CN103334420B - 吹填淤泥土的固化剂掺入设备 - Google Patents

Abstract

吹填淤泥土的固化剂掺入设备，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备安装并连接在吹填泥浆输送管道接近末段出口的位置；其特征在于，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的主体为一段来复线输送管道；该来复线输送管道与所述吹填淤泥输送管道的尺寸一致，并连接在所述吹填淤泥输送管道的中间；本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的中部，通过固化剂输送管道与固化剂仓室连接，固化剂输送管道的另一端从侧面接入所述来复线输送管道。本发明利用来复线技术，让吹填淤泥旋转并形成混流，利用水流旋转在管壁附近形成的负压，自动将固化剂通过输送管道吸入，并在混流中与淤泥充分搅拌混合。对固化剂的大规模工程应用提供了设备保证。解决了大规模吹填造陆的难题。

Description

吹填淤泥土的固化剂掺入设备

技术领域

本发明属于岩土工程软基处理、淤泥固化等领域，具体涉及一种新式的将固化剂掺入吹填淤泥的输送搅拌设备，改变传统的需要在吹填前或吹填后掺加固化剂的工艺，可以在吹填管道运输吹填淤泥的同时均匀的将固化剂掺入到吹填淤泥中，达到在吹填造陆的同时完成固化剂添加、搅拌的目的，解决了传统工艺产量低、搅拌不均匀、耗时长、成本高等问题，使得吹填与固化处理过程同时进行，改变了目前无法大量固化处理大面积超软弱吹填土的现状。

背景技术

随着我国沿海地区社会经济快速发展，土地需求急剧增加。为解决日渐突出的土地资源紧张问题，沿海地区开展了大量的围海造陆工程建设。疏浚淤泥吹填造陆，不仅可以防止疏浚淤泥时弃淤对周边环境的污染、减少淤泥对土地的占用，而且可以降低造陆成本、节省建材，是一种综合利用资源的理想途径，其经济、环境及社会效益十分显著。

目前疏浚淤泥吹填造陆普遍采用的工艺为：吹泥船从海底、江底或湖底将一定比例的淤泥与水混合成泥浆，利用大型泥浆泵通过输送管道将泥浆运输到吹填区域，经落淤、泌水、固结后形成陆域土地。吹填好的区域通常需要经过长时间的自然固结后才能进行人工加固处理。在经济高速发展的今天，迫切需要在短时间内使吹填区域尽快发挥土地效益，留给淤泥吹填区固结的时间越来越少。为此国内外工程技术人员提出了许多吹填淤泥加固措施，并进行了深入研究和广泛应用，其中在吹填淤泥中添加固化剂并配合其他物理加固（如真空预压、强夯、联合堆载等）的方法能在短时间内达到固化淤泥的效果。虽然添加固化剂的方法能缩短固化时间，但因固化剂经济成本较高，且某些化学成分将会污染土地环境；另外，将固化剂均匀的掺入到吹填淤泥中需要专门的搅拌设备和较高的人员、技术要求，目前此类设备和技术只能满足小规模的掺入搅拌需求，不能从根本上满足大规模、大面积加固吹填淤泥的需要，从而影响此类加固方法的大范围推广应用。

发明内容

本发明需要解决的技术关键在于：填补现有的固化剂掺入搅拌技术缺陷，提供一种新型吹填淤泥土的固化剂掺入及搅拌设备。该设备利用输送管道自身的输送压力，采用来复线技术，使泥浆在管道流动过程中形成混流，实现在输送淤泥的过程中利用管壁负压自动掺入固化剂，并利用管道混流，将固化剂均匀掺入淤泥中的目地。当淤泥到达管道出口时，固化剂已经均匀掺入吹填淤泥中，且大部分化学反应过程已完成，在吹填区域完成泌水、固结过程，此时可配合采用其他物理加固技术，缩短淤泥固化时间。该设备可以直接与吹填淤泥的输送管道连接，不需要连接其它的搅拌设备，且对输送管道流量没有限制，可实现连续作业，能够满足大规模加固吹填淤泥的技术要求。

本发明的技术方案为一种吹填淤泥土的固化剂掺入设备，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备安装并连接在吹填泥浆输送管道接近末段出口的位置；其特征在于，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的主体为一段来复线输送管道；该来复线输送管道与所述吹填淤泥输送管道的尺寸一致，并连接在所述吹填淤泥输送管道的中间；本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的中部，通过固化剂输送管道与固化剂仓室连接，该固化剂输送管道的另一端，从侧面接入所述的来复线输送管道。

