一种盾构渣土全资源化利用系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212269895 U(45)授权公告日 2021.01.01

(21)申请号 202020721740.5(22)申请日 2020.05.06

(73)专利权人 中国建筑第五工程局有限公司

地址 410004 湖南省长沙市雨花区中意一

路158号中建大厦(72)发明人 习智琴　李水生　阳栋　侯亚康　

杨子汉　(74)专利代理机构 长沙智路知识产权代理事务

所(普通合伙) 43244

代理人 柏琳容(51)Int.Cl.

C04B 18/12(2006.01)C04B 28/00(2006.01)B09B 3/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图1页

CN 212269895 U(54)实用新型名称

一种盾构渣土全资源化利用系统(57)摘要

本实用新型涉及一种盾构渣土全资源化利用系统。该系统包括第一渣土池、对辊机、破碎机、第一搅拌机、第二搅拌机、振动台；第一渣土池用于沉淀泥水平衡盾构渣土；对辊机用于处理土压平衡盾构渣土；破碎机用于将硬岩TBM盾构渣土破碎；第一搅拌机与第一渣土池、对辊机及破碎机连接；第二搅拌机与破碎机及第一渣土池连接；破碎机与第一渣土池连接，用于将石粉加入至第一渣土池中；振动台与第一搅拌机和第二搅拌机连接，用于将第一搅拌机或第二搅拌机中的混合物料浇筑后震捣密实。该系统在不需要额外加水并且避免产生废水、泥浆或滤饼的情况下实现泥水平衡盾构渣土、土压平衡盾构渣土和硬岩TBM盾构渣土的综合处置与资源化利用。

CN 212269895 U

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，包括：第一渣土池、对辊机、破碎机、第一搅拌机、第二搅拌机、振动台；所述第一渣土池用于存储和沉淀泥水平衡盾构渣土；

所述对辊机用于处理土压平衡盾构渣土；

所述破碎机用于将硬岩TBM盾构渣土破碎为石粉和砂石；所述第一搅拌机与所述第一渣土池、所述对辊机及所述破碎机连接，用于将第一渣土池中的泥浆、所述石粉、对辊后的土压平衡盾构渣土与城市固废、固化剂和胶凝物质混合；

所述第二搅拌机与所述破碎机及第一渣土池连接，用于将所述砂石、第一渣土池中的砂卵石与城市固废、固化剂和胶凝物质混合；

所述破碎机与所述第一渣土池连接，用于将所述石粉加入至所述第一渣土池中；所述振动台与所述第一搅拌机和所述第二搅拌机连接，用于将所述第一搅拌机或所述第二搅拌机中的混合物料浇筑后震捣密实。

2.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，还包括搅拌网，所述搅拌网设于所述第一渣土池内，所述搅拌网用于搅拌所述泥水平衡盾构渣土。

3.根据权利要求2所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，所述搅拌网呈网状布置在所述第一渣土池的水平方向上。

4.根据权利要求2所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，所述搅拌网呈栏杆状布置在所述第一渣土池的垂直方向上。

5.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，还包括泵机，所述泵机与所述第一渣土池及所述第一搅拌机连接，所述泵机用于抽取所述第一渣土池中的泥浆至所述第一搅拌机中。

6.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，还包括第二渣土池，所述第二渣土池与所述对辊机连接，所述第二渣土池用于存储所述土压平衡盾构渣土。

7.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，还包括第三渣土池，所述第三渣土池与所述破碎机连接，所述第三渣土池用于存储所述硬岩TBM盾构渣土。

