泥浆循环与处理系统及其计算

§5泥浆循环与处理系统及其计算5.1泥浆循环与处理系统的内容流体输送设备——包括Ø300送泥管、1台送泥泵、Ø300排泥管、2台排泥泵、Ø300旁通管、逆向冲洗装置、液压球形阀、伸缩管装置、流量计、密度计、压力计、泥浆盾构机主机和中央监视系统。全部作业均由中央控制室管理。泥浆处理设备——由于业主提供场地较小，限制了我司泥浆处理场地的布置，为此我司为了达到两台盾构机所需的稳定泥浆指标，实现泥水分离的理想效果，我司决定采用从日本进口的先进的1次处理、2次处理设备，1次处理目的是把74μ以上大颗粒进行分离，2次处理目的是把74μ以下的小颗粒粉砂土，其占地面积为60m×30m。泥水处理系统如下图3-20所示。图3-20泥水处理设备图5.2不同工作状态下的工艺流程泥浆循环系统在不同工作状态下的工艺流程如下：⑴静止状态（非掘进状态）静止状态下流体输送系统的工艺流程见图3-21。盾构机在地层中处于非掘进状态，为补偿由于泥浆渗入地层而引起的压力损失，送泥浆系统必须提供能维持仓内恒定压力的一定数量的泥浆。该状态下V2阀关闭，切削仓内泥浆不回流到排浆管。在送泥管道上，自动控制阀CV1旁装有压力传感器，CV1阀门开度根据仓内实际压力与设定切口压力的偏差信号自动调整，当开挖面压力降低时阀门开度增大，达到设定值减少或关闭；另外，驱动送泥泵P1.1的电机也随泥浆压力的变化自动调速或自动起动——停机，使开挖面泥浆压力在盾构机停止工作期间始终维持稳定状态。⑵掘进状态掘进状态下流体输送系统的工艺流程见图3-22。掘进时刀盘通过千斤顶压力顶住开挖面，即使泥浆本身没有挡土效果，只要开挖速度与盾构机前进速度（即刀盘转速与千斤顶伸出速度）保持一致，也可在某种程度上维持开挖面的稳定。只要条件许可，应尽可能保持较高的推力和较大的切口压力，使排泥达到最大效率，并保证天然土体的稳定。即使泥浆性能（比重、粘度）发生变化，在能够保持推力和泥浆压力的前提下，应优先掘进，掘进完毕，再进行调整。但是，如果泥浆出现损失，难以保持其压力，以及泥浆的造膜性显著降低，预料掘进完毕的状态较危险时，则应在掘进过程中作必要的处置。掘进状态下开挖面泥浆压力的稳定由自动控制阀VE维持，开挖面实际泥浆压力大于设定值时，VE阀自动开启将多余的泥浆排出系统之外，小于压力设定值时自动关闭。引起压力变化的原因有：Œ管路堵塞；注浆压力传至工作面；组装衬砌时千斤顶操作的影响等。应尽量避免上述原因引起的变动。为了判断工作面是否稳定，需根据：盾构负荷量测；开挖量的管理；开挖面压力量测，对施工中工作面的状态间接地予以确认。掘进中各泵、阀门的工作状态，自动控制原理如下：送泥系统送泥阀V1打开，送泥流量由送泥泵P1.1及电机的自动调整得以调整。排泥系统V2阀打开，P2.1（全线使用时为2台）、P2.2泵启动；驱动P2.1、P2.2泵的电机随泥水室压力变化自动增速或减速；⑶旁通状态旁通状态下流体输送系统的工艺流程见图3-23。旁通状态在以下三种情况下使用：当排泥管由于某种原因堵塞时，送泥管及切削仓内泥浆压力会瞬间急剧升高，倘若频繁发生堵管现象，将引起开挖面周围土体的扰动。此时V3阀打开，而后MV3阀再打开，前后两条旁通通道都要接通。（MV3阀为液动阀由盾构操控手操作，V3阀为气动阀环流操控手控制系统自动操作）当一环掘进完成后（装管片期间），先让系统处于机内旁通状态（防止排泥管内泥砂沉淀），其方法是MV3阀开V3阀闭，先接通前方的旁通通道，待进排泥浆密度趋于相等时再转为机外旁通状态（MV3阀闭V3阀开）。用于开挖前的运行准备。⑷逆循环状态逆循环状态下流体输送系统的工艺流程见图3-24。有时排泥管堵塞，使用旁通清洗不能凑效时，可使用逆洗，并保持开挖面压力。在某种条件下，逆循环状态下掘进方法可以对付切削仓内的块石。⑸切断状态随着盾构的推进，需要延伸泥浆输送管道，延伸作业时，泥浆供给被切断，因此，作业开始前，必须确认泥浆的性能，管道空气是否安全排除，并实施连续作业，迅速完成管道连接。因停电或设备故障等使切断状态持续时间长时，可利用自来水系统暂时加压，以应付开挖面的压力损失。图3-21图3-22图3-23图3-245.3泥浆输送与监测系统设计5.3.1设计条件⑴盾构机外径：6250mm⑵泥浆管路的最长距离：926.20m⑶最大掘进速度：45mm/min⑷电动机电源：400V、50Hz⑸地质：实际比重：2.3颗粒分布特性：砂砾为63.25％、淤泥质土砂为8.99％、粉砂为16.24％、粘土为11.52％、最大颗粒直径为20.0mm含水率：40.7%⑹竖井深度：h1=10m⑺至泥浆处理站的距离：100m⑻从地面至泥浆处理机的高度：h2=10m⑼隧道内测量高差：Hc=15m⑽工作面水压控制范围：60～300Kpa⑿送泥比重：1.10⑿送泥、排泥管径：送泥管径300mm、排泥管径300mm。⒀对付砂砾措施：P1.1泵及砾石破碎机。5.3.2输送设备技术参数⑴泵用起动装置柜型号：钢板结构室外自立型。