CN105696640B - 用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械，包括安装在驳船两侧船舷或基坑边沿上可拼接加长的竖向导轨，竖向导轨采用角钢或T型钢，内侧为齿形轨道；所述竖向导轨内安装有至少一个以上可自身移动的移送机构。本发明通过合理的结构设计使疏浚泥在驳船或基坑内实现了大面积的固化，同时通过加密搅拌装置可以使疏浚泥和固化剂充分混合，施工和操作方面，成本低，可在工程中进行大量应用。
Description
技术领域
本发明属于港口施工工程技术领域，具体涉及一种用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械及其施工方法。
背景技术
在港口、航道的疏浚过程中, 通常会产生大量的疏浚淤泥。由于数量多, 疏浚泥的处理问题在港口、航道的建设与维护当中显得尤为突出。疏浚工程中产生的疏浚泥通常采用堆放或抛弃的方法, 堆放要占用大量的土地, 而海洋抛泥由于引起的海洋环境污染问题, 已越来越多地受到各方面的限制。另外, 在海洋港口等海岸工程的建设过程中, 通常需要大量的土石方来进行填海造陆。我国沿海港口城市多位于冲积平原和三角洲地区,要在当地获得大量的土石方比较困难, 远距离开采运输又不经济。通过对疏浚泥进行固化处理, 改良其高含水率、低强度的性质而成为具有良好工程性质的土加以运用, 是解决以上两个矛盾的较好方法。
将淤泥固化处理后作为填土材料使用的研究在国外较多。也有很多先对疏浚淤泥进行固化处理, 而后用作填筑材料的工程, 如日本伏木富山港疏浚填海工程、新加坡“长基”国际机场第二跑道工程等。在我国已经开展了较多的室内试验研究, 但还没有工程应用的实例。固化方法在国外已有大型的成套处理设备, 由于国情不同, 国外处理的目标强度设置较高, 因而固化材料的掺加量多, 在处理成本上难以为我国所接受。
如一授权公告号为CN 203079815 U （公告日为2013年07月24日）的中国实用新型专利公开了一种疏浚泥固化装置，其特征在于：包括用于输送疏浚泥的输泥管路，输泥管路的进口端插入处理前的疏浚泥中用以吸取疏浚泥，输泥管路的出口端下方设有用以收集固化处理后的疏浚泥的收集容器，该输泥管路的中部位置处设有用以往输泥管路中添加粉料固化剂的添加口。
又如一申请号CN201410029735.7，申请日为2014年1月22日，申请公布号为CN103833195A的中国发明专利申请公开了一种高含水率疏浚泥固化吹填方法包括以下步骤：
1）使用挖泥船将航道内高含水率的疏浚泥采用耙吸或绞吸的方式吸入船仓内；
2）启动输泥管路一的进口端泥浆泵和振动台，将挖泥船船仓内的高含水疏率浚泥通过过滤网的筛选之后输送至压滤机内；
3）采用压滤机对输泥管路一输送来的高含水率疏浚泥进行压缩，使疏浚泥进行机械脱水，并利用出水管将脱下来的水排出压滤机
4）利用输泥管路二将压滤机内脱水之后的疏浚泥输送至搅拌装置的料斗内；
5）启动搅拌装置，利用叶片对输泥管路二输送到料斗内的疏浚泥进行搅拌，同时固化剂定量投料管根据实际工程要求将固化剂定量输送至料斗内；
6）疏浚泥被固化剂固化到达工程要求之后通过搅拌装置底部出口处进入投放管路内；
7）将投放管路的投料口移动到工程指定位置处，利用高压气泵对投放管路进行吹气，使投放管路将固化之后的疏浚泥通过投料口到达工程指定位置；
8）固化之后的疏浚泥被投放到工程的指定位置之后，采用振捣器对其进行振动捣实，直到固化之后的疏浚泥内部气泡被排除为止。
再如，朱伟，冯志超等在期刊[中国港湾建设], 出版日在2005 年10 月，页码：27-30页公开的《疏浚泥固化处理进行填海工程的现场试验研究》中指出了疏浚泥现场施工工艺：主要包括4 个环节, 即疏浚、解泥、混合、填筑。同时稳重也指出在施工效率允许的范围内, 尽量增加搅拌时间, 固化材料与淤泥混合不均会造成填筑地基性质不均匀, 易产生差异沉降和裂缝等问题。
以上三篇文献是本申请的最接近的现有技术，在国外虽然已有大量的成套设备出现，但是价格昂贵，且操作复杂，在操作复杂过程中技术难度大，因此，市场急需一种价格低，施工时间短，可使固化剂和疏浚泥混合均匀的设备在工程施工中得到实际应用的设备出现。
发明内容