8.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，所述对辊机为双齿对辊机。

9.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，所述破碎机为圆锥破碎机。

10.根据权利要求1所述的盾构渣土全资源化利用系统，其特征在于，所述第一搅拌机为卧式搅拌机；所述第二搅拌机为立式平口搅拌机。

2

CN 212269895 U

说　明　书

一种盾构渣土全资源化利用系统

1/5页

技术领域

[0001]本实用新型涉及固废处理领域，尤其涉及一种盾构渣土全资源化利用系统。背景技术

[0002]目前，我国地铁发展迅速，建设规模大、速度快。随着城市的发展以及复杂多变的地层地质情况，单一的盾构形式已不能满足施工的需要。通常，一条线往往会同时采用土压平衡盾构、泥水平衡盾构以及硬岩TBM法掘进，如复合式盾构已广泛应用。因此，如何处置巨量且不同种类的盾构渣土是地铁施工不可回避的问题。[0003]盾构渣土主要由碎石、砂、粉土、黏土和水构成。对于含石较多的地段渣土，如硬岩TBM掘进盾构渣土，其碎渣由于母岩具有一定的强度且含水率相对较低，稍许破碎、筛分就可以直接资源化利用于砂石，资源化利用价值相对较高，但同时存在机制砂品质不高且产生石粉的问题；对于含水率最高的渣土，如泥水平衡盾构渣土，主要来源于富含水、渗透系数大的砂卵石地层，由于其含水率较高且基本无粘性，采用传统的旋流器、振动筛、压滤机组合的方式即能达到资源化处理与利用的目的，但不可避免的会产生泥饼、泥浆或废水；对于土石混合渣土或土层类渣土，如土压平衡盾构渣土，呈“膏体”状，其处置及资源化利用最为困难。现有的筛分方式效率低下，若加水筛分，则消耗水资源的同时会产生几倍于渣土的泥浆。同时，脱水也极其困难，特别是对于含碎石较少的黏土岩或土层渣土，现有的脱水方法效率低下或成本太高。无论哪种盾构渣土，现有的处置方式都将严重制约着盾构渣土的“减量化、无害化、资源化”处理及应用。

[0004]现有的处置技术通常只针对单一盾构渣土，同时存在着需要额外加水处理，产生废水、泥浆或滤饼等问题，没有达到全资源化利用的效果，并且适用性、可推广也较差。专利文献CN 107417066 A公开了一种盾构工程施工的泥浆处理系统及方法，主要针对泥浆的处理，且会产生外排水，使用压滤机脱水会产生泥饼；专利文献CN 109057815 A、CN 104858048 A、CN 110340112 A公开了土压平衡盾构渣土的处理及利用方法，但都需要额外加水或产生外排水，或产生泥饼；专利文献CN 106623368 A、CN 110303033 A、CN 110695064 A公开了盾构渣土的处理系统及方法，但需要额外使用清水或高压水冲洗，并且产生泥块或泥饼；专利文献CN 109231897 A公开了一种盾构渣土无害化、资源化处理方法，无泥饼产生，但是前期加入了水和六偏磷酸钠处理，这将极大的增加处理成本，并且该分散剂不具备环保性；专利文献CN 109865733 A公开了一种盾构渣土现场处理及资源化的系统和方法，但只适用于含砂率为30％～70％的盾构渣土，对于含砂率低于30％的土层类或黏土层盾构渣土，是无法采用洗砂机筛洗的，且该方法处理产生的泥饼含水率仍高达60％及以上，不利于外运或堆存。综上所述，目前的盾构渣土处置技术需要改进。实用新型内容

[0005]目前盾构渣土的处置技术通常只针对单一盾构渣土，或者需要额外加水处理，或者会产生废水、泥浆或滤饼等，达不到全资源化利用的效果，导致适用性、可推广也较差。

3

CN 212269895 U[0006]

说　明　书

2/5页

本实用新型所要解决的技术问题是：如何在不需要额外加水并且避免产生废水、

泥浆或滤饼的情况下实现泥水平衡盾构渣土、土压平衡盾构渣土和硬岩TBM盾构渣土的综合利用。

[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种盾构渣土全资源化利用系统。[0008]本实用新型提出一种盾构渣土全资源化利用系统，包括：第一渣土池、对辊机、破碎机、第一搅拌机、第二搅拌机、振动台；所述第一渣土池用于存储和沉淀泥水平衡盾构渣土；

[0009]所述对辊机用于处理土压平衡盾构渣土；

[0010]所述破碎机用于将硬岩TBM盾构渣土破碎为石粉和砂石；[0011]所述第一搅拌机与所述第一渣土池、所述对辊机及所述破碎机连接，用于将第一渣土池中的泥浆、所述石粉、破碎后的土压平衡盾构渣土与城市固废、固化剂和胶凝物质混合；