相当于IP44P1.1：350KW×400V×50Hz，1个（含VS控制器）；P2.1：350KW×400V×50Hz，1个（含VS控制器）；P2.2：350KW×400V×50Hz，1个；⑵旁通阀：1套ON-OFF阀：送泥用V1—Ø300；排泥用V2—Ø300；旁通用V3—Ø300；逆向冲洗用V4、V5－Ø300；工作面压力保持装置CV1－Ø300；紧急排压阀VE－Ø50；阀操纵面板（相当于IP44）⑶伸缩管延伸伸缩系统1套型号：软管盘架的送、排泥均为Ø300；卷扬机电气容量为1.0kW×400V（相当于IP44）⑹砾石碎石机1套液压动力的颚式碎石机，电功率为30KW，最大挤压力为800KN。5.3.3仪表设备技术参数⑴流体输送设备相关仪表送泥流量指示装置（Ø300电磁流量计）１套排泥流量指示装置（Ø300电磁流量计）１套保压流量指示装置（Ø100电磁流量计）１套送泥密度指示装置（Ø300单管密度计）１套排泥密度指示装置（Ø300单管密度计）１套工作面压力指示装置１套送泥压力指示装置１套吸入压力指示装置１套⑵中央监视系统１套硬件22英寸触摸屏1台DOS-DV兼容计算机1台仪表用键盘1台OA驱动器1套控制PLC1套打印机１套软件－功能：流体输送操作、监视、控制盾构机操作、监视泥浆处理操作、监视回填注浆监视5.4泥浆浆循环泵规规格计算5.4.1送排泥流量量计算切削截面积A((m2)：A＝π/4×D＝π/4×6..26=331m2切削土绝对体积积Q(m3)：Q=AA×V=883.7mm3/h排泥比重重：ρ2=1..25t/m3；送泥比比重：ρ1=1..1t/m3；岩土实实际比重：：ρ3=2..3t/m3排泥流量Q2((m3/h)：Q2＝Q×（ρ3-ρ1）/（ρ2-ρ1）=669..6m3/h送泥流量Q1((m3/min)：Q1＝Q2－Qq=6699.6－83.7＝585..9m3/h管内流速：送泥管：d1＝＝300mmmV1＝Q1/((π/4×d12×60)＝2.3m/s排泥管：d2＝＝300mmV2＝Q2/((π/4×d22×60)＝2.633m/s5.4.3排泥泵规格格计算⑴P2.1、P22.2排泥泵设设计排泥流流量：Q2＝10000m3/h＞669..6m3/h；排泥流速V2==3.9mm/s＞2.633m/s⑵排泥管的等等效直管长长度L2(mm)L2＝926..20＋100++10+110＝1046.2((m)⑶排泥泵特性性的讨论排泥管的总总阻力损失失扬程Hf2Hf2＝hf2×L2＝0.007×10046.22＝73.2mhf2：排泥管的阻力力损失扬程程0.077m/m。排泥泵的总总扬程TH2mTH2＝Hf22＋Hc＋h1+hh2＝733.2＋15＋10+110＝1008.2mm。⑷排泥泵规格格标准P2.1泵泵型号：Warmman100/8离心泵流量：10000m3/h额定转速：11100rppm扬程：max555m安装功率：3550KWP2.2泵泵型号：Warmman100/8离心泵流量：10000m3/h额定转速：11100rppm扬程：max555m安装功率：3550KW⑸排泥泵配置配置排泥泵的数数量为：N=TTH2/555=1008.2÷÷55≈2台。另外根据功率计计算公式得得出每台排排泥泵所需需功率：P=ρ2×g××55×QQ2÷η=3444KW＜350KW（其中η为排泥泵泵的工作效效率，取值值为0.61）故在本标段区间间每条线需需配置P2.1、P2.2两台排泥泥泵，就可可以保证满满足掘进的的需要。5.4.4送泥泵规格计算算⑴送泥泵设计计流量掘进时Q1＝9900m3/h＞585..9m3/h；送泥流流速V2=3..5m/s＞2.3m/s⑵送泥管的的等效直管管长度L22(m)L1＝926.20＋＋100++10=11036..2⑶送泥泵特征征的探讨送泥管的总阻力力损失扬程程HHf1mHf1＝hf11×L1＝10336.2××0.0445＝46.66mHf1：送泥管的阻力力损失0.0045m//m泵的总扬程TH1mTH1＝Hf11＋Hc＋h1-管道压力力差（取值值25m）＝466.6＋15＋10-225＝466.6m⑷P1送泥泵规格格标准型号：Warmman100/8离心泵流量：900mm3/h额定转速：11100rppm扬程：max555m安装功率：3550KW所需台数：n＝＝TH2//Hn＝46.66/55＝0.85＝1台泵的名称：P11由上分析可知故故在本标段段区间每条条线配备1台送泥泵泵即可保证证满足掘进进的需要。5.4.5环流输送系统的的改进措施施根据我司在广州州轨道交通通三号线【沥~大盾构区间】的实践经验，当隧道掘进到较长距离时，对于送排泥管的冲垫爆管等现象检查比较麻烦，对盾构掘进影响较大。故我司在本标段工程施工中将采取以下措施：在盾构掘进进的前半段段排泥管采采用新买加加厚的无缝缝钢管，接接头采用快快速接头。尽尽量减少冲冲垫爆管的的现象。在原有的每每个泵进出出口安装压压力计的基基础上，在在排泥管每每隔50米也安装压压力计，并并且把所有有压力计做做好编号，用用信号线连连接到中央央控制室，在在中央控制制室用一台台计算机的的系统专门门显示。以以便于发生生堵管现象象时对管路路的排查。由于送排泥泥密度流量量计必须装装在盾构井井的口的竖竖管上，随随着掘进距距离的加长长，密度计计对土仓排排出来的泥泥浆浓度有有滞后的现现象，这对对于中央控控制室操作作人员对切切削面即时时状态的了了解带来一一定的困难难。