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8月17日，濟南黃崗路黃河隧道盾構(gòu)段掘進完成，這標志著世界最大直徑水下盾構(gòu)隧道順利貫通。記者在現(xiàn)場采訪時了解到，該隧道盾構(gòu)段長約3290米，在最深達40多米的地下，直徑17.5米的“山河號”盾構(gòu)機需穿越黃河兩岸大堤、黃河等敏感地區(qū)，環(huán)保問題凸顯。

中鐵十四局項目盾構(gòu)經(jīng)理薛永超向記者表示，直徑17.5米“山河號”，每掘進1環(huán)（大約兩米）就會產(chǎn)生約1200立方米泥漿；如果按照每天6環(huán)的掘進速度計算，日泥漿量近萬立方米。此外，該工程臨近濟南市一級水源地，環(huán)保壓力大。

直面上述環(huán)保問題，他們獨創(chuàng)了“新利器”。

直面行業(yè)內(nèi)的新挑戰(zhàn)

在中鐵十四局濟南黃崗路黃河隧道項目建設現(xiàn)場，一排高聳的綠色圓罐引人注目，“那是我們自主研發(fā)的‘絮凝+提濃+壓濾’組合工藝的核心設備——提濃罐?！毖τ莱硎?，這套工藝通過對泥漿進行提濃、壓濾，實現(xiàn)高效固體與液體分離，達成效率與環(huán)保的雙贏。

薛永超表示，“絮凝”，是通過一種特制藥劑，讓不能直接循環(huán)使用的泥漿通過化學反應，實現(xiàn)固體顆粒與水的分離；“提濃”，則是讓分離出來的固體顆粒沉入罐底，清水從罐體上方流出，回到循環(huán)池；而“壓濾”，則是將沉入罐底的顆粒，通過高強力壓濾機擠壓，變成含水率更低的“泥餅”。

相較于常規(guī)土層，黃河底部沉積的“老黃泥”顆粒細膩、黏度大、透水率低。因此，穿越黃河，泥漿的高效處理就成為攻關重點。

盾構(gòu)機穿越黃河，地面特制的泥漿輸送到掌子面前端，攜帶開掘出來的渣土回到地面，經(jīng)設備分離后，達標的泥漿可以直接循環(huán)使用，而比重過大的泥漿需要經(jīng)過特殊處理，分離成為固體和液體，也就是“泥餅”和清水，“泥餅”將進入下一步環(huán)保利用環(huán)節(jié)，清水再返回制漿池。這是中鐵十四局項目現(xiàn)場負責人周祥和同事們高效處理泥漿的思路。

“當時，針對泥漿處理難題，我們打算借鑒蕪湖長江隧道污水處理經(jīng)驗，引入了一種新型泥漿過濾設備?！敝芟檎f，但經(jīng)過實地考察，這套設備并不完全適用于黃河河底的泥層。他們決定，自主搭建一套泥漿處理設備。

但該項目泥水處理廠廠長、資深專家胡修志并不樂觀：“這是行業(yè)內(nèi)的新挑戰(zhàn)，可借鑒經(jīng)驗少，絮凝劑的參數(shù)配比確定更是難上加難?！?/p>

絮凝劑是水處理中用于強化懸浮顆粒聚集的關鍵藥劑。其使用效果受攪拌時間、速度和溫度影響，沉淀出來的固體顆粒含水率也大不相同。尤其是氣溫變化，更影響絮凝的溶解效果。

“絮凝劑用量是關鍵?！焙拗窘忉?，如果用量不足，泥餅含水量就會過高，達不到預期效果；而用量過多，壓濾出來的尾水絮凝劑含量過高，就達不到漿液循環(huán)使用的標準，增加成本。

施一招效果立竿見影

在泥漿池旁，他們以2小時為周期反復試驗，并做好詳細記錄。36小時之后，當看到壓濾出來的尾水如礦泉水般清澈時，胡修志心中一喜：“成了！”

小型試驗成功提振了信心。隨著“山河號”盾構(gòu)機進場組裝，壓濾機也逐漸到位，他們決定開展原位試驗，驗證參數(shù)的可行性。因為只有原位試驗成功之后，才能進入實際應用。

“我們將基坑開挖出的泥土注水模擬泥漿，在泥水處理系統(tǒng)中壓濾機應在的位置上進行壓濾測試，力求最大程度還原實際工況?！焙拗菊f。

這是原位試驗的步驟。然而，試驗結(jié)果卻未達預期，壓濾出來尾水存在渾濁現(xiàn)象?？粗⒉磺宄旱奈菜?，上述項目團隊原地開會，他們分析，可能是絮凝劑作用時間不足。胡修志說：“就像是加入了酵母的面團，需要充分醒發(fā)?！睘榇?，他們將膨化箱從2個增加為3個，延長絮凝劑靜置時間。

這一次，效果立竿見影。

隨后，他們進一步優(yōu)化，將原本必須時刻勻速流轉(zhuǎn)的泥漿管路，變成了可變速、間歇性供漿，可實現(xiàn)短時間內(nèi)的大量補漿，還能有效防止泥漿罐底的泥土堆積。

2024年9月1日，“山河號”盾構(gòu)機始發(fā)之際，這套完全自主創(chuàng)新的“絮凝+提濃+壓濾”組合工藝同步投入運行。系統(tǒng)每小時可處理泥漿近600立方米，使每日泥漿處理效率提高50%，濾餅的含水率降低至30%以下。

“這套工藝實現(xiàn)泥漿高效處理，回水循環(huán)利用零外排，為連續(xù)、快速、綠色高效、環(huán)保掘進提供保障。”薛永超說，在這套工藝的加持下，“山河號”掘進速度從預期的每天6—8米，提升至每天12—18米，并創(chuàng)造了月進尺426米的17米級盾構(gòu)施工世界新紀錄。

如今，這套工藝成為黏土地層泥漿處理的“解題模板”，已被應用到國內(nèi)其他重大工程上，引領著行業(yè)綠色施工新方向。