残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理.pdf

残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版Vol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023文章编号：1009-6582（2023）04-0264-10DOI:10.13807/ki.mtt.2023.04.030收稿日期：2022-11-21修回日期：2023-01-12基金项目：国家自然科学基金（52108369）；江苏省自然科学青年基金（BK20210886）；江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX21_1796）.作者简介：刘志涛（1997-），男，硕士研究生，主要从事环境岩土方面的研究工作，E-mail:LiuzhitaoJ.通讯作者:吴思麟（1992-），男，博士，讲师，主要从事环境岩土方面的研究工作，E-mail:.残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理刘志涛1,2吴思麟1,2,3孙晓辉3,4周爱兆1,2（1.江苏科技大学土木工程与建筑学院，镇江 212100；2.江苏省地质环境灾害防治及修复工程研究中心，镇江 212100；3.深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室，深圳 518060；4.深圳大学土木与交通工程学院，深圳 518060）摘要：泥水盾构施工中掺加剂对废弃泥浆絮凝分离特性的作用机理尚不明确，针对此问题，配制不同梯度的膨润土、羧甲基纤维素钠(CMC)废浆，研究残余掺加剂对废浆絮凝分离特性的影响及作用机理。研究发现，膨润土及CMC的存在使泥浆脱水效果变差，过滤比阻提升12个数量级；膨润土及CMC通过改变颗粒的电性特征、吸附架桥等影响土颗粒的水形态，使脱水效果恶化；具有电性中和、压缩聚合物分子链作用的聚合氯化铝(PAC)在处理废浆中取得较优的效果。基于研究结果，提出盾构泥浆配制方案及废弃泥浆处理对策。关键词：泥水盾构；废弃泥浆；掺加剂；脱水；膨润土；CMC中图分类号：TU441；X705文献标识码：A引文格式：刘志涛，吴思麟，孙晓辉，等.残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理J.现代隧道技术,2023,60(4):264-273.LIU Zhitao,WU Silin,SUN Xiaohui,et al.Influence and Action Mechanism of Residual Admixture on the Flocculation andSeparation Characteristics of Waste Slurry in Shield TunnelsJ.Modern Tunnelling Technology,2023,60(4):264-273.1引 言近年来，泥水盾构施工方式以其对地表空间占用低、对地层扰动小等优点在隧道等地下工程中被广泛采用1,2。但由于其施工方式的问题，在施工过程中难免会产生大量废弃泥浆，这些废弃泥浆处理不当易产生环境污染和资源浪费等问题3，如何处理盾构废弃泥浆是目前的研究热点。“絮凝-机械过滤”工艺是目前较为主流的盾构废弃泥浆处理工艺4，而絮凝是该工艺中极为重要的一环，絮凝结果的好坏往往决定了该工艺成本及最终处理效果5，因此掌握盾构废弃泥浆的絮凝分离特性极为重要。目前已有一些针对盾构废弃泥浆的絮凝分离特性研究。王海良等6、王东星等7、李 旭8从废弃泥浆絮凝处理的角度，根据各自工程废弃泥浆的特性，使用无机、有机絮凝剂搭配的方式对废弃泥浆进行絮凝调理，以达到提升泥浆脱水效果的目的。