对此我我司将购买买两台λ射线仪，一一台安装在在机头处，用用信号线连连接到中央央控制室，使使中央控制制室操作人人员能及时时掌握切削削面状态；；另一台则则用于当管管路出现堵堵塞时的人人工检测。5.5盾构构机掘进对对泥浆处理理系统的要要求5.5.1工程地质概况根据地层资料分分析，广州州市轨道交交通二、八八号线拆解解工程【南南浦站~洛溪站，南南浦站~南会区间间中间风井井段】各地地层粒径分分类比例如如下：表3-7土层粒径径比例表代号土层≥74μm颗粒比例＜74μm颗粒比例备注<2-1B>淤泥质土层75%25%根据岩土工程勘勘察报告<2-2>淤泥质砂层84.7%15.3%<2-4>可塑粉质粘土78%22%<3-1>冲积-洪积粉细砂层81.3%18.7%<3-2>冲积-洪积中粗砂层87.5%12.5%<4-1>冲积-洪积粉质粘土层层78%22%<4-2>淤泥质粉质粘土土层80%20%<5-1>可塑残积土层38.5%61.5%<5-2>硬塑残积土层38.5%61.5%<6>全风化泥质粉砂砂岩35.8%64.2%<7>强风化泥质粉砂砂岩32.4%67.6%<8>中风化泥质粉砂砂岩90%10%保守估算<9>微风化泥质粉砂砂岩95%5%【南浦站~洛溪溪站，南浦浦站~南会区间间中间风井井段】隧道道主要地层层长度统计计见表3-1、图3-1和图3-2，包括地地层长度和和比例。隧道洞身地层粒粒径分配统统计见表33-8和表3-9。表3-8【南南浦站~南会区间间中间风井井段】隧道道洞身地层层粒径分配配统计表地层编号土层名称地层所占比例((%)≥74μm数量((%)<74μm数量量(%)地层长度(m))左线<2-1B>淤泥质土层13.410.053.35124<2-2>淤泥质砂层4.623.910.7144.05<2-4>可塑粉质粘土层层0.880.700.1810.0<3-1>冲积-洪积粉细砂层4.283.480.840.98<4-1>冲积-洪积土层11.138.682.45103.27<7>强风化泥质粉砂砂岩17.205.5711.63158.49<8>中风化泥质粉砂砂岩44.1339.724.41403.7166<9>微风化泥质粉砂砂岩4.364.140.2241.66小计10076.2523.75926.1666右线<2-1B>淤泥质土层12.729.543.18117.58<2-2>淤泥质砂层4.653.940.7143.65<2-4>可塑粉质粘土层层0.840.670.178.69<3-1>冲积-洪积粉细砂层4.193.410.7839.41<4-1>冲积-洪积土层11.058.622.43102.23<7>强风化泥质粉砂砂岩17.215.5811.63158.66<8>中风化泥质粉砂砂岩45.1140.604.51414.25<9>微风化泥质粉砂砂岩4.234.020.2139.78小计10076.3823.62924.25表3-9【南浦站~洛溪站区区间】隧道道洞身地层层粒径分配配统计表地层编号土层名称地层所占比例((%)≥74μm数量((%)<74μm数量量(%)地层长度(m))左线<2-1B>淤泥质土层0000<2-2>淤泥质砂层0.170.140.031.59<2-4>可塑粉质粘土层层0.430.340.093.93<3-1>冲积-洪积粉细砂层10.728.72298.76<3-2>冲积-洪积粉中粗砂层层15.8113.831.98145.68<4-1>冲积-洪积土层1.090.850.2410.05<4-2>河湖相淤泥质土土0.60.470.135.57<5-1>可塑残积土层4.411.702.7140.64<5-2>硬塑残积土层5.342.063.2849.21<6>红层全风化岩层层11.174.007.17102.9588<7>强风化泥质粉砂砂岩27.258.8318.42252.38<8>中风化泥质粉砂砂岩21.4119.272.14197.31<9>微风化泥质粉砂砂岩1.61.520.0814.78小计10061.7338.27921.5588右线<2-1B>淤泥质土层0.020.0150.0050.183<2-2>淤泥质砂层0.380.320.063.52<2-4>可塑粉质粘土层层0.910.7280.1828.38<3-1>冲积-洪积粉细砂层13.2210.752.47122.40<3-2>冲积-洪积粉中粗砂层层16.7714.672.10155.30<4-1>冲积-洪积土层0.360.280.083.352<4-2>河湖相淤泥质土土0.540.420.125.015<5-1>可塑残积土层3.931.512.4236.48<5-2>硬塑残积土层4.531.742.7941.90<6>红层全风化岩层层9.953.566.3992.18<7>强风化泥质粉砂砂岩25.78.3317.37237.72<8>中风化泥质粉砂砂岩21.8519.672.18202.32<9>微风化泥质粉砂砂岩1.841.750.0917.05小计10063.7436.26925.40由以上资料分析析，【南浦站~南会区间间中间风井井段】左右右线所需处处理量（即即≥0.0774mm）分分别为766.25%%，76.338%，【南浦站~洛溪站区区间】左右右线所需处处理量（即即≥0.0774mm）分分别为611.73%%，63.774%。