CN108330918A - 一种吹沙造岛固化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吹沙造岛固化设备，包括料仓和海沙泵送主管道，以及设置在料仓和海沙泵送主管道之间的带螺旋输送杆的第一输送管道，在该第一输送管道上沿输送方向依次设有第一流量计和第一反向止流阀。本发明的有益效果：本发明在泵送过程中的混合，可以与泵送速度同步，极大提高了混合效率。同时可以不受滩涂地形条件限制，有效缩短工期。实时检测泥沙泵送流量、含水量、泥沙粒径，及时调整粉体材料、泥水分离剂投放量，是保证施工质量的关键。先通过表面活性剂对泥沙颗粒进行表面改性，加速实现水分的析出，随着水分的析出，泥沙颗粒之间逐渐靠近，水硬性粉体材料的水化反应也逐渐开始，颗粒渐渐形成强度。

Description

一种吹沙造岛固化设备

技术领域

本发明涉及吹沙造岛技术领域，尤其涉及一种吹沙造岛固化设备。

背景技术

本部分中的陈述仅仅提供了与本发明公开的内容有关的背景信息，且可能不构成现有技术。

随着海洋工程的发展，对吹沙造岛的速度和质量要求越来越高。随着大型疏浚工程船舶的投入，一夜之间形成数千平方米的滩涂已成为可能。但是这样形成的滩涂由于泥沙含水量过大往往几个月内都无法形成承载力，甚至工程车辆也难以通行。在滩涂上投放数十台大型挖机进行泥沙中拌和粉煤灰、水泥等水硬性材料是现在比较高效、常规的做法，但是难以满足大型工程对工期的需求。

另外现有的吹沙造岛施工技术，是通过将海沙抽吸到滩涂上自然堆放析出水分，数月后海沙逐渐干化板结，形成一定强度。为了提高海沙板结后的强度，也可在滩涂上修建临时围堰，利用大型挖机，将抽吸上来的海沙与粉煤灰、水泥、石灰、高炉矿渣等拌和压实。自然堆放风干的海沙颗粒之间仍然是分散的，没有粘结物质也无法形成强度。拌和了粉煤灰、水泥等水硬性材料的海沙混合物可以有效提高新造岛基的承载能力，满足工程需求。但是，一台大型挖机一天能够拌和的数量仅为数百个立方米，一艘大型疏浚船抽沙速度至少在4,000m³/h，采用挖机拌和的施工方式远远满足不了吹沙造岛的需求。

综上：采用挖机在滩涂围堰内将泥沙、粉煤灰、水泥等水硬性材料混合的施工工艺，最大的问题是拌和速度太慢，无法满足一般中型吹沙造岛工程的需求。挖机只能拌和固化一块地基之后再前进一步，并且需要防止挖机自身陷入泥泞之中。其次，拌和质量完全取决于挖机操作员的熟练程度，工程质量受人为因素影响大，有可能出现混合不均匀导致地基不均匀沉降问题。

故现有技术有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高了混合效率；同时可以不受滩涂地形条件限制，有效缩短工期吹沙造岛固化设备

本发明的技术解决方案是：

一种吹沙造岛固化设备，包括料仓和海沙泵送主管道，以及设置在料仓和海沙泵送主管道之间的带螺旋输送杆的第一输送管道，在该第一输送管道上沿输送方向依次设有第一流量计和第一反向止流阀。

包括通过第二输送管道连接到海沙泵送主管道的外加剂储罐。

在该第二输送管道上沿输送方向依次设有第二流量计和第二反向止流阀。

所述第一输送管道输送方向与海沙泵送主管道输送方向的夹角为15～45°。

所述第二输送管道输送方向与海沙泵送主管道输送方向的夹角为15～45°。

海沙泵送主管道上设置实时监测泵送流量、泥沙含水量、泥沙粒径装置；

在螺旋输送杆和第二输送管道上设置可根据上述实时监测到的泵送流量、泥沙含水量、泥沙粒径等数据自动调整粉体材料、液体材料添加量的自动控制装置。

本发明的有益效果：

1、采用以上方案；本发明在泵送过程中的混合，可以与泵送速度同步，极大提高了混合效率。同时可以不受滩涂地形条件限制，有效缩短工期。实时检测泥沙泵送流量、含水量、泥沙粒径，及时调整粉体材料、泥水分离剂投放量，是保证施工质量的关键。先通过表面活性剂对泥沙颗粒进行表面改性，加速实现水分的析出，随着水分的析出，泥沙颗粒之间逐渐靠近，水硬性粉体材料的水化反应也逐渐开始，颗粒渐渐形成强度。