石振明等9、宋苗苗等10从废弃泥浆改性处理的角度，利用水泥、促凝剂等固化剂对工程废弃泥浆进行改性处理，在提升废弃泥浆絮凝脱水效果的同时提升其力学强度。现有研究主要是针对已有的废弃泥浆进行改性及减量化处理，但从成分角度来定量化分析盾构废弃泥浆絮凝分离特性的研究较少。在泥水平衡盾构施工中，为保证开挖面的稳定性，常在泥浆中添加膨润土、羧甲基纤维素钠（CMC）等掺加剂11,12，以满足泥浆黏度、抗滤失性13等方面的要求。后续产生的废弃泥浆中必然会残存部分掺加剂，导致废弃泥浆成分较为复杂，可能对后续废弃泥浆絮凝分离结果产生影响，但目前相关的研究较少。掌握残余掺加剂对废弃泥浆絮凝分离特性的影响及作用机理至关重要，一方面可对后续废弃泥浆的减量化处理提出针对性的建议；另一方面，可对泥水盾构施工过程中泥浆配制的选择264残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版提供参考。通过配制含有膨润土、CMC的废弃泥浆，研究残余掺加剂对盾构废弃泥浆絮凝分离特性的影响及作用机理。在此基础上，提出泥浆絮凝减量的最优方案，并从“泥浆使用”与“废浆减量”两个层面综合探讨泥水盾构泥浆的配制问题，为盾构工程泥浆配制以及废弃泥浆减量处理提供参考。2材料及方法2.1试验材料试验使用的盾构工程废弃泥浆以镇江黄黏土为基础，混合不同添加量的石家庄钠基膨润土、CMC、水配制而成，定量研究盾构废弃泥浆中残余掺加剂对絮凝分离特性的影响。其中黏土基本物理参数和粒径分布分别见表1及图1，CMC性质见表2。表1 黏土的基本物理参数Table 1 Basic physical parameters of clay种类参数镇江黄黏土石家庄钠基膨润土液限/（%）42.1692.42塑限/（%）22.1830.60比重2.622.64图1 黏土粒径分布Fig.1 Distribution of clay particle size试验使用的絮凝剂分为无机絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM），絮凝剂性质见表2。2.2试验方法CMC及絮凝剂溶液配制方法：将CMC、絮凝剂干粉分别溶于清水中，在20 室温、500 r/min搅拌速率的条件下搅拌1 h，配制为不同质量分数的CMC溶液及絮凝剂溶液。废弃泥浆配制方法：将镇江黄黏土、石家庄钠基膨表2 絮凝剂及CMC的基本性质Table 2 Basic properties of flocculants and CMC种类参数CPAMAPAMPACCMC分子量/万1 0001 200含固率/（%）89电荷密度/（meqg-1）1.01.3水解度/（%）10Al2O3含量/（%）28盐基度/（%）75黏度/（cps）2 500取代度1.0润土、CMC溶液添加至水中，在20 室温、500 r/min搅拌速率的条件下搅拌1 h，完成泥浆配制。泥浆参数试验：泥浆配制完成后使用MLN-2型马氏漏斗黏度计和NS-2型中压滤失仪对配制完成的部分泥浆组进行漏斗黏度和滤失量试验。絮凝试验：在配制完成的泥浆中添加不同质量分数的絮凝剂溶液，并在20 室温、500 r/min搅拌速率的条件下搅拌5 min，完成絮凝试验。泥浆脱水试验：为更好地说明泥浆的絮凝分离特性，引入比阻及抽滤后泥饼含水率作为脱水过程的评价指标。对絮凝完成的泥浆通过比阻测定仪进行抽滤试验测定其比阻，收集抽滤后泥饼并使用烘干法测定其含水率。其中比阻按式（1）进行计算，同时收集抽滤液并测定滤液体积V，并记录对应抽滤时间t。r=2PA2bC（1）式中:r为比阻（m/kg）；P为过滤压力（kPa），试验过滤压力为60 kPa；A为过滤面积（m2），试验过滤面积为0.009 5 m2；为滤液黏度（kg/（ms）；b为Vt/V直线关系的斜率；C为滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的固体重量（kg/L）。