本发明针对以上缺点，立足于解决现有疏浚泥固化做填筑材料设备成本高，施工时间长，操作复杂、疏浚泥和固化剂不能充分掺合均匀的问题。提出了一种用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械及其施工方法。该设备及其施工方法可以将疏浚泥和固化剂充分掺合作为填筑用途使用，通过该施工方法简单，快速，成本低，可在工程中大量运用。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械，包括安装在驳船两侧船舷或基坑边沿上可拼接加长的竖向导轨，竖向导轨采用角钢或T型钢，内侧为齿形轨道；所述竖向导轨内安装有一个以上可自身移动的移送机构。
移送机构包括车座，安装在车座两侧与齿形轨道相啮合的被动轮，绞轮组一安装在车座上面，通过PLC控制的电机安装在绞轮组一侧边，其外部连接有驱动被动轮移动的被动轮。
横向导轨连接在移送机构之间，所述横向导轨内安装有通过移送机构拉动可移动的绞轮座, 绞轮座与两边的绞轮组一连接有钢丝绳。
升降绞轮安装在绞轮座下方，添料搅拌装连接在绞轮座下方。
所述添料搅拌装置包括工作盒，固化剂输入口连通在工作盒上方，所述工作盒下方安装有与其内部连通的伸缩搅拌杆，工作盒内安装有电机，伸缩搅拌杆与电机连接，搅拌翼垂直安装在伸缩搅拌杆上面，所述伸缩搅拌杆从上到下均布设有梯形喷口。所述伸缩搅拌杆数量为2个，两者相对应的搅拌翼错位安装。
基于上述装置，本发明还提供了一种用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械施工方法，包括以下步骤，
（1）将挖泥船取得的疏浚泥通过滤水设备过滤后倒入驳船或/基坑内，并在驳船或/基坑边缘的开始按顺序安装竖向导轨、移送机构、横向导轨，添料搅拌装置；
（2）根据驳船或/基坑的深度，调整伸缩搅拌杆的长度，确保其底部能接触到驳船或/基坑底部；
（3）通过单片机设定程序控制移送机构和添料搅拌装置在其设定的区域内运动开始初次搅拌，使疏浚泥含水率均匀化；
（4）将固化剂输入口连接固化剂输送管道，开始通过设定的程序将其搅拌的区域划分成多个小区域，并顺次在小区域内搅拌，直到完成设定的所有的搅拌小区域；
（5）喷料搅拌完成后，再次重复步骤（3），通过单片机控制移送机构带动其对应的添料搅拌装置(300)在其设定的区域内来回搅拌2-5次，使固化剂与疏浚泥充分混合；此时，施工场地在基坑内则施工完成直接进入步骤（8），在港口码头则进入步骤（6）；
（6）将驳船停靠在作业船侧边，利用作业船上面的挖泥设备将混合完成的疏浚泥送入泵送设备之后再利用输送管送入浇筑船内；
（7）通过浇筑船上面的输送泵将疏浚泥送入指定的区域进行填方作业。
（8）开始静置，在静置过程中定期利用标准贯入试验测量地基承载力，直到达到设计要求为止。
所述步骤（4）在小区域的搅拌步骤是，添料搅拌装置旋转的同时通过单片机设定程序控制先将固化剂喷入疏浚泥内，喷料之后添料搅拌装置位置不移动，在原地根据单片机设定的时间进行静止旋转搅拌，之后再移送到另一个小区域重复上述步骤；其中：静止搅拌时间根据工程前试验所得的时间确定。
与现有的技术相比，本发明的优点是：本发明通过合理的结构设计使疏浚泥在驳船或基坑内实现了大面积的固化，同时通过加密搅拌装置可以使疏浚泥和固化剂充分混合，施工和操作方面，成本低，可在工程中进行大量应用。
附图说明
现在接下来借助于实施例的附图来对本发明进行简短的描述。附图中：
图1示出了本发明第一实施例施工时示意图；
图2示出了本发明第二实施例施工时示意图；
图3示出了本发明用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械的结构示意图；
图4示出了本发明添料搅拌装置的结构示意图。
图中：100、竖向导轨，101、齿形轨道，200、移送机构，201、钢丝绳，202、绞轮座，203、升降绞轮，204、电机，205、被动轮，206、被动轮，207、车座， 208、绞轮组一，300、添料搅拌装置，301、工作盒，303、伸缩搅拌杆，304、梯形喷口，305、搅拌翼，306、固化剂输入口、12、驳船，13、挖泥设备，14、泵送设备，15、作业船，16、输送管，17、浇筑船，18、基坑。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械，包括安装在驳船两侧船舷上可拼接加长的竖向导轨100，竖向导轨100采用T型钢，内侧为齿形轨道101；竖向导轨100内安装有一个以上可自身移动的移送机构200。