附图说明

图1为本发明吹沙造岛设备工作原理总图；

图2为吹沙造岛固化设备工艺流程图；

图3为表面活性剂泥水分离原理图；

图4泥颗粒在水硬性材料作用下固结示意图。

具体实施方式

实施例：

参阅图1和图2，一种吹沙造岛固化设备，包括料仓1和海沙泵送主管道4，以及设置在料仓1和海沙泵送主管道4之间的带螺旋输送杆8的第一输送管道，在该第一输送管道8上沿输送方向依次设有第一流量计2和第一反向止流阀3。

还包括通过第二输送管道连接到海沙泵送主管道4的外加剂储罐5。

在该第二输送管道上沿第二输送管道输送方向依次设有第二流量计6和第二反向止流阀7。

所述螺旋输送杆8输送方向与海沙泵送主管4道输送方向的夹角为15～45°。

所述第二输送管道输送方向与海沙泵送主管道4输送方向的夹角为15～45°。

港湾疏浚工程船通过大型抽吸泵，利用长度可达数千米的管道，将海底泥沙抽吸吹填到滩涂上。在管道中泥沙与水分是以紊流状态高速向前运动，最后以高达4,000m³/h的速度吹填到滩涂上。

在疏浚工程船上设置粉煤灰、超细高炉矿渣粉末等具有水硬性反应特性的粉体材料、外加剂储罐；紊流状态下料仓中的粉体材料、外加剂储罐中的粉体材料在管道中与泥沙的混合是颗粒与颗粒之间的均匀混合，与采用挖机在滩涂上进行拌和有可能形成结块、分散不均匀有着截然不同的拌和效果。

在泵海沙泵送主管道4前端设置流量计、含水量检测装置、泥沙粒径检测装置，用于实时检测泵送泥沙的泵送流量、泥沙含水量、泥沙粒径；在海沙泵送主管道4前端，上述检测装置之后分别设置存储粉煤灰、超细矿渣粉末等粉体材料的料仓；螺旋输送杆8和第二输送管道将其与外加剂压入管道，这些管道与海沙泵送主管道前进方向构成15～45°角度，利用海沙泵送主管道送泥沙形成的负压，将上述粉体材料以及外加剂剂抽吸进入海沙泵送主管道的紊流之中进行混合。粉体材料输送管道内设置螺旋输送杆往前推送粉体，防止堵塞。不设空气增压装置，材料的输送依靠主管道的负压带动，但是需要设置反向止流阀，防止回流。根据实时检测到的泥沙泵送流量、含水量、泥沙粒径，及时调整粉体材料、泥水分离剂投放量。

疏浚船抽吸上来的泥沙，含水率一般在80～95％。如果泥沙中微小的泥质颗粒较多，吹填到滩涂上由于泥质颗粒吸附水分难以释放蒸发，将会导致长时期内滩涂地基不能形成承载力。需要在泥沙中添加表面活性剂对这些微小泥质颗粒进行表面改性，提高泥水分离速度。

参阅图3；阳离子表面活性调理剂通过液体外加储存罐，注入输送管道；阳离子表面活性调理剂在紊流状态下均匀与泥沙混合，吸附在泥沙表面，使泥沙颗粒带上同种电荷；带上同种电荷的污泥颗粒在紊流状态下，相互碰撞和受水流剪切力作用，泥颗粒相互分散脱去间隙水；泥沙颗粒间隙水脱去后，泥沙颗粒快速沉降，颗粒间水分泌出，在水硬性胶结材料辅助下，颗粒间堆积形成紧凑结构。

参阅图4；陶瓷污泥微颗粒+超细钢渣微颗粒按优化后配合比注入输送管道；陶瓷污泥微颗粒+超细钢渣微颗粒在输送管道中注入，紊流状态下充分与泥沙混合，待泥沙水分泌出后，两种颗粒包裹在泥颗粒表面；陶瓷污泥微颗粒在超细钢渣微颗粒的激活下，开始水化反应，