摘要：結(jié)合目前國內(nèi)軌道交通渣土資源化再利用的應(yīng)用現(xiàn)狀，對長三角黏土地層渣土資源化再利用關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究提出了解決思路。預(yù)期將優(yōu)化長三角地區(qū)地鐵渣土處理方式，為節(jié)約項(xiàng)目建設(shè)投資成本帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益；這一研究不僅對當(dāng)前的軌道交通建設(shè)具有指導(dǎo)意義，對未來的城市發(fā)展和資源利用模式也具有重要的參考價值。同時可以為國內(nèi)其它相關(guān)工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：軌道交通黏土地層渣土資源化再利用高效脫水固化

ResearchonKeyTechnologiesofResourceRecyclingandReuseofRailTransitSlaginClayStratumofYangtzeRiverDelta

YUANDannaZHANGPengSHENFangWANGFengbo

JinkenCollegeofTechnology，NanjingCity，JiangsuProvince，211156China

Abstract：CombinedwiththecurrentapplicationstatusofresourcerecyclingandreuseofrailtransitslaginChina，thispaperproposessolutionsforthekeytechnologiesandapplicationresearchofresourcerecyclingandreuseofclaystratumslagintheYangtzeRiverDeltaregion.ItisexpectedtooptimizethedisposalmethodsofsubwayslagintheYangtzeRiverDeltaregion，andbringconsiderableeconomicbenefitstosavingtheinvestmentcostofprojectconstruction.Thisresearchnotonlyhasguidingsignificanceforthecurrentrailtransitconstruction，butalsohasimportantreferencevalueforfutureurbandevelopmentandresourceutilizationmodels.Atthesametime，itcanprovideexperienceforreferencetootherrelatedprojectsinChina.

KeyWords：Railtransit;Claystrata;Slag;Resourcerecyclingandreuse;Efficientdehydration;Solidification

地鐵在修建過程中會產(chǎn)生地鐵基坑渣土，同時地鐵隧道盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的盾構(gòu)渣土也已逐漸成為城市固體廢棄物的主要來源，我國每年盾構(gòu)渣土量在1.19×108t以上。盾構(gòu)渣土中由于泡沫劑的存在，使得盾構(gòu)渣土處理起來極易產(chǎn)生環(huán)境污染，造成資源浪費(fèi)。如何合理、有效、環(huán)保地處理利用地鐵廢棄渣土已成為我國城市進(jìn)一步文明發(fā)展迫切需求。

近年來我國積極促進(jìn)清潔生產(chǎn)，大力推廣廢棄材料的再生和綜合利用，《固體廢物污染環(huán)境防治法》規(guī)定對固體廢物如地鐵渣土等的防治應(yīng)堅持減量化、資源化和無害化的原則，十四五期間地鐵建設(shè)過程產(chǎn)生的廢棄渣土的低碳處理成為了政府節(jié)能減排的工作重點(diǎn)之一。目前我國地鐵渣土尤其是盾構(gòu)渣土的資源化再利用技術(shù)及裝備研究卻相對滯后，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善，渣土再利用率低，處理方式仍以無序堆放、填埋為主[1]，但這種處理方式會占用大量土地。而且盾構(gòu)渣土如未做處理直接堆填容易引發(fā)次生危害，并對水土環(huán)境造成污染。

綜上所述，為了踐行習(xí)近平新時代中國特色社會主義的創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念，本文總結(jié)了目前國內(nèi)軌道交通渣土資源化再利用的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對長三角黏土地層渣土資源化再利用關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究提出了解決思路。

1國內(nèi)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1.地鐵渣土性能評價及處理選型技術(shù)

土的工程分類特性指標(biāo)主要有顆粒級配、液塑限和有機(jī)質(zhì)含量。這三類指標(biāo)雖然適用于盾構(gòu)渣土，但顯然無法完整表征含改良劑的盾構(gòu)渣土性能，也無法給盾構(gòu)渣土提供預(yù)處理選型依據(jù)。同時針對不同改良劑處理后盾構(gòu)渣土尚缺乏一套行之有效的性能指標(biāo)及精細(xì)化分類方法，尚缺乏針對盾構(gòu)渣土再利用碳排放評價方法，針對不同性質(zhì)的盾構(gòu)渣土最優(yōu)的低碳預(yù)處理形式仍不明確。

1.2地鐵渣土低碳高效脫水及裝備選型技術(shù)

渣土脫水作為地鐵基坑與盾構(gòu)渣土減量化和無害化處理及資源化再利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，脫水過程決定了盾構(gòu)渣土處置的效率與成本。目前國內(nèi)外的渣土脫水技術(shù)及設(shè)備一般有蒸發(fā)脫水、機(jī)械脫水、化學(xué)脫水、滲流脫水以及聯(lián)合脫水方法[2]，在黏土顆粒含量較低的情況下，簡易的脫水方法就能達(dá)到快速脫水的效果，但黏土顆粒含量較高時，顆粒表面的結(jié)合水難以快速脫除，因此需要較為復(fù)雜的脫水技術(shù)[3]。