5.5.2盾构机掘进进对泥浆处处理系统的的要求⑴对泥浆处理理系统能力力的要求：：一环长度：15500mmm最大掘进速速度：45mm/miin每台盾构机掘进进一环所需需时间：11500mmm÷45mm/miin=333min每台盾构机对泥泥浆的需求求量：111.6m3/minn每台盾构机排浆浆量：9..8m3/minn（以最大大排浆量计计算）两台机掘进各一一环盾构机机排浆量：：11.66m3/minn×33minn×2台=765..6m3⑵对泥浆指标标(处理结果)的要求:为了维护护泥浆泵的的性能，降降低磨耗，减减少配管的的阻力，作作为送浆用用的泥浆，其其基本特性性如下：液体比重：1..10~11.25送泥泵的设计能能力讨论是是按1.10的比重进进行的。如如果使用比比重较大的泥泥浆，不但但会降低泥泥浆泵的能能力，还会会增加配管管的阻力。相相反，如果果比重较小小，则会降降低开挖面面的稳定性性，导致界界限沉降速速度的增加加，增加堵堵塞的危险险性。粘性：：漏斗粘性性200~35ssec使用粘性较低的的泥浆，将将会导致开开挖面稳定定性的下降降。同时，由由于泥浆不不能包裹固固体物质的的颗粒，还还会增加配配管的阻力力，加快配配管、泥浆浆泵的磨耗耗。⑶含砂率7%%以下对可可靠度的要要求：泥浆处理设备是是盾构机正正常掘进的的重要保障障，处理系系统必须在在盾构机施施工中万无无一失，做做到百分之之百的可靠靠。本处理理系统的可可靠性主要要表现在两两个方面，一一是整体设设计的可靠靠性，即对对渣浆处理理的及时性性、浆液质质量的适应应性；二是是设备本身身的性能、质质量、使用用寿命等的的可靠性；；三是处理理能力的富富裕配置，包包括设备整整机和零配配件的备用用及沉淀池池的储备功功能。⑷控制系统的的整合：泥水在盾构机至至泥水处理理系统之间间的循环是是由泥水输输送系统实实现的，盾盾构机开挖挖下来的土土砂进入切切削仓，经经搅拌后的的高密度泥泥水由泥水水泵泵送至至泥水处理理系统，在在泥水场进进行处理，分分离后的泥泥水经调整整密度，粘粘度等指标标后再泵回回开挖面，如如此循环。掘掘进状态下下开挖面泥泥水压力的的稳定由自自动控制阀阀维持，当当开挖面实实际泥水压压力大于设设定值时，自自动控制阀阀自动开启启将多余的的新鲜泥水水排出系统统之外，小小于压力设设定值时自自动关闭。泥浆处理系统的的部分运行行指标（如如储浆槽内内运行时泥泥浆的低水水位和运行行时泥浆的的最低水位位等）传送送至盾构机机的中央控控制室中预预留好的接接口，由中中央控制室室统一指挥挥。5.5.3泥浆处理系系统的施工工环境⑴泥浆处理场场地：目前前工程现场场具备2000mm2的泥浆处处理场地。⑵渣土外运的的客观条件件分析：施工现场距距离三枝香香水道很近近，使用泥泥浆泵通过过泥浆管道道将多余的的泥浆抽到到三枝香水水道进行船船运，另外外二次处理理后的渣土土也通过运运泥车运到到三枝香的的船上运走走。船运相对汽汽车运输更更加环保及及节省费用用。关于泥浆和渣土土排放，可可以明确的的是余泥外外运的灵活活不会对泥泥浆处理系系统增添额额外的压力力，泥浆处处理系统的的唯一目的的是回收合合适的泥浆浆供盾构机机循环使用用。⑶泥浆外运的的可行性分分析：从环境保护护方面考虑虑，多余浆浆水和土渣渣采用水路路运输避免免了陆路运运输会污染染道路，阻阻塞交通的的可能，有有利于环保保，也可降降低了工程程成本。该工程按高高峰期计算算出浆量约约为20000m3/天。派专人于泥泥浆装、卸卸点登记载载量，防止止中途偷卸卸，污染水水域环境。外运方案经经海事局审审核批准后后方可实施施，我司具具有办理水水上运输手手续的丰富富经验。5.6泥浆处处理的系统统设计一次处理：把切切削排泥中中所包含的的0.0774mm以上的的砂砾成分分，通过低低头型振动动筛和离心心机加以分分离，通过过脱水作业业使含水率率变为30％左右。（其其中，固结结粘性土在在排出时仍仍保持了地地层含水率率，因此，有有时含水率率会高于30%。）泥水比重的调整整确保调整整槽内装有有已完成一一次处理作作业的适量量泥浆，再再向槽内添添加稀释水水或50％浓度的的泥浆，调调制成送浆浆比重。另另外多余的的泥水通过过排浆泵通通过管道直直接输送到到三枝香水水道的运浆浆船上。余泥的处理：将将PAC等凝结剂剂添加到经经比重调整整处理的余余泥中，使使其混合凝凝结后，通通过压力过过滤器作进进一步脱水水处理，使使其含水率率达到能够够用汽车等等装运的程程度。（脱脱水泥饼的的含水率因因地层的性性质而有相相当大的差差别。）汽汽车将余泥泥从工地转转运到三枝枝香水道边边的运泥船船上运走。污水排放的三次次处理：脱水处理时所产产生的滤水水可作为稀稀释水循环环再利用，仅仅需将多余余的滤水与与杂排水一一齐经增稠稠器及中和和装置进行行处理后排排放。排放放水的混浊浊度在150pppm以下，PH为5.8～8.6。5.6.1泥浆处理系系统的设备备配置⑴设备配置的的能力计算算与盾构机正常掘掘进相对应应的处理能能力计算：：参数选择如如下：A．盾构机外径DD=62550mm切削直径=62500mmB．环宽：15000mmC．切削面积：330.788m2D．切削土量：446.177m3/RE．固结土排出率率：0%F．最大掘进速度度：45mmm/miinG．掘进时间：333minn/RH．送浆量：9..8m3/minnI．