[0012]所述第二搅拌机与所述破碎机及第一渣土池连接，用于将所述砂石、第一渣土池中的砂卵石与城市固废、固化剂和胶凝物质混合；[0013]所述破碎机与所述第一渣土池连接，用于将所述石粉加入至所述第一渣土池中；[0014]所述振动台与所述第一搅拌机和所述第二搅拌机连接，用于将所述第一搅拌机或所述第二搅拌机中的混合物料浇筑后震捣密实。[0015]进一步地，还包括搅拌网，所述搅拌网设于所述第一渣土池内，所述搅拌网用于搅拌所述泥水平衡盾构渣土。[0016]进一步地，所述搅拌网呈网状布置在所述第一渣土池的水平方向上。[0017]进一步地，所述搅拌网呈栏杆状布置在所述第一渣土池的垂直方向上。[0018]进一步地，还包括泵机，所述泵机与所述第一渣土池及所述第一搅拌机连接，所述泵机用于抽取所述第一渣土池中的泥浆至所述第一搅拌机中。[0019]进一步地，还包括第二渣土池，所述第二渣土池与所述对辊机连接，所述第二渣土池用于存储所述土压平衡盾构渣土。[0020]进一步地，还包括第三渣土池，所述第三渣土池与所述破碎机连接，所述第三渣土池用于存储所述硬岩TBM盾构渣土。[0021]进一步地，所述对辊机为双齿对辊机。[0022]进一步地，所述破碎机为圆锥破碎机。[0023]进一步地，所述第一搅拌机为卧式搅拌机；所述第二搅拌机为立式平口搅拌机。[0024]本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：第一渣土池存储泥水平衡盾构渣土并将泥水平衡盾构渣土充分搅拌后沉淀为泥浆和砂卵石，对辊机将土压平衡盾构渣土破碎均匀，破碎机将硬岩TBM盾构渣土破碎为石粉和砂石，第一搅拌机与所述第一渣土池、所述对辊机及所述破碎机连接，第一搅拌机将泥浆、所述石粉、破碎后的土压平衡盾构渣土与城市固废、固化剂和胶凝物质混合，混合得到的混合物料进一步送至与第一搅拌机连接的振动台，浇筑入模后通过振动台震捣密实并养护得到免烧建材；第二搅拌机与所述破碎机及第一渣土池连接，用于将砂石、砂卵石与城市固废、固化剂和胶凝物质混合，浇筑入模后通过振动台震捣密实并养护得到免烧建材，此外，所述破碎机与所述第一渣土池连接，可以将破碎机破碎所得的石粉加入第一渣土池中，达到降低泥浆黏性的效果，促进其自然沉淀分

4

CN 212269895 U

说　明　书

3/5页

离；通过盾构渣土全资源化利用系统在不需要额外加水并且避免产生废水、泥浆或滤饼的情况下实现泥水平衡盾构渣土、土压平衡盾构渣土和硬岩TBM盾构渣土的综合利用。附图说明

[0025]通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

[0026]图1为本实用新型提出的盾构渣土全资源化利用方法的流程示意图。[0027]图2为本实用新型提出的盾构渣土全资源化利用系统的结构框图。

具体实施方式

[0028]要说明的是，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，本实用新型中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等均是针对所参照的附图而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。[0029]参照图1，本实用新型一种盾构渣土全资源化利用方法流程示意图，以某条地铁线路采用土压平衡盾构施工为主，个别区间为泥水平衡盾构或硬岩TBM掘进法施工(如硬岩TBM和土压平衡双模盾构、泥水平衡和土压平衡双模盾构)的情形为例。[0030]所述盾构渣土包括泥水平衡盾构渣土、土压平衡盾构渣土及硬岩TBM盾构渣土。[0031]将硬岩TBM盾构渣土破碎，得砂石骨料和石粉。由于盾构掘进工艺导致切削下来的碎渣针片状含量较多，阻碍了其作为高品质机制砂的应用，并且会产生石粉。因此，可将其直接破碎成碎石、砂，作为粗骨料使用，石粉掺入土压盾构渣土中使用，对于含泥率超标的硬岩TBM盾构渣土，则参照土压平衡盾构渣土采用对辊机破碎处理。[0032]对泥水平衡盾构渣土进行分离，分离过程中不使用振动筛或压滤机等设备，采用自然沉淀的方式在第一渣土池中达到固液分离，得砂卵石和泥浆。现有的处置技术通常采用压滤的方式处理泥浆，将产生废水、泥浆或滤饼等，达不到全资源化利用的效果，且泥饼大多外运，会占用土地资源，压滤后的泥饼至少还含有10％的水分，二次利用时不利于打散，进而导致不能与固化剂或胶凝物质搅拌均匀。