目前對于地鐵基坑與盾構(gòu)黏土渣土的脫水技術(shù)還缺乏較為系統(tǒng)完善的研究，需要結(jié)合各類方法調(diào)查研究出一套低碳高效經(jīng)濟(jì)的渣土脫水及裝備選型技術(shù)。

1.3地鐵渣土低碳固化材料及應(yīng)用技術(shù)

當(dāng)前盾構(gòu)施工現(xiàn)場對盾構(gòu)隧道廢棄渣土絕大多數(shù)還是使用水泥、石灰進(jìn)行固化，但水泥生產(chǎn)過程存在資源與能源消耗大、CO2排放量大和環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。因此，很有必要研究出一種新型低碳固化材料代替水泥對盾構(gòu)渣土進(jìn)行固化并進(jìn)行推廣。

目前有關(guān)泡沫等改良劑對于渣土固化影響的研究還很少，對于新型環(huán)保固化材料研究也還在起步階段，針對盾構(gòu)渣土固化體強(qiáng)度演化機(jī)理和預(yù)測模型也缺乏系統(tǒng)研究。因此，很有必要針對長三角黏土地層形成一套地鐵渣土低碳固化材料及應(yīng)用技術(shù)，以更好實(shí)現(xiàn)渣土資源化再利用。

1.4地鐵渣土資源化再利用技術(shù)

地鐵渣土具有作為免燒實(shí)（空）心磚、盾構(gòu)壁后注漿材料、植被復(fù)墾材料與工程填筑材料的潛質(zhì)，但目前我國針對地鐵渣土的利用率較低，渣土改良劑、脫水、固化劑對免燒實(shí)（空）心磚、盾構(gòu)壁后注漿、植被復(fù)墾、回填土等材料各項(xiàng)性能的影響規(guī)律尚未揭示。因此，有必要研究黏土地層地鐵渣土資源化再利用技術(shù)。

2國內(nèi)競爭情況及產(chǎn)業(yè)化前景

隨著城市軌道交通等建設(shè)高潮的來襲，大量盾構(gòu)廢棄渣土的粗放填埋、堆積顯然與國家積極推進(jìn)落實(shí)建筑垃圾源頭減量和資源化再利用的相關(guān)政策背道而馳。目前，我國已有規(guī)范對各級渣土的分類再利用方式進(jìn)行了規(guī)定，例如《湖南省盾構(gòu)渣土處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》提出了分離、脫水預(yù)處理后渣土的再利用形式及相關(guān)再生產(chǎn)品性能需滿足的規(guī)范要求。盾構(gòu)渣土環(huán)保處置與再利用技術(shù)取決于渣土的性質(zhì)，渣土性質(zhì)又取決于技術(shù)選擇和地質(zhì)條件，針對不同改良劑處理后盾構(gòu)渣土的性能指標(biāo)評價及精細(xì)化分類是當(dāng)下亟需解決的首要問題。本項(xiàng)目針對此進(jìn)行研究將具有十分客觀的應(yīng)用前景，大大提升地鐵廢棄渣土的回收利用率。

盾構(gòu)渣土的脫水、分離及固化是進(jìn)行渣土再利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從市場調(diào)研情況來看，目前國內(nèi)外地鐵盾構(gòu)渣土所采用的脫水技術(shù)種類繁多，各種方法均存在不同的適用性與局限性，尤其對于黏性土來說尋求一種高效的脫水方式將十分有利于對渣土進(jìn)行回收再利用，本項(xiàng)目提出一種物理脫水與化學(xué)脫水高效結(jié)合的聯(lián)合脫水技術(shù)，形成一套低碳經(jīng)濟(jì)高效的脫水裝備選型技術(shù)，將具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

研發(fā)新的固化劑是目前的熱點(diǎn)問題。相較于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥、石灰等，地聚物具有生產(chǎn)成本低、能耗低、CO2排放量少等優(yōu)勢，是一種極具潛力的新型環(huán)保膠凝材料，也因此受到了許多專家、學(xué)者的青睞。未來產(chǎn)業(yè)化前景也將十分客觀。

盾構(gòu)廢棄渣土脫水、固化的最終落腳點(diǎn)是進(jìn)行渣土再利用。目前行業(yè)內(nèi)關(guān)于盾構(gòu)渣土低碳再生的典型應(yīng)用主要有：盾構(gòu)施工輔助材料、再生建筑材料、植被復(fù)墾材料、工程填筑材料等[4]。各種資源化再利用途徑跟地鐵基坑及隧道工程所處地層關(guān)系緊密，研發(fā)長三角黏土地層地鐵渣土資源化再利用及裝備配套技術(shù)對解決長三角地鐵渣土處理難題具有重要意義。