脱水产物分析试验：为对絮凝脱水机理进行研究，对比阻试验产生的抽滤液使用Nano型马尔文265残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版Vol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023Zeta 电位仪测定其Zeta 电位；使用COXEM EM-30台式扫描电镜仪对部分试验组脱水产生的泥饼进行电镜扫描（SEM）试验。2.3试验方案2.3.1掺加剂含量对絮凝分离特性的影响试验设置为研究膨润土及CMC含量对泥浆絮凝分离特性的影响，分别设置不同膨润土含量梯度（膨润土质量分数为1%6%）的膨润土单掺泥浆（A组），和添加不同质量分数CMC溶液（CMC溶液质量分数为0.4%2.0%）的膨润土、CMC复掺泥浆（B组），具体泥浆配制方案见表3。表3 不同掺加剂梯度的废弃泥浆Table 3 Waste slurry with different admixture gradients组别成分A1A2A3A4A5A6B1B2B3B4B5水/g300300膨润土/g4.28.412.616.821.025.217.0黄黏土/g115.8111.6107.4103.299.094.8103.0CMC溶液/g01.63.24.86.48.0注：A6组的漏斗黏度及滤失量分别为31.4 s，14 mL；B5组的漏斗黏度及滤失量分别为33.5 s，13 mL。掺加剂添加量梯度依据实际工程中废弃泥浆可能残留的掺加剂含量设置。残余掺加剂含量不会超过配制泥浆时掺加剂的掺量范围14,15（膨润土为5%9%、CMC溶液为2%），其中CMC溶液的浓度为2%。同时结合实际工程中对盾构泥浆的参数要求16（漏斗黏度为2545 s、滤失量20 mL），最终确定试验膨润土及CMC溶液最高掺量分别为6%、2%。其余试验组以此为基准，逐步减少其中掺加剂的含量。泥浆配制完成后，依次对泥浆进行絮凝试验、脱水试验和脱水产物分析试验，其中絮凝试验使用的絮凝剂为质量分数为0.15%的CPAM溶液，电镜扫描试验组别为A6、B5组。2.3.2絮凝方式对废浆絮凝特性影响试验设置为测定絮凝方式对不同掺加剂泥浆絮凝分离结果的影响，以A6组、B5组泥浆作为研究对象，并根据泥浆中掺加剂的主要成分将A6、B5组泥浆分别称为膨润土型泥浆、CMC型泥浆。试验组设置不同絮凝方式对其进行处理，分别为添加单种絮凝剂对泥浆进行处理的单絮凝组（PAC、CPAM、APAM）和添加多种絮凝剂对泥浆进行处理的复合絮凝组（PAC+CPAM、PAC+APAM），试验组设置见表4。絮凝剂添加量梯度依据膨润土及CMC型泥浆的最优絮凝剂添加量确定。通过前期的预试验，以比阻为标准，选定同种絮凝剂不同掺量下处理泥浆时比阻相对较小的5组试验组，其中包含1组比阻相对最小的最优添加量组。絮凝试验完成后，对絮凝后泥浆进行脱水试验及脱水产物分析试验，其中电镜扫描试验组别为表4 不同絮凝方式的试验设置Table 4Test settings for different flocculation methods组别絮凝剂种类A6对照组A6-1A6-2A6-3A6-4A6-5B5对照组B5-1B5-2B5-3B5-4B5-5PAC/（%）不添加絮凝剂2.502.753.003.253.50不添加絮凝剂0.500.751.001.251.50CPAM/（%）0.150.200.250.300.350.2000.2250.2500.2750.300APAM/（%）0.0700.1050.1400.1750.2100.047 50.065 00.082 50.100 00.117 5PAC+CPAM/（%）0.2000.2250.2500.2750.3000.1000.1250.1500.1750.200PAC+APAM/（%）0.0700.1050.1400.1750.2100.047 50.065 00.082 50.100 00.117 5注：复合絮凝组中PAC质量分数固定，由单PAC组最优添加量确定，A6、B5组的PAC质量分数分别为3%、1%，表中对应数值为CPAM、APAM的添加量。