本发明是利用来复线技术，让高速通过来复线管道的吹填淤泥旋转、形成混流，利用水流旋转在管壁附近形成的负压，自动的将固化剂从固化剂仓室通过固化剂输送管道吸入到来复线泥浆输送管道中，并在混流中与淤泥充分搅拌混合。在后续的输送过程中，逐渐完成相应的均匀混合及化学反应，实现改变淤泥中土颗粒级配的目地。来复线管道的样式类似于普通步枪枪管的样式，管道内由阴线和阳线组成。当淤泥通过来复线管道时，靠近管壁的吹填淤泥会沿着来复线旋转，并逐层带动内部的水流，在管道内形成自旋式向前流动的运动模式，同时由于外层淤泥沿来复线旋转会损失部分动能，这会导致处于同一断面的外层淤泥逐渐落后于内层淤泥，并由内层淤泥替代其位置，这就又形成了在同一断面由内向外不断运动的模式。可见淤泥流经来复线管道时形成了复杂的混流状态，而这种复杂的水流状态既能在管壁处形成一定的负压区，自动的将固化剂经固化剂输送管道吸入到管道中，同时又能将淤泥与固化剂充分搅拌均匀。

本发明有以下优化方案：

1、所述固化剂掺入设备与所述来复线输送管道的连接处，设有阀门和流量表，可以根据泥浆输送管道内的淤泥流量来控制固化剂的剂量，以控制淤泥固化质量；

2、所述固化剂掺入设备与吹填泥浆输送管道的连接处设有法兰盘，即来复线输送管道的两端分别通过两个法兰盘与其前端及后续部分的吹填泥浆输送管道直接连接，以替代部分吹填泥浆输送管道，所述的固化剂掺入设备管道径向尺寸（半径R及直径D）与泥浆输送管道相等，不影响泥浆输送管道的正常布置，且不需要连接其它的搅拌设备；

3、所述来复线输送管道中的来复线由阴线和阳线组成，阴线与阳线间的高度差为R/10（R为来复线管道半径），阴线与阳线相互间隔布置且沿管路螺旋分布，阴线与阳线的宽度均为πR/6；

4、来复线输送管道的长度应在15R至20R（R为来复线输送管道半径）范围内，且不宜过长，具体长度视泥浆特性和输送设备情况而定，如淤泥含水率、泥浆泵加压压力、淤泥矿物成分等。

5、所述固化剂掺入设备安装并连接在吹填泥浆输送管道接近末段出口的位置，即掺入设备的后续泥浆输送管道长度应为20R（R为来复线管道半径），以防止固化剂与淤泥反应过度充分或化学反应全部完成所形成的大颗粒淤积在管道内，发生堵管的现象。

6、所述固化剂掺入设备的来复线输送管道型式类似于普通步枪枪管螺旋膛线，该来复线由阴线和阳线组成，可以使淤泥流经来复线管道时形成复杂的混流模式，从而在输送淤泥的过程中实现掺入固化剂及均匀搅拌等功能。

本发明解决了吹填造陆中淤泥土固化剂添加需要专门的设备对吹填区域的泥浆进行搅拌，费时费工、产量低、无法满足大面积吹填需求缺点等技术问题。提出了采用来复线技术，利用淤泥输送管道自身的输送压力，自动掺入并均匀搅拌固化剂的新型设备。该设备简单易用，能有效减少拌合成本，适用性强，不需要吹填后二次搅拌，可实现连续不间断的吹填生产，能够满足大规模吹填造陆的需要。