[0033]将土压平衡盾构渣土直接采取对辊的方式处理，得均匀状态的土压盾构渣土。由于土压平衡盾构渣土主要在土石混合或土层中掘进所得，包含碎石、砂以及黏粒等，呈“膏体”状，筛分过程容易产生堵孔的现象，导致现有的筛分方式效率低下，若加水筛分，则消耗水资源的同时会产生几倍于渣土的泥浆。同时，脱水也极其困难，特别是对于含碎石较少的黏土岩或土层渣土，在筛分效果不理想的前提下，采用压滤机等方式脱水也基本行不通。而现有的其他脱水方法如晾干、烘干、电渗法等效率低下或成本太高。

[0034]将泥水平衡盾构渣土分离得到的泥浆和硬岩TBM盾构渣土破碎得到的石粉与土压平衡盾构渣土对辊得到的均匀状态的土压盾构渣土混合，得均匀土压盾构渣土S1。通过加入泥水平衡盾构渣土分离得到的泥浆达到稀释土压平衡盾构渣土的目的，同时避免了额外添加水分。若该线路没有泥水平衡盾构法施工，可以添加生活污泥、河道疏浚淤泥或尾矿等。

[0035]为进一步协同处置、消纳其他城市固废，在所得均匀土压盾构渣土S1的基础上，通

5

CN 212269895 U

说　明　书

4/5页

过添加城市固废和固化剂或胶凝物质，得盾构渣土混合物料S2，并由物料S2采用浇筑成型的方式制得最终的免烧建材制品。[0036]所述城市固废为工程弃土、建筑垃圾、道路垃圾、焚烧垃圾灰、生活污泥、河道疏浚淤泥、工业粉尘、冶炼废渣、废纸、尾矿中的一种或几种。[0037]优选地，所述城市固废不需要经过脱水处理；优选地，所述建筑垃圾、道路垃圾或冶炼废渣需经过破碎处理。

[0038]所述固化剂或胶凝物质为任何一种能对其产生固化作用的物质或方法。

[0039]泥水平衡盾构渣土分离得到的砂卵石和硬岩TBM盾构渣土破碎得到的砂石与固化剂或胶凝物质混合，得最终的免烧建材制品。[0040]综上所述，将盾构渣土协同城市固废全资源化应用于制备免烧建材制品。[0041]所述免烧建材制品按强度大小分为：低强度(<3MPa)、中等强度(3～10MPa)、高强度(>10MPa)三类。

[0042]所述低强度免烧建材制品为车站顶板回填料、隧道区间溶洞充填体、海绵土、复垦土等。

[0043]所述中等强度免烧建材制品为砌块、轻质保温板等。[0044]所述高强度免烧建材制品为免烧砖、路面砖、护坡砖、免烧陶粒等。[0045]进一步，针对本实用新型盾构渣土全资源化利用的方式提出了一种盾构渣土全资源化利用系统，下面列举相关实施例1-2进行说明。[0046]实施例1[0047]结合图2，本实施例提出一种盾构渣土全资源化利用系统，包括：第一渣土池、搅拌网、对辊机、破碎机、第一搅拌机、第二搅拌机、振动台；所述第一渣土池用于存储和沉淀泥水平衡盾构渣土；