移送机构200包括车座207，安装在车座207两侧与齿形轨道101相啮合的被动轮206，绞轮组一208安装在车座207上面，通过PLC控制的电机204安装在绞轮组一208侧边，其外部连接有驱动被动轮206移动的被动轮205。
横向导轨400连接在移送机构200之间，所述横向导轨400内安装有通过移送机构200拉动可移动的绞轮座202, 绞轮座202与两边的绞轮组一208连接有钢丝绳201，通过钢丝绳201带动在横向导轨400内做横向移动。
升降绞轮203安装在绞轮座202下方，添料搅拌装置300连接在绞轮座202下方。
添料搅拌装置300包括工作盒301，固化剂输入口306连通在工作盒301上方，所述工作盒301下方安装有与其内部连通的伸缩搅拌杆303，搅拌翼305垂直安装在伸缩搅拌杆303上面，所述伸缩搅拌杆303从上到下均布设有梯形喷口304。所述伸缩搅拌杆303数量为2个，两者相对应的搅拌翼305错位安装。
基于上述装置，在港口码头填筑作业施工方法包括以下步骤，
（1）将挖泥船取得的疏浚泥通过压滤机过滤后使含水率在100%-120%之间，倒入驳船12中内，并在驳船12边缘的船弦开始按顺序安装竖向导轨100、移送机构200、横向导轨400，添料搅拌装置300；横向导轨400选择间距为5米一个，这样其对应的添料搅拌装置300也为5米布置一个；
（2）根据驳船12的深度，调整伸缩搅拌杆303的长度，确保其底部能接触到驳船12底部；
（3）通过单片机设定程序控制电机204运动从而精确控制移送机构200和添料搅拌装置300，使它们在其设定的区域内运动开始初次搅拌，使疏浚泥含水率均匀化，搅拌次数为2次；
（4）将固化剂输入口306连接固化剂输送管道，开始通过设定的程序将其搅拌的区域划分成多个小区域，并顺次在小区域内搅拌，直到完成设定的所有的搅拌小区域：添料搅拌装置300旋转的同时通过单片机设定程序控制先将固化剂喷入疏浚泥内，喷料之后添料搅拌装置300位置不移动，在原地根据单片机设定的时间进行静止旋转搅拌，之后再移送到另一个小区域重复上述步骤；其中：静止搅拌时间根据工程前试验所得的时间确定。其中：固化剂的配比根据含水率确定，喷射频率和速度通过固化剂输送管道端部的单片机控制容积泵的转速的来精确控制（此处为现有技术，在此不再赘述），
（5）喷料搅拌完成后，再次重复步骤3，通过单片机控制移送机构200带动其对应的添料搅拌装置300在其设定的区域内来回搅拌2次，使固化剂与疏浚泥充分混合；
（6）将驳船12停靠在作业船15侧边，利用作业船15上面的挖泥设备13将混合完成的疏浚泥送入泵送设备14之后再利用输送管16送入浇筑船17内；
（7）通过浇筑船17上面的输送泵将疏浚泥送入指定的区域进行填方作业。
（6）填方作业完成后，根据所设计的强度开始静置，在静置过程中定期利用标准贯 入试验测量地基承载力，直到达到设计要求为止。
实施例2
用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械，包括安装在基坑18两侧可拼接加长的竖向导轨100，竖向导轨100采用T型钢，内侧为齿形轨道101；竖向导轨100内安装有一个以上可自身移动的移送机构200。
移送机构200包括车座207，安装在车座207两侧与齿形轨道101相啮合的被动轮206，绞轮组一208安装在车座207上面，通过PLC控制的电机204安装在绞轮组一208侧边，其外部连接有驱动被动轮206移动的被动轮205。
横向导轨400连接在移送机构200之间，所述横向导轨400内安装有通过移送机构200拉动可移动的绞轮座202, 绞轮座202与两边的绞轮组一208连接有钢丝绳201，通过钢丝绳201带动在横向导轨400内做横向移动。
升降绞轮203安装在绞轮座202下方，添料搅拌装置300连接在绞轮座202下方。
添料搅拌装置300包括工作盒301，固化剂输入口306连通在工作盒301上方，所述工作盒301下方安装有与其内部连通的伸缩搅拌杆303，搅拌翼305垂直安装在伸缩搅拌杆303上面，所述伸缩搅拌杆303从上到下均布设有梯形喷口304。所述伸缩搅拌杆303数量为2个，两者相对应的搅拌翼305错位安装。
基于上述装置，在1-4m深度基坑填筑作业施工方法包括以下步骤，
（1）将挖泥船取得的疏浚泥通过压滤机过滤后使含水率在100%-120%之间，倒入基坑18内，并在基坑18边缘的开始按顺序安装竖向导轨100、移送机构200、横向导轨400，添料搅拌装置300；横向导轨400选择间距为3米一个，这样其对应的添料搅拌装置300也为3米布置一个；