本发明所提出的一种新型吹填淤泥土的固化剂掺入设备，包含以下几个技术部分：

1、采用来复线即螺旋膛线技术，利用泥浆输送管道内部的输送压力，在泥浆输送管道中产生复杂的混流模式，在泥浆与管壁之间形成一定的负压，自动吸入且均匀搅拌固化剂；

2、来复线管道采用法兰盘装置与淤泥输送管道直接连接，替代部分泥浆输送管道；

3、来复线管道中部通过固化剂输送管道与固化剂仓室连接。

本发明所述的新型固化剂掺入设备，填补了现有的固化剂掺入搅拌技术缺陷，如在吹填前掺入固化剂，因经济成本的原因，不能实现长时间连续吹填作业，吹填量受制于固化剂掺入量及搅拌量，且容易因固化剂搅拌不均匀而堵塞吹填管道；吹填后二次搅拌虽然能解决吹填量的问题，但需要专门的承载和搅拌设备在吹填区内添加固化剂并搅拌均匀，将耗费更多的时间及人力物力，且不容易搅拌均匀，往往只能处理表层淤泥。本发明所提出的新型固化剂掺入设备，直接在输送泥浆过程中同时完成固化剂的添加和均匀搅拌，不影响甚至提到了淤泥土的吹填量及吹填效率，不占用吹填工程的施工工期，吹填完成后可以立刻进行物理加固，节约工程实践时间。本发明将为提高造陆质量、降低造陆成本，缩短造陆时间，为尽早发挥土地资源效益提供了有力的技术支持，并为淤泥土固化的大规模工程应用提供了设备保证，解决现有大规模吹填造陆的技术难题。

附图说明

图1是本发明来复线管道结构径向剖面示意图；

图2是本发明来复线管道结构轴向剖面示意图；

图3是本发明掺入设备整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例1，对本发明方法作进一步详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，吹填淤泥土的固化剂掺入设备，参照图1、图2及图3：本吹填淤泥土的固化剂掺入设备两端与泥浆输送管道3-1、3-2连接；本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的主体是一段来复线管道2；所述的固化剂输送管道1从侧面接入该来复线管道2。固化剂输送管道与来复线管道的连接处设有流量表4、阀门5；来复线管道2与泥浆输送管道3-1、3-2的连接处设有法兰盘6。阴线7与阳线8间的高度差为R/10（R为来复线管道半径），阴线7与阳线8相互间隔布置且沿管路螺旋分布，阴线7与阳线8的宽度均为πR/6。

将淤泥固化剂装入固化剂仓室中待用，通过法兰盘装置将来固化剂掺入设备接入吹填工程中的淤泥输送管道接近末段出口的位置，通过固化剂输送管将固化剂仓室与来固化剂掺入设备相连，并通过阀门和流量表控制固化剂的输送量。吹泥船从海底、江底或湖底将一定比例的淤泥与水混合成泥浆，用高压泥浆泵将泥浆泵入到淤泥输送管道中。当高速的泥浆流经来固化剂掺入设备来复线管道时，由于来复线即螺旋膛线的作用，泥浆沿来复线的方向发生旋转，产生沿管壁的吸力，从而将固化剂仓室内的固化剂通过固化剂管道吸入到来固化剂掺入设备复线管道内；同时通过来复线的外层泥浆由于动力的损失，逐渐落后与同一断面的内层泥浆，从而导致出现内层泥浆不断往外层迁移的混流模式，这将使吸入管道内的固化剂与泥浆充分的拌合均匀，从而实现添加固化剂并均匀搅拌的功能。

Claims (6)

1. 一种吹填淤泥土的固化剂掺入设备，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备安装并连接在吹填泥浆输送管道接近末段出口的位置；其特征在于，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的主体为一段来复线输送管道；该来复线输送管道与所述吹填泥浆输送管道的尺寸一致，并连接在所述吹填泥浆输送管道的中间；本吹填淤泥土的固化剂掺入设备的中部，通过固化剂输送管道与固化剂仓室连接，该固化剂输送管道的另一端，从侧面接入所述的来复线输送管道。

2. 根据权利要求1所述的吹填淤泥土的固化剂掺入设备，其特征在于，所述的固化剂输送管道与所述来复线输送管道的连接处，设有流量表。

3. 根据权利要求1所述的吹填淤泥土的固化剂掺入设备，其特征在于，所述的固化剂输送管道与所述来复线输送管道的连接处，设有阀门。

4. 根据权利要求1所述的吹填淤泥土的固化剂掺入设备，其特征在于，本吹填淤泥土的固化剂掺入设备与所述吹填泥浆输送管道的连接处设有法兰盘。

5. 根据权利要求1所述的吹填淤泥土的固化剂掺入设备，其特征在于，所述来复线输送管道中的来复线由阴线和阳线组成，该阴线与阳线间的高度差为R/10，其中R为来复线输送管道半径，阴线与阳线相互间隔布置且沿来复线输送管道螺旋分布，阴线与阳线的宽度均为πR/6。

6. 根据权利要求1-5之一所述的吹填淤泥土的固化剂掺入设备，其特征在于，所述的来复线输送管道的长度为15R至20R，其中R为来复线输送管道半径，所述来复线输送管道径向尺寸与所述吹填泥浆输送管道相等。