3長三角地區(qū)渣土再利用技術(shù)研究方向

3.1長三角地鐵渣土特性及處理選型技術(shù)

通過梳理長三角地區(qū)地鐵穿越地層參數(shù)資料，提出一套考慮渣土級配、液塑限、流動性等影響的適用于長三角地區(qū)地鐵基坑及盾構(gòu)渣土性能評價指標(biāo)，形成渣土精細(xì)化分類方法；研究渣土預(yù)處理碳排放的量化評價方法，建立長三角地區(qū)地鐵基坑及盾構(gòu)渣土不同預(yù)處理方式的碳排放量化模型；以渣土性能指標(biāo)精細(xì)化分類以及預(yù)處理碳排放定量評價為基礎(chǔ)，形成長三角地區(qū)黏土地層地鐵施工廢棄渣土低碳預(yù)處理選型技術(shù)。

3.2長三角地鐵渣土脫水及配套技術(shù)

研究黏土地層基坑與盾構(gòu)渣土脫水方法，收集現(xiàn)場地層與渣土參數(shù)資料，研究物理（壓濾、烘干）脫水及化學(xué)脫水等各類方法對渣土脫水效率的影響規(guī)律；根據(jù)比選的基本脫水方案，針對現(xiàn)有的各類脫水設(shè)備結(jié)合實(shí)際工程狀況進(jìn)行選型，包括振動篩、壓濾機(jī)、洗砂機(jī)、旋流器、轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)等設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，研究優(yōu)選方案中外加劑類型、配比等對渣土脫水效率的影響規(guī)律，揭示外加劑與渣土相互作用的脫水細(xì)觀機(jī)理，提出黏性地層地鐵渣土脫水外加劑選型及配比方案；以脫水設(shè)備、外加劑的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)對脫水效率的影響規(guī)律結(jié)果為基礎(chǔ)，基于渣土典型資源化再利用目標(biāo)，形成長三角黏土地層基坑與盾構(gòu)渣土低碳高效成套脫水系統(tǒng)的材料與裝備選型技術(shù)。

3.3長三角地鐵渣土低碳固化材料及應(yīng)用技術(shù)

以工后渣土抗壓強(qiáng)度等為控制目標(biāo)，研發(fā)基坑與盾構(gòu)渣土低碳固化劑材料[5]；研究固化改良渣土強(qiáng)度等指標(biāo)隨含水率、泡沫注入比、低碳固化劑摻量和齡期等的演化規(guī)律，揭示固化過程中渣土顆?！牧紕袒瘎┑南嗷プ饔脵C(jī)理；形成長三角黏土地層基坑與盾構(gòu)渣土固化及養(yǎng)護(hù)流程，形成盾構(gòu)渣土固化體低碳強(qiáng)度再生技術(shù)[6]。

3.4長三角地鐵渣土資源化再利用及配套技術(shù)

基于生命周期理論，對地鐵渣土資源化再利用全過程的碳排放進(jìn)行量化，尋找合理有效的減排措施，建立長三角黏土地層地鐵工后渣土典型資源化再利用的碳排放評價體系；建立渣土低碳資源化再利用選型分析模型，形成相應(yīng)的評價體系，為渣土匹配最優(yōu)的資源化低碳再利用方式選擇提供依據(jù)；基于均勻試驗(yàn)的思想，設(shè)計并進(jìn)行基于地鐵渣土免燒實(shí)（空）心磚制作和各項(xiàng)性能試驗(yàn)，基于多目標(biāo)規(guī)劃的優(yōu)化理論，進(jìn)行地鐵渣土免燒實(shí)（空）心磚配比最優(yōu)化設(shè)計；從物理、力學(xué)經(jīng)濟(jì)性等角度出發(fā)，綜合07eM2wAMugkNNoBHx3VZ8w==分析地鐵渣土制備壁后注漿材料的可行性，對漿液的水膠比、粉灰比、砂膠比、泥漿相對體積質(zhì)量等因素進(jìn)行單因素影響分析，結(jié)合市場效益目_{gQk9DJ3KxQMdyerkQvDSTQ==}標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)的配比優(yōu)化。

4結(jié)論

通過形成一系列技術(shù)研究成果，優(yōu)化現(xiàn)場渣土處理工藝，為長三角地區(qū)地鐵渣土處理提供技術(shù)支撐，將帶來地鐵渣土處置費(fèi)用的極大節(jié)約。預(yù)期將優(yōu)化長三角地區(qū)地鐵渣土處理方式，為項(xiàng)目建設(shè)投資成本節(jié)約帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益；同時可為國內(nèi)其相關(guān)工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)，社會效益顯著。

參考文獻(xiàn)

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