送浆比重：11.20J．排浆量：111.6m33/minnK．运行时间：220h/dday(一级处理)、20h//day((二级处理)L．日掘进量：110R/ddayM．掘进周期：1120miin/R计算如下：A.一环的排浆浆量：33×111.6==382..8m3B.两台盾构机机各一环的的排浆量：：382..8×2＝765..6m3C.两台盾构机机各一环的的送浆量：：9.8××33×22＝646..8m3D.直接处理设备所所需能力：：382.8m33/33mmin=111.6mm3/miin=6996m3/hE.利用沉淀池池调节后处处理设备的的能力：382.8m33/1800min==2.1mm3/minn=1266m3/hF.平均每环出出土的干渣渣量所占百百分比（P1+PP2+P33×5%）：63.225％G.平均每环环出土的干干渣量：446.177m3/R×664.6222％＝29..20m33/RH.每环出土最最大干渣量量所占百分分比：95%每环出土最大干干渣量：446.177m3/R×995%＝43.99m3/R⑵设备的选用用及其性能能分析低头型网筛在本标段中，因因盾构机所所通过的断断面将产生生砂砾和固固结排土的的砂砾，而而且排泥量量多达111.6m33/min，所以配配备了低头头型网筛作作相应处理理。其优点点是通过配配备网筛，可可以使排泥泥的入口变变为一处，从从而将对一一次分离机机所造成的的负载偏移移控制在最最小范围。另另外，对于于一次处理理所使用的的机器设备备的保养管管理方面也也非常有利利。选择低头型网筛筛时应综合合考虑排泥泥中砂砾的的重量负载载和排泥量量形成的水水量负载两两个方面。地质条件：项目第一次处理最大大值第二次处理最大大值土颗粒实际比重重2.32.3地层含水率40.7%40.7%单位体积重量1.8t/m331.8t/m33颗粒构成砾石63.25%63.25%砂16.24%16.24%粉沙粘土20.51%20.51%合计100%100%重量负载计算：：从砂砾、吸附水水、吸附土土砂的合计计重量考虑虑，在第1次处理切切削时其重重量负载最最大，切削削时间为33miin/R，根据物物资平衡计计算书所计计算出的负负载值如下下表所示。固结土、砂砾37.6t/RR90.3t//h砂0.30t/RR0.73t//h粉沙粘土1.31t/RR3.14t//h吸附水3.8t/R9.03t//h合计43.01t//R103.20t/h计算时假定水的的吸附率为为砂砾的10wtt%左右。假假定砂、粉粉沙粘土的的吸附率相相当于排泥泥中水的比比例。水量负载计算：：排泥量为为11.66m3/min。低头型网筛的处处理能力综合考虑以上重重量与水量量的负载，下下表列出了了SLH--15422(Ⅱ)型低头型型网筛的处处理能力。负载种类重量负载水量负载砂砾、固结排土土120t/h1m3/minn因此，只需配备备1台SLH--15422(Ⅱ)型低头型型网筛，便便可同时满满足重量负负载与水量量负载的要要求，完成成所需处理理作业。1台低头型网筛的的规格标准准型号SLH-15442（Ⅱ）型1)脱水筛低头型双层振动动筛1台2)附件、作业业台等1500W×44200ＬＬ1套上层网15mm织网下层网3.0mm拉杆杆设置1台符合以上规格格标准的低低头型网络络进行处理理作业。一次分离机离心机鉴于盾构机所通通过断面地地层中的砂砂中细砂成成分较少，所所以选择MD-9型离心机机（直体部部φ230）。MD-9型离心心机供泥量1m3／minn处理泥浆量0.8m3／／min筛下比0.2(0.22m3/minn)因排泥量为111.6m33/min，上述离离心机需要要配备数量量为：111.6m3/minn÷0.88m3/minn台＝15台。考虑虑其与后述述脱水筛之之间的关系系，应配备备15台离心心机进行处处理。每台台离心机的的平均负载载为11..6m3/minn÷15台＝0.880m33/minn台。离心泵（P-11）MD-9型离心心泵的供泥泥量为上述述的1.00m3/min，因配备15台，所以以总供泥量量应满足条条件：1..0m33/minn台×15台＝15.0mm3/minn以上。因因此，设置置7台符合以以下标准的的离心泵进进行处理。耐磨型水底抽砂砂泵：2..5m33/minn×20mh，37kWW脱水筛选择脱水筛时应应综合考虑虑一次分离离砂砾所造造成的重量量负载与筛筛下泥浆所所产生的水水量负载两两方面的要要求。a重量负载载计算本标段中，根据据物资平衡衡计算书的的一次分离离砂砾负载载数值，重重量负载最最大情况发发生在第一次处处理切削期期间，平均均切削时间间为33miin/R，此时重重量负载的的数值如下下：砂12.715tt/R30.516tt/h粉沙粘土1.512t//R3.629t//h吸附水4.337t//R10.409tt/h合计计18.564tt/R44.554tt/hb水量负载的计算算因MD-9型离心心泵按15台进行设设置，所以以筛下泥浆浆量应为00.2mm3/minn台×15台＝3.0mm3/minn。c脱水筛的处理能能力针对上述负载，1536型(Ⅱ)特殊型脱脱水筛的处处理能力如如下表所示示，据此进进行设备选选型。