（2）根据基坑18的深度，调整伸缩搅拌杆303的长度，确保其底部能接触到基坑18底部；
（3）通过单片机设定程序控制电机204运动从而精确控制移送机构200和添料搅拌装置300，使它们在其设定的区域内运动开始初次搅拌，使疏浚泥含水率均匀化，搅拌次数为2次；
（4）将固化剂输入口306连接固化剂输送管道，开始通过设定的程序将其搅拌的区域划分成多个小区域，并顺次在小区域内搅拌，直到完成设定的所有的搅拌小区域：添料搅拌装置300旋转的同时通过单片机设定程序控制先将固化剂喷入疏浚泥内，喷料之后添料搅拌装置300位置不移动，在原地根据单片机设定的时间进行静止旋转搅拌，之后再移送到另一个小区域重复上述步骤；其中：静止搅拌时间根据工程前试验所得的时间确定。其中：固化剂的配比根据含水率确定，喷射频率和速度通过固化剂输送管道端部的单片机控制容积泵的转速的来精确控制（此处为现有技术，在此不再赘述）；
（5）喷料搅拌完成后，再次重复步骤3，通过单片机控制移送机构200带动其对应的添料搅拌装置300在其设定的区域内来回搅拌2次，使固化剂与疏浚泥充分混合；
（6）固化剂与疏浚泥充分混合后开始静置，在静置过程中定期利用标准贯入试验测量地基承载力，直到达到设计要求为止。
采用固化剂与疏浚泥填筑经济指标如下表：
参数设置如下：
回填量100万方，水下疏浚土设计密度1200kg/m3;一般含水量103%，处理后设计强
度100 kN/m2。具体价格估算如下：
| 处理方式 | 成本 | 工期 | 备注 |
| 回填石料 | 150元/方 | 100天 | 包括炸山、运输，运距在10km以内 |
| 回填疏浚土后处理 | 100元/方 | 150天 | 填厚2.0m，采用真空预压处理工艺 |
| 回填固化疏浚土 | 50元/方 | 60天 | 选用80 kg/m3水泥配比 |
其优点如下：
（1）采用固化技术对疏浚泥进行处理作为回填土，相比后期采用软基地基处理，综合考虑运输、工期和固化效果，至少可以节约资金50元/方。
（2）同时可以解决水库疏浚淤泥置放场地难和疏浚土较稀不利于运输的问题，可以直接进行长途运输，用于基础回填和自然泥沙置换，综合运输成本和环境效益，该技术的应用很适合舟山作为群岛新区，水库多、土地资源少的特点。
（3）资源效益：对于土地资源极其宝贵的海岛港口城市来说，在海堤的加固填方、填海工程以及码头的新建工程中有着非常广泛的应用背景，必定会带动相应的产业发展。这一技术在一些发达国家如日本、欧美等已经得到了广泛的应用。
（4）环境效益和社会效益：为了保证海洋经济的可持续发展、保护海洋环境及生物资源，把作为污染源的疏浚泥，通过无害化、稳定化一系列处理方法，进行资源化综合开发再利用，既能避免对环境造成危害，又能产生新的可利用资源，形成循环经济、绿色经济格局，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
Claims (1)
1.用于建筑工程填方疏浚泥添料搅拌机械，其特征是：包括安装在驳船两侧船舷或基坑边沿上的可拼接加长的竖向导轨（100），所述竖向导轨（100）内安装有至少一个以上可自身移动的移送机构（200），横向导轨（400）连接在移送机构（200）之间；所述横向导轨（400）内安装有通过移送机构（200）拉动可移动的绞轮座（202）,升降绞轮（203）安装在绞轮座（202）下方，添料搅拌装置(300)连接在绞轮座（202）下方，其中， 所述移送机构（200）包括车座（207），安装在所述车座（207）两侧与所述竖向导轨（100）内侧的齿形轨道（101）相啮合的被动轮（206），安装在所述车座（207）上面的绞轮组一（208），安装在所述绞轮组一（208）侧边的电机（204），所述电机（204）外部连接有驱动所述被动轮（206）移动的被动轮（205），所述绞轮座（202）与所述绞轮组一（208）连接有钢丝绳（201），通过钢丝绳（201）带动所述绞轮座（202）在所述横向导轨（400）内做横向移动, 所述添料搅拌装置包括工作盒，固化剂输入口连通在工作盒上方，所述工作盒下方安装有与其内部连通的伸缩搅拌杆，工作盒内安装有电机，伸缩搅拌杆与电机连接，搅拌翼垂直安装在伸缩搅拌杆上面，所述伸缩搅拌杆从上到下均布设有梯形喷口，伸缩搅拌杆（303）数量为2个，两者相对应的搅拌翼（305）错位安装。
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