266残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版B5-5。3试验结果及分析3.1掺加剂含量对泥浆絮凝分离结果的影响在相同絮凝条件下，膨润土及CMC含量变化对泥浆絮凝分离效果的影响如图2、图3所示，可以看出，随着膨润土和CMC含量的上升，泥浆比阻及抽滤后泥饼含水率也随之上升。图2 膨润土含量对泥浆絮凝脱水特性的影响Fig.2 Influence of bentonite content on flocculation anddehydration characteristics of slurry当膨润土含量由1%增长至6%时，泥浆比阻由2.211010m/kg 升至 4.861012m/kg，上升了 2 个量级，泥饼含水率由68.28%上升至312.30%，增长近5倍，由易脱水泥浆变为难脱水泥浆。当CMC含量由0.4%增至2.0%时，泥浆比阻由5.331011m/kg上升至3.821012m/kg，上升近1个量级。而泥饼含水率由62%上升至211%，增长超过2倍。图3 CMC含量对泥浆絮凝脱水特性的影响Fig.3 Influence of CMC content on flocculation and dehydration characteristics of slurry由上可见，膨润土、CMC的存在会使废弃泥浆的絮凝分离结果恶化。3.2絮凝方式对絮凝分离结果的影响不同絮凝方式对膨润土、CMC型泥浆絮凝分离效果的影响如图4、图5所示，可以看出，经过絮凝处理后，废弃泥浆的絮凝脱水结果均有不同程度的提升。其中单独使用PAM处理废弃泥浆对其脱水效果提升较为有限，比阻仍与对照组处于同一量级，泥饼含水率高达300%325%；而使用PAC及复合絮凝剂处理废弃泥浆则取得了较好的脱水效果，其中比阻最低可降至3.901010m/kg，对应泥饼含水率也可降至75%。此外，经过同样絮凝条件处理后，CMC型与膨润土型泥浆脱水难度不同。其中膨润土型泥浆经PAC及复合絮凝剂处理后，比阻仍处于1011m/kg量级，泥饼含水率高达200%；而CMC型泥浆经PAC及复合絮凝剂处理后，比阻最低可降至1010m/kg量级，泥饼含水率可降至80%以下。图4 絮凝方式对膨润土组泥浆絮凝分离特性的影响Fig.4 Influence of flocculation methods on slurry flocculation and separation characteristics in bentonite group267残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版Vol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023综上所述，经絮凝处理后废弃泥浆的脱水结果均有不同程度的提升，其中PAC及复合絮凝组在处理废弃泥浆时絮凝结果优于单PAM组；此外在相同的絮凝条件下，CMC型泥浆比膨润土型泥浆更易脱水。3.3Zeta电位变化膨润土、CMC含量变化对Zeta电位的影响如图6所示，可以看出，当膨润土占泥浆总质量的比例由1%增至6%时，泥浆Zeta电位由-15.44mV下降至-32.20mV；当CMC溶液质量占泥浆总质量由0.4%增至2.0%时，泥浆Zeta电位处于-21.70-18.93 mV之间。图6 膨润土、CMC含量对Zeta电位的影响Fig.6 Influence of bentonite and CMC content on Zetapotential絮凝方式对不同类型泥浆Zeta电位的影响如图7、图8所示。由图7、图8可知，经过不同絮凝方式处理后，膨润土型、CMC型废弃泥浆Zeta电位具有相似的变化规律。