表3-1015366(Ⅱ)型特殊型型脱水筛筛面筛网种类重量负载水量负载上层0.8mm楔形形钢丝40t/h0.72m3//min中层0.8mm楔形形钢丝32t/h0.58m3//min下层不要每台最大负载72t/h1.30m3//min因此，15366(Ⅱ)型特殊型型脱水筛根根据重量负负载计算需需要1台，根据据水量负载载计算需要要3台。为同同时满足两两种要求，需需设置3台。1台一次分离机的的规格标如如下，准投投入2台符合上上述标准的的一次分离离机进行处处理。表3-11型号SGSS-15336型（Ⅱ）特殊型型-51)脱水筛低头型双层振动动筛１台1500W×33600LL22kW上层筛网0.8mm楔形形钢丝中层筛网0.8mm楔形形钢丝下层筛网不要2)离心机ＭＤ－９型离心心机15台3)离心泵耐磨型水下抽砂砂泵7台2.5m3//min××20mmH37kW4)附件、作业业台等１套调整槽在送浆管理方面面，根据以以往的经验验，添加稀稀释水及浓浓泥浆时在在调整槽内内的必要滞滞留时间约约为10分钟左右右。送浆量量为11.66m3/min，安全率率以1.5计算，则则槽的容积积应超过以以下规格：：11.55m3/minn×10mmin×11.5＝172..5m3因此，设设置1个200mm3泥浆槽。钢钢板结构（分分割型）带带搅拌机：：11kWW调整槽泵（P--2）用于在调整槽与与余泥槽间间运送泥浆浆。因在切切削过程中中也会进行行比重调整整，应选择择可将产生生的余泥不不断抽出的的泵设备。据据此，应设设置１台符符合以下标标准的泵。耐耐磨型螺旋旋排浆泵22.0m33/minn×10mmH，11kW。剩余泥水槽容量上应满足贮贮存切削1环内所产产生的所有有剩余泥水水的要求。剩剩余泥水的的产生量在在casee.1附近切削削时为最大大，有366.3m33/R。因此，需需设置一个个容量为550m3的泥浆槽槽。50m3泥浆槽槽：钢板结结构（分割割型）带搅搅拌机：3.7kkW剩余泥水泵（PP-3）主要用于将泥浆浆从剩余泥泥水槽运送送至排浆槽槽。应选择择能在1环切削周周期内将产产生的剩余余泥水全部部输送完毕毕的泵。剩剩余泥水的的产生量如如上所述为为36.33m3/R，而切削削周期为120..00miin/R，因此，泵泵的能力应应满足以下下要求：36.3m3//R÷1220.000min//R＝0.300m3/min，考虑到到泵及管道道的闭塞情情况，应设设置1套符合以以下标准的的泵设备。耐磨型螺旋排浆浆泵：0..5m3/minn×10mmH（3.7kkW）PAC槽槽的容积应满足足可贮存PPAC3天以上的的条件。PPAC使用用量最大的的情况发生生在casee.1切削时，切切削1环的PAC使用量为为145..50kgg/R（121..25升/R），日切切削量为10.00R/daay，因此，PPAC槽的的容积最小小应为1221.255升/R×110.0RR/dayy×3daay÷10000升/m3＝3.644m3左右。所所以，可设设置1个6m3的PAC槽进进行。6m3PAC槽：20030φ×20855H(6m3)聚乙烯制制（一体型型）PAC泵（P--4）PAC被添加在在余泥泵的的排浆管内内，因此，所所选择的PPAC泵的的能力应与与P-3泵的排浆浆能力匹配配。PAC添加率（设设计值）：：25.000kg//tssP-3泵能力：：0.5mm3/minn余泥比重（密度度）：maax1.1194t//m3余泥浓度：maax25..80wtt%PAC比重（密密度）：11.2000kg/mm3㍑相对脱水时间变变化的备份份能力：1.3因此，相对1台台P-3泵而言，PPAC泵的的能力应达达到以下要要求：0.50m3//min××1.1994t/mm3×0.25580×25kgg/tsss÷1.200kg/升×1.3＝4.17升/min左右。因因设置1台P-3泵，所所以也需设设置1台符合以以下标准的的PAC泵。运行行中容量可可变型定量量泵1～5升/minn×5kg/cm2，0.4kkW。排浆槽因盾构机切削周周期与脱水水处理周期期有时间不不匹配情况况，所以在在盾构机掘掘进过程中中仍需持续续进行脱水水处理。因因此，下一一环的切削削作业开始始前，以下下余泥槽必必须清空以以保证切削削过程中产产生泥浆的的贮存。据据此，应设设置1个符合以以下标准的的浆槽。50m3排浆槽槽：钢板结结构（分割割型）带搅搅拌机：3.7kkW。压滤机选择压滤机的前前提要求是是余泥的脱脱水处理要要在1环的切削削周期内完完成。单位时间脱水泥泥饼的产生生量Q1切削1环周期内所产生生的脱水泥泥饼量在casee.1切削时为为最大，有有5.300m3/R。2次处理周周期为120..00miin/R，因此，相相当于单位位时间的脱脱水泥饼产产生量为：：Q1＝5.300m3/R×660minn/h÷1120.000minn/R＝2.655m3/h。脱水周期CT脱水处理周期本本应根据实实际作业的的地层进行行试验并确确定。现暂暂根据以往往的实际数数据按以下下周期设计计。（因此此，实际作作业周期可可能会有所所变化）供液：10miin脱水：90miin开箱排土：300min合计(CT)：1330minn压滤机所需能力力能力需求σ(mm3)＝Q1(m3/h)××CT(min))÷60((min//h)σ(m3)＝2.65m3//h×1330minn÷60mmin/hh＝5.744(m3)压滤机选型采用泥水盾构工工程中迄今今为止经常常使用的机机型进行计计算。