[0048]采用2PGC600×900型双齿对辊机处理土压平衡盾构渣土，其最大进料粒度为300-600mm，最小排料粒度30mm，产量80-120t/h，外形尺寸4500×1900×1350mm；采用该对辊机将土压平衡盾构渣土中的粗颗粒直接破碎，并根据后期免烧建材的质量要求控制其中粗颗粒的最大粒径范围；可以将一部分城市固废如工程弃土、废弃红砖、废弃砂浆等加入对辊机中一起破碎，使其混合料达到初步的均匀状态；

[0049]采用HPT300型圆锥破碎机将硬岩TBM盾构渣土破碎为石粉和砂石，其给料口尺寸210mm，最小排料口尺寸19mm，处理能力190-380t/h，外形尺寸2725×2110×2871mm；[0050]所述搅拌网设于所述第一渣土池内，所述搅拌网用于搅拌所述泥水平衡盾构渣土；所述搅拌网呈网状布置在所述第一渣土池的水平方向上；搅拌网由单独配备的电机驱动或者由设于第一渣土池上方的龙门吊驱动，有助于实现泥水平衡盾构渣土中砂卵石和泥土的分离；搅拌网用于搅拌泥水平衡盾构渣土，搅拌后的泥水平衡盾构渣土在渣土池中自然静置1～3天，得泥浆和砂卵石，所述砂卵石沉淀在第一渣土池的底部；[0051]所述第一搅拌机与所述第一渣土池、所述对辊机及所述破碎机连接，用于将第一渣土池中的泥浆、所述石粉、破碎后的土压平衡盾构渣土与城市固废、固化剂和胶凝物质混合；在第一搅拌机中实现了用于制作免烧建材原料的混合；第一搅拌机为JS2000型卧式强力搅拌机，进料容量3200L，生产率100m3/h，骨料最大粒径80mm，外形尺寸5680*2250*2735mm。

6

CN 212269895 U[0052]

说　明　书

5/5页

所述第二搅拌机与所述破碎机及第一渣土池连接，用于将所述砂石、第一渣土池

中的砂卵石与城市固废、固化剂和胶凝物质混合；在第二搅拌机中实现了用于制作免烧建材原料的混合；第二搅拌机为JW500型立式平口搅拌机，容量500L，外形尺寸所述振动台与所述第一搅拌机和所述第二搅拌机连接，用于将所述第一搅拌机或所述第二搅拌机中的混合物料浇筑后震捣密实。振动台台面尺寸1000*1000mm，振动频率2860次/分，振幅0.3-0.6mm，载荷200kg。

[0054]本实施例中的盾构渣土全资源化利用系统在不需要额外加水并且避免产生废水、泥浆或滤饼的情况下实现泥水平衡盾构渣土、土压平衡盾构渣土和硬岩TBM盾构渣土的综合利用。

[0055]进一步地，本实施例所述破碎机与所述第一渣土池连接，搅拌网搅拌的同时可以将破碎机破碎所得的石粉加入第一渣土池中，达到降低泥浆黏性的效果，促进其自然沉淀分离。

[0056]本实施例还包括泵机，所述泵机与所述第一渣土池及所述第一搅拌机连接，所述泵机用于抽取所述第一渣土池中的泥浆至所述第一搅拌机中。有利于将泥浆送至第一搅拌机中。

[0057]本实施例还包括第二渣土池，所述第二渣土池与所述对辊机连接，所述第二渣土池用于存储所述土压平衡盾构渣土。[0058]本实施例还包括第三渣土池，所述第三渣土池与所述破碎机连接，所述第三渣土池用于存储所述硬岩TBM盾构渣土。[0059]实施例2

[0060]与实施例1的区别在于：本实施例所述搅拌网呈栏杆状布置在所述第一渣土池的垂直方向上。

[0061]本实用新型提出的盾构渣土全资源化利用系统前端无需额外加水处理，无需洗砂机、压滤机或筛分设备等，后端无废水、泥浆或滤饼外排，将各种盾构渣土协同城市固废全资源化应用于制备不同强度等级的免烧建材制品。充分利用城市固废的复杂多样性、潜在危害性的特征，将其“废物”属性转变为“资源”属性，具有适用性强、应用范围广，可推广、可复制的优点，助力“无废城市”建设。[0062]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0053]

7

CN 212269895 U

说　明　书　附　图

1/1页

图1

图2

8