其中使用PAC及复合絮凝组处理废弃泥浆时，泥浆 Zeta 电位提升较大，处于-4.83-15.42mV图7 絮凝方式对膨润土型泥浆Zeta电位的影响Fig.7Influence of flocculation method on Zeta potential ofslurry in bentonite group图8 絮凝方式对CMC组泥浆Zeta电位的影响Fig.8 Influence of flocculation method on Zeta potential ofslurry in CMC group之间；而使用PAM处理废弃泥浆时，泥浆Zeta电位提升较小，普遍低于PAC及复合絮凝组处理后的泥浆Zeta电位，处于-14.72-33.40 mV之间。图5 絮凝方式对CMC组泥浆絮凝分离特性的影响Fig.5 Influence of flocculation methods on slurry flocculation and separation characteristics in CMC group268残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版综上所述，泥浆中掺加剂含量变化对泥浆Zeta电位有不同程度的影响，其中膨润土含量变化对泥浆Zeta电位影响较大，而CMC含量变化对泥浆Zeta电位影响较小。此外，絮凝方式的变化对泥浆Zeta电位也有不同程度的影响，使用PAC及含有PAC的复合絮凝组处理废弃泥浆对泥浆Zeta电位的提升效果大于单独使用PAM。3.4SEM结果CMC型泥浆各阶段抽滤后泥饼产物的扫描电镜结果如图9所示，可以看出，泥浆未添加CMC时，泥饼中黏土颗粒分布较为分散；在泥浆中添加CMC后，泥饼内黏土大颗粒与小颗粒由CMC分子吸附成团，形成网状聚合物结构；使用PAC处理CMC型泥浆后，泥饼中成型的网状结构大部分被破坏，土颗粒图9 CMC泥饼各阶段电镜扫描结果Fig.9 Electron microscope scanning results of CMC mud cake at each stage又变得分散。4泥浆掺加剂对絮凝脱水的影响机理基于上文所述可知，膨润土、CMC的存在会使泥浆絮凝脱水结果恶化，通过不同絮凝方式对废弃泥浆进行处理后，泥浆的絮凝脱水效果均有不同幅度的提升，其中PAC组在处理泥浆时的絮凝结果优于单独使用PAM。为更好地对上述结果进行解释说明，本节结合Zeta电位及电镜扫描结果对废弃泥浆絮凝机理进行分析及讨论。4.1膨润土对泥浆絮凝脱水影响机理Zeta电位是反映泥浆土-水胶体稳定性的重要指标17，膨润土含量变化时，Zeta电位能较好地反映絮凝脱水的结果。如图2及图6所示，随着膨润土含量的上升，泥浆Zeta电位大幅度下降且泥浆脱水结果变差。膨润土、CMC作用于泥浆的微观示意如图10所示，结合图10进行讨论，在黏土泥浆中添加膨润土后，膨润土颗粒会逐步填充于黏土颗粒之间，由于其自身具有阳离子交换以及遇水膨胀等特性，会使颗粒表面电位下降，进而使得颗粒表面形成一层较厚的结合水膜并堵塞黏土颗粒间的透水通道，从而导致泥浆脱水结果恶化18。采用不同絮凝方式对膨润土型泥浆进行处理时，泥浆Zeta电位也较好地反映了其絮凝脱水结果。如图4及图7所示，通过絮凝处理后，PAC组泥浆的Zeta电位提升幅度比PAM组高，而其泥浆絮凝脱水图10 膨润土、CMC作用于泥浆的微观示意Fig.10 Microscopic diagram of bentonite and CMC acting on slurry269残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版Vol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023结果也优于PAM组。