泥砂分离技术在大型土石方工程中的应用

田卜元，周俊龙，张 倩，陈天华

（中国建筑第六工程局有限公司，天津 300451）

天然砂作为工程建设中必备的建筑材料之一，在建筑工程领域扮演着十分重要的角色。对于大型土石方工程泥土中含砂量大的施工项目，固体废物排放量较多，资源利用率低、环境污染严重。在泥浆的循环利用方面，泥浆处理系统能够有效地净化泥浆，将混合液中的渣、土块、砂砾等物质彻底分离，减少膨润土及其他建筑材料的使用，降低对环境的污染[1]。胡军等[2]对废弃泥浆固化分离处理进行系统研究，总结概况了分离工艺常用技术，包括泥浆振动筛分技术、泥浆离心分离技术、泥浆压滤分离技术等并将该分离处理技术应用于天津国家会展中心项目。贾学斌[3]将泥沙分离技术应用于疏浚吹填工程，减少因建筑材料的外抛浪费而造成的环境污染。

在土石方工程方面，泥砂分离技术能够有效提高材料利用率。本文以实际工程为例对泥砂分离技术应用于土石方工程加以介绍。

1 工程概况

深圳市某典型山体建筑，场地原始地貌为低丘陵，地形起伏较大，残丘间冲沟地段由堆填的弃土填平，山坡上植物生长茂盛。土质多为砂砾黏性土且含砂率较高，为30%～35%，土方外运量约140万m3。根据深圳市住建局2018年印发的《进一步加强我市建筑废弃物处置工作若干措施的通知》（深建废管〔2018〕2号），通知第三条第七款：全市具备现场处置条件的新建建设项目，应组织开展泥砂分离试点工作，项目土方处置可以实施泥砂分离，经过综合全面的的调研及评估，结合现场地形，引入泥砂分离技术。泥砂经过分离机分离成泥和砂，分离出的砂作为建筑材料再利用，分离出的泥可直接外运出场。

2 泥砂分离技术

2.1 设备配置

2.1.1 主要设备

泥砂分离设备系统性很强，由许多机械组成并协调运作，以确保泥砂分离工作的顺利进行。主要包括：ZW0940给料机、振动筛、制砂机（冲击式破碎机）、洗砂机、压泥机、细砂回收机。

2.1.2 设备功率

由于配套机械较多，对用电量要求较高。计划设置一台630 kV变压器和一台315 kV变压器。630 kV变压器负载设备总功率为909.2 kW，采用分段作业模式，设备同时运转总功率不超过504 kW；315 kV变压器负载设备总功率为493 kW，采用分段作业模式，设备同时运转总功率不超过252 kW。见表1。

表1 变压器及设备功率明细

2.2 泥砂分离工艺流程

泥砂分离技术主要分两大工艺，即砂分离处理技术工艺与泥分离处理技术工艺。见图1。

图1 泥砂分离工艺流程

2.2.1 砂分离处理技术工艺流程

将含砂的泥土通过装载机倾倒入进料口，再振动起料机，在高压水配合下，将块状泥土振动分散，形成泥浆，泥和砂靠密度初步分离，分离出来的砂通过提升机运送至振动筛，粒径3 mm以下的砂通过筛网掉落至轮式洗砂机，二次清洗，超过3 mm的砂通过输送带，运送至制砂机破碎，再通过提升机运送至振动筛，循环工作，轮式洗砂机通过转动，将砂送至输送带，通过输送带送至槽式洗砂机，进行再次搓洗，砂子在旋转叶片带动下，进入前段的轮式洗砂机，再次搓洗，洗砂过程结束，洗好的砂通过轮式洗砂机的料斗，运送至前段的振动脱水筛，脱水后送至输送带并与回流器回收的细砂混合一起，组成级配良好的建筑用砂，经输送带一起送至堆场，洗砂工序完成。见图2。

图2 砂分离处理技术工艺流程

2.2.2 泥分离处理技术工艺流程

通过各级设备分离出来混合的泥水集中排至泥水回收池，泥水中的细砂回收池中沉淀并由抽砂泵送至回流器处理，泥浆水通过泥浆泵抽至泥浆罐，与从药罐流出的药水混合，在药水的作用下，泥、水分离，分离出的泥下沉至罐底，清水溢出到罐顶的清水槽，通过管道流至罐下的清水池，再通过水泵把清水泵送到各级设备中，重复使用，达到环保要求，水处理工序完成；沉入罐底的泥由管道通过重力流到压泥机进行脱水，经过脱水压制的泥饼，经过输送带运送至堆土场，压泥工序完成。

3 施工注意事项

3.1 设备用电安全

1）所有电力设备专人操作、检查及维护；非专职电气操作人员，不得操作电气设备。

2）高压电气设备应设示警标志，操作高压电气设备，戴绝缘手套，穿电工绝缘靴并站在绝缘板上。

3）手持式电气设备操作手柄和工作中接触的部位，有良好绝缘，使用前进行绝缘检查。

4）低压电气设备加装触电保护；高压用电加装流电保护还必须加装过流保护。

5）电气设备有良好的接地保护，每班均由专人检查。

6）施工现场自备发电机，以防止突然停电造成安全事故。

7）所有施工用电线路均按规定分别定位悬挂，由值班电工负责检查管理。

3.2 雨季施工

1）注意收听天气预报，周密安排生产，尽量避免下雨时施工，宜待雨过天晴后再组织施工。如需抢工期，必须为员工及民工配备雨衣等劳保用品；坚决制止违章作业。

2）所有用电开关需遮挡，以防雨淋潮湿而致漏电。

3）雨天常伴有雷电，需特别注意。雨天时，所有人员尽可能进入房室内避雨，不要停留在露天空旷场地，以防被雷击。

4）施工现场的大型临时设施，在雨季前应整修加固完毕，保证不漏、不塌、不倒、周围不积水；施工现场的机电设备（配电箱、掣箱、电焊机等）应有可靠的防护装置；经常检查照明和动力线有无混线、漏电，埋设是否牢靠等，保证雨季中正常供电；不能受暴雨袭击的原材料、构件和设备等，应放入室内或设立坚实的基础堆放在较高处或用蓬布封盖严密。

4 经济效益分析

利用泥砂分离设备对外弃土方进行泥砂分离处理，把外弃土加工成可出售的成品砂，大大提升经济效益。本工程进行泥砂分离处理土方153 637 m3，加工成品砂51 212 m3，外弃土方费用约172.33元/m3，成品砂出售价格约45元/m3，创造的效益见表2。

表2 经济效益分析 元

经济效益=成品砂出售收益+节约土方外运成本－设备折旧费－电费－水费－人工费－转运机械租赁费－设备安拆费及临设费=3 019 029（元）。

5 结论

委托有资质的试验室对泥砂分离设备分离出来的砂进行检测，检测结果显示其性能符合建筑用砂规范要求。通过采用泥砂分离设备，以有限的资源投入生产出数量较大的建筑用砂，显著减少了外弃土方量、节省了余泥吸纳场地，实现了良好的绿色施工要求和水土保持效果，有利于节能减排。

泥砂分离技术适用于大型建设项目或土石方工程为主的中型建设项目及有大量余土需要外运处理（如深基坑或软基处理工程）的项目，要求施工场地相对充足，需提供约8 000 m2处置场地，便于就近设置泥砂分离处理生产线。