擠壓時間；維修或改換閥門。（3）排渣口堵塞：檢查投配槽泥位；改換濾布和帶式密封條。（4）帶間噴泥：改換或維修密封條；肅清雜物；調(diào)解壓力和對濾布糾偏。（5）傳感器失靈：鞏固傳感器，調(diào)整位置，降低負荷。

4.3.2Plate and frame filter presses常見故障及處理（1）板塊損壞：使用尼龍清洗刮刀，除去進料口的泥再對濾布進行檢查，整理排水口，檢查出口，翻開相應閥門，釋放壓力。最后整理濾板，修正濾板。（2）板框間滲水：添加液壓、替換濾布或者使用尼龍刮刀鏟除密封外表的塊狀物。（3）無法形成濾餅或濾餅不均勻：添加供料、調(diào)整工藝，改進供料、整理濾布或替換濾布、整理阻塞處、整理供料孔、整理排水孔、整理或替換濾布、添加壓力或泵功率、低壓發(fā)動，不斷增壓等。（4）濾板行動緩慢或易掉：導向桿上油漬、污漬過多也會導致濾板行走緩慢，甚至會走偏掉下來。這時就要及時整理導向桿，并涂上黃油，保證其潤滑性。（5）進灰漏斗故障：將進灰漏斗拆除清理，對漏斗進行檢查，存在堵塞則進行疏通。長期進灰導致漏斗磨損根據(jù)情況進行補焊或者更換文丘里漏斗。（6）壓濾機進漿困難：檢查進漿泵泵口是否存在堵塞，若泵口未堵塞，清空待壓池，待待壓池出漿口露出檢查是否堵塞，存在堵塞則進行疏通。更改進漿壓力及泵功率，增大瞬時功率多次啟動。

4.3.3板框式壓濾及帶式壓濾故障率對比基于對兩項目施工同一周期長度（6個月）中壓濾機故障情況進行統(tǒng)計。將壓濾影響因素的時間分別統(tǒng)計制作條形圖如下。可以看出，濾餅不干及排渣口堵塞是對帶式壓濾影響較大的要因，出現(xiàn)次數(shù)也較為頻繁，施工過程中可以通過優(yōu)化壓濾參數(shù)及更改出渣口設計進一步提升壓濾效率；板框式壓濾影響較大的因素包括主液壓油缸拉缸、進漿困難、進灰漏斗故障，影響板框式壓濾的要因素屬不頻發(fā)，但單次影響時間較長，可通過配置專業(yè)人員，加強設備巡查及維保提升板框式壓濾的處理效率。

5結(jié)語帶式壓濾及板框式壓濾在處理泥水盾構(gòu)泥漿中10μm以下細粒都有良好的效果。對于如何選用二者進行細粒處理，需根據(jù)項目的特點及環(huán)境進行選用。總的來說，帶式壓濾較板框式壓濾具有更好的普適性、更低的運行成本、更清潔的濾液水、更簡單的設備維保。板框式壓濾在土方消納存在一定困難的環(huán)境下更有優(yōu)勢。

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