结合图10对该过程进行讨论，在使用PAC对膨润土型泥浆进行处理时，由于其具有较强电性中和的絮凝机理，中和了土颗粒表面的电位并削弱了结合水膜厚度，进而使颗粒间透水通道重新形成从而改善了泥浆的脱水结果；而使用PAM对膨润土泥浆进行处理时，虽然其具有较强的吸附架桥絮凝机理，可使泥浆颗粒进一步团聚，但PAM对Zeta电位提升幅度较小，泥浆体系仍具有较强的稳定性，因而脱水难度较高。4.2CMC对泥浆絮凝脱水影响机理与膨润土不同，CMC含量变化时，Zeta电位并不能完全反映泥浆的絮凝脱水结果。如图3及图6所示，当CMC溶液含量处于0.4%2.0%范围内时，泥浆Zeta变化幅度不大但脱水效果却逐渐恶化，这说明Zeta电位并不是影响CMC型泥浆脱水效果的主要因素，因此需进一步结合 SEM 结果及图 10 对CMC型泥浆脱水效果恶化的机理进行分析。如图9及图10所示，CMC溶于水后其分子主链通过氢键作用吸附在土颗粒表面19，又因为CMC分子侧链溶于水后会产生大量负电基团，从而使泥浆中水分子在土颗粒表面定向排列并形成较厚的结合水膜。随着CMC浓度的上升，颗粒发生架桥作用产生聚集并形成网状聚合物结构20，导致颗粒间距缩短且结合水膜密集程度上升，从而使泥浆脱水结果逐渐变差21。CMC型泥浆的特性使不同的絮凝方式对其脱水结果影响也不同，单独使用PAM对CMC型泥浆进行处理时，无法破坏泥浆中成型的网状聚合物结构，结合水膜密集程度仍较高，因此泥浆脱水结果较差；而PAC中存在的Al3+可使聚合物分子链压缩2225，从而使泥浆中成型的聚合物网状结构破坏，进而降低脱水难度。此外由图8可知，PAC还具有较强的电性中和作用，单纯添加PAC即可使CMC型泥浆Zeta电位上升10.513.0 mV，使泥浆稳定性大幅度降低，两种机理作用结合使PAC处理CMC型泥浆时絮凝及分离结果较好。5盾构泥浆配制对策及废浆处理措施5.1盾构泥浆配制对策使用 PAC 及复合絮凝组处理富含膨润土及CMC的盾构废弃泥浆时，具有较快的处理速度及较低的产物含水率，是比单独使用PAM更优的选择。由表4、图4及图5可知，在使用PAC及复合絮凝组处理CMC型泥浆时，其絮凝剂的添加量整体上小于膨润土组的添加量，但其脱水效果好于膨润土组。因此，考虑到实际工程中废弃泥浆脱水成本及脱水效果两方面，CMC型泥浆较之膨润土型泥浆是更好的选择。CMC型泥浆与膨润土型泥浆的综合成本比较如表5所示，可知CMC型泥浆较之膨润土型泥浆在综合成本上具有优势。综上所述，基于后续废弃泥浆脱水效果和泥浆综合成本两方面的考虑，在盾构泥浆配制中使用膨润土、CMC复掺的方式配制泥浆比单掺膨润土更具表5 膨润土、CMC型泥浆造浆及脱水处理综合成本Table 5 Comprehensive costs of bentonite and CMC slurry making and dehydration treatment项目组名CMC型膨润土型造浆掺加剂成本/（元/t）膨润土36.4353.57CMC9.030脱水絮凝剂成本（以PAC为例）/（元/t）PAC4.5213.57总成本（元/t）49.9867.14注：膨润土单价为900元/t；CMC单价为10 500元/t；PAC单价为1 899元/t28。有优势。5.2废弃泥浆处理对策结合比阻及抽滤后泥饼含水率这两个指标对废弃泥浆处理对策进行分析。第3.2节已得出结论，PAC及复合絮凝组在处理盾构废弃泥浆时絮凝脱水效果优于PAM组絮凝脱水效果。因此在盾构废弃泥浆处理时，应多考虑使用PAC及复合絮凝处理方案。在此基础上，可进一步将PAC+PAM复合絮凝组与PAC组进行对比。由图4及图5可知，除个别试验组外，经复合絮凝组处理的泥浆比阻低于PAC组处理的泥浆比阻，但抽滤后泥饼含水率高于PAC270残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.60,No.4(Total No.411),Aug.2023第60卷第4期(总第411期),2023年8月出版组泥饼含水率，这说明经复合絮凝组处理后的泥浆处理速度快于PAC组泥浆处理速度，但产物含水率却高于PAC组产物含水率。这与PAM自身性质以及本文试验的过滤压力较小有关。