下表表为规格标标准。型号SFPS-655150过滤板尺寸1650孔过滤舱数150舱过滤压力5kg/cm22过滤面积720m2排土容积10.9m3所需台数计算NN选择型号为SFFPS-6651500的压滤机机时所需台台数N(台)＝σ(m3)÷排土容积(m33/台)，即N＝5.744m3÷10.990m3/台＝0.53台所需能力(σ))：5.744m3所需台数(N))：0.53台设计台数：1台台设备能力：100.9m33根据计算，需要要1台SFPSS-651150型压压滤机。eq\o\aac(○,11)滤水槽配备1台符合以下标准准的滤水槽槽：φ23500×15000H(6m3)钢板结构：一体体型eq\o\aac(○,12)滤水泵（PP-5）所选择的滤水泵泵的最大排排浆量应高高于高压排排浆泵（PP-5）的的最大排浆浆量。65英寸压滤机机用高压排排浆泵的最最大排浆量量为1.22m3，这种排排浆泵设置置了1台，与之之相对应，应应设置1台符合以以下标准的的滤水泵。潜水泵：1.55m3/minn×10mmH，5.5kkWeq\o\aac(○,13))稀释水槽槽因脱水处理在盾盾构机掘进进过程中也也不间断，则则稀释水槽槽的容量最最大为1环切削周周期内所使使用的稀释释水量与所所产生滤水水量之和。补补给水可考考虑另行供供给，则稀稀释水槽的的所需容量量应减除补补给水量部部分。这一一容量在casee.1切削时需需求最大，根根据物资平平衡计算书书计算的结结果如下表表所示：稀释水0m3/R滤水13.6m3//R小计13.6m3//R补给水0m3/R差值13.6m3//R跟据计算结果，设设置1个容量为为20m3的水槽。水槽为钢板结构构，方形，尺尺寸为20000W××50000L×20000H(200m3)eq\o\aac(○,14)稀释水泵泵（P-77）因排出比重上升的的送浆与添添加稀释水水的作业交交互进行，因因此，应选选择可在1环切削周周期内可添添加稀释水水总量的泵泵。稀释水水的使用量量如上面所所述为0..00m33/R，切削时时间为25miin/R，则泵的的能力应大大于下式要要求：0..00m33/R÷225minn/R÷00.5＝0.000m3/min，设置1台符合以以下标准的的泵，用于于向调整槽槽添加稀释释水。潜水泵：0.55m3/minn×10mmH，2.2kkWeq\o\aac(○,15)土砂料斗斗用于一次处理（一一次分离砂砂砾）应选择具备贮存存夜间切削削的5.0环的土砂砂能力的设设备。处理理土砂量最最大为277.90mm3/R，设地层层的体积变变化率为150%，则所需需贮存容量量＝（１环环切削量）×（环数）×（体积变变化率）＝＝27.990m3/R×55.0R××1.5＝209..25m33根据计算结果，设设置3台容积为为80m3的土砂料料斗。采用用80m3土砂料斗斗（46000φ×95700H=80m3）土砂料料斗为钢板板结构、分分割型、液液压闸门式式，7.5kkW。用于二次处理（脱脱水泥饼）本标段预定使用用皮带输送送机，因此此不需二次次处理用料料斗。处理理土砂量的的最大值为为5.300m3/R，设地地层的体积积变化率为为150％，则计划划运出土砂砂容量＝（1环切削量）×（环数）×（体积变化率）＝5.30m3/R×5.0R×1.5＝39.75m35.6.2泥浆处理理设备配置置表本工程的泥浆处处理采用二二级处理，泥泥浆处理设设备的占地地面积为660m×30m。具具体泥浆处处理设备如如表3-12所示。表3-12φ6,250泥水式盾盾构工程泥泥水处理设设备一览表表№设备名称设备规格台数设备能力(kW×n=kWW)设备重量(kg×n=kgg)1低头型网筛SLH-15442(Ⅱ)1)低头型双层网筛筛SLH-1544212)机架、作业台、操操纵面板122×1＝22212,400××1＝12,4400机内管线敷设1套3)防振装置（气垫垫式）1套4)喷淋泵（用于清清洗网筛表表面）0.15m3//min××150mmH115×1＝155400×1＝44002一次分离机SGGS-15536(Ⅱ)-5特殊型1)离心泵（P-11）737×7＝2559945×7＝66,629耐磨型水底抽砂砂泵2.5m3/mmin×220mH2)分离机（MD--9）φ230橡胶衬垫垫153)低头型双层]网网筛21500W×33600ＬＬ122×2＝44416,900××2＝33,88004)机架、作业台、操操纵面板机内管线敷设1套5)防振装置（气垫垫式）1套6)防振装置用压缩缩机（共用用）10.4×1＝00.4354×1＝33547)泥浆接收槽（１１，２共用用）13,500×11＝3,50002000Ｗ钢板结构一体型型3调整槽1)200m3钢板结构分割型型带搅拌机机111×1＝1118,900×11＝8,90002)比重调整器1单管式比重检测测器(比重检测测管)3)取样泵0.2mm3/minn×10mmH1套2.2×1套11＝2.2150×1套＝＝1504调整槽泵（P-2）耐磨型螺旋排浆浆泵2.0m3／mmin×110mH111×1＝111450×1＝44505余泥处理槽50m3钢板结构