PAM具有吸附架桥的絮凝机理，可使经PAC处理后仍处于分散状态的土颗粒形成絮团，并使大量自由水被释放，这些自由水在60 kPa压力下即可被快速脱出26，这使得复合絮凝组处理后的泥浆处理速度快于单独使用PAC处理后的泥浆处理速度。PAM还具有较强保水性27，会使形成的絮团内保有一定的水分，这部分水在60 kPa压力下较难被脱出，使得经复合絮凝组处理后的泥浆产物含水率高于单独使用PAC处理后的泥浆产物含水率。在实际废弃泥浆处理工程中，采用机械压滤方式，其过滤压力普遍达到0.60.8 MPa。在此高压条件下，絮团内水分可进一步被脱出，因此泥浆的产物含水率差异问题在实际工程中影响较小。由于实际工程中废弃泥浆的大量产生，在较短的工期内往往要处理较多的废弃泥浆，因此泥浆的处理速度显得极为重要。在工期较紧、需要较快泥浆处理速度的情况下，可优先考虑复合絮凝处理方式；此外，由于复合絮凝组在使用PAC的基础上多使用了PAM，这会提高处理成本，在预算充足的情况下，可考虑选择复合絮凝组。综上所述，在实际工程中处理富含膨润土、CMC的废弃泥浆时，PAC 及复合絮凝组优于单独使用PAM。在废弃泥浆处理工程工期较紧且预算充足的情况下，复合絮凝组与单独使用PAC相比是较优的选择。6结 论（1）膨润土、CMC的存在会使盾构废弃泥浆后续的絮凝分离效果恶化。当膨润土含量由1%增长至6%时，泥浆比阻由2.211010m/kg升至4.861012m/kg，泥饼含水率由 68.28%升至 312.20%；当 CMC 含量由0.4%增至2.0%时，泥浆比阻由5.331011m/kg上升至3.821012m/kg，泥饼含水率由62%上升至211%。（2）膨润土、CMC使泥浆絮凝分离效果恶化的机理与其自身性质有关。膨润土具有阳离子交换、遇水膨胀等特性，当膨润土掺入泥浆后，膨润土颗粒表面形成一层较厚的结合水膜并堵塞黏土颗粒间的透水通道，降低脱水效率；CMC分子具有遇水电离、吸附架桥等特性，将CMC掺入泥浆后会发生电离从而使黏土颗粒表面形成一层结合水膜，同时发生架桥作用使土颗粒聚集并导致结合水膜密集程度上升，进而使脱水效果变差。具有电性中和、压缩聚合物分子链机理的PAC处理废弃泥浆可获得较优的絮凝分离效果。（3）基于盾构泥浆脱水效果、成本等方面考虑，提出了盾构泥浆配制及废弃泥浆处理对策。在处理盾构废弃泥浆时，PAC及PAC+PAM复合絮凝组与单独使用PAM相比更优。在工期较紧及预算充足的情况下，PAC+PAM的复合絮凝组是比单独使用PAC更好的选择；在配制盾构泥浆时，使用CMC、膨润土复掺的方式配制泥浆比单掺膨润土配制泥浆更具有优势。参考文献References1 DING Ziyu,LIU Tao,ZHANG Yan,et al.The Curing and Strength Properties of Highly Moist Waste Mud from Slurry Shield TunnelConstructionJ.Applied Sciences,2022,12(8):3762.2 郭陕云.我国隧道和地下工程技术的发展与展望J.现代隧道技术,2018,55(增2):1-14.GUO Shanyun.Technical Development and Outlook of the Tunnels and Underground Works in ChinaJ.Modern Tunnelling Technology,2018,55(S2):1-14.3 郭卫社,王百泉,李沿宗,等.盾构渣土无害化处理、资源化利用现状与展望J.隧道建设(中英文),2020,40(8):1101-1112.GUO Weishe,WANG Baiquan,LI Yanzong,et al.Status Quo and Prospect of Harmless Disposal and 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