分割型型带搅拌机机13.7×1＝33.74,600×11＝4,60006余泥处理泵（PP-3）耐磨型螺旋排浆浆泵0.5m3／mmin×110mH13.7×1＝33.7240×1＝22407PAC槽2030φ×22085HH6m3聚乙烯制品一体体型1350×1＝33508PAC泵运行中功率可变变型定量泵泵1～5m3/min×5kkg/cmm210.4×1＝00.434×1＝3449排浆槽3880φ×33050HH36m3钢板结构分割型型带搅拌机机13.7×1＝33.74,600×11＝4,600010压滤机SFPS-6551501)高压排浆泵（PP-5）耐磨型螺旋排浆浆泵0.6m3／／min××50mHH122×1＝222470×1＝44702)压滤机主体（自自动开箱式式）钢板结构方形过过滤板（65吋150室）①过滤面积（7220m2）②排土容量（100.9m33）1式1.5×1＝11.53)液压装置高压自动切换式式15.5×1＝55.562,000××1＝62,00004)除水槽（液压运运行式）15)滤渣排出传送器器900B×111.0mLL13.7×1＝33.76)机架、作业台、操操作面板机内管线敷设17)滤布清洗机三连柱塞泵20/min××30kg/cm212.2×1＝22.2100×1＝110011滤水槽2350φ×11500HH6m3钢板结构一体型型1650×1＝665012滤水泵（P-6）潜水泵1.5m3//min××10mHH15.5×1＝55.584×1＝84413稀释水槽2000Ｗ×55000Ｌ×20000Ｈ20m3钢板结构矩矩形13,000×11＝3,000014稀释水泵潜水泵0.5m3//min××10mmH12.2×1＝22.232×1＝32215粘土溶解槽φ1500×Ｈ221603m3钢板结构（一体体型）13.7×1＝33.71,100×11＝1,100016粘土输送泵（PP-8）耐磨型螺旋排浆浆泵0.5m3／mmin×110mH13.7×1＝33.7240×1＝224017贮泥槽50m3钢板结结构一体体型13.7×1＝33.74,600×11＝4,600018浓泥浆泵（P--9）耐磨型螺旋排浆浆泵0.5m3/mmin×110mH13.7×1＝33.7240×1＝224019CMC溶解槽1500φ×22160HH3m3钢板结构一一体型11.5×1＝11.5700×1＝770020CMC泵（P--10）单向弯曲泵100m3／mmin×110mH11.5×1＝11.560×1＝60021清水槽２３５０φ×３３０５０ＨＨ１３m3钢板结构一一体型11,200×11＝1,200022杂用水泵（Ｐ－１６）潜水泵1.0m3／mmin×110mH13.7×1＝33.780×1＝80023清水泵（Ｐ－１７）潜水泵1.0m3／mmin×110mH13.7×1＝33.780×1＝80024隧道内排水处理理装置30m3/hh1)原水槽２３５５０φ×３０５００Ｈ１３m31套2)原水泵(Ｐ－１１１)1套3.7×1＝33.73)增稠器（矩形）带高分子溶解槽槽带操纵面面板1套2.2×1＝22.20.2×2＝00.46,250×11＝6,25504)ＰＡＣ泵(Ｐ－１２)10.2×1＝00.25)高分子泵(Ｐ－１３)10.4×1＝00.46)泥浆排放、返送送泵(P-144)22.2×2＝44.425中和装置30m3/hh1)原水槽２３５５０φ×１５０００Ｈ６m31套2)原水泵(Ｐ－１１５)1套2.2×1＝22.23)中和装置主体（带带操纵面板板）1套2,750×11＝2,75504)二氧化碳气化装装置、收集集装置1套5×1＝55)放流记录槽1套26土砂料斗(一次处理用)４６００φ×９９５７０ＨＨ８０m3钢板结构（分割割型）液压驱动式闸门门（带液压压装置）37.5×3＝222.516,000××3＝48,000027土砂量(二次处理用)39.75m3328中央操纵柜室内自立式面板板型1式150×1＝115029现场操纵箱室外自立式面板板型1式1,000×11＝1,0000总计(kW)：4779.5KW总计(㎏)：209,1799§6盾构机机主要尺寸寸、技术性性能和参数数盾构机主要尺寸寸，技术性性能和参数数如表3-13所示。表3-13盾构机设设计参数及及主要尺寸寸盾构性能和参数序号位置项目名称出厂参数备注1盾构整体机体总长7800mm（不不含刀盘）尾壳厚度40mm盾尾间隙45mm装备总功率1748kw最大掘进速度45mm/miin盾尾密封三排密封刷，中中间充满并并不断加注注盾尾油脂脂2刀盘开挖、超挖直径径φ6280mmm驱动型式全液压驱动开挖范围φ6280mmm～φ63300mm最大转速6.0rpm最高扭矩5300KNmm扭矩系数α=23.5（100%）α=27.7（118%）3铰接装置型式被动型最大行程差垂直直、水平垂直：100mmm水平1500mm最大转角垂直、水水平垂直：1.0ºº水平1.55º4仿形刀型式装配有滚刀闭式式最大超挖量50mm数量1把5液体输送P1.1输出功率（KWW）350转速（rpm）1100扬程（m）55数量（台）1P2.1输出功率（KWW）350转速（rpm）1100扬程（m）55数量（台）1P2.2输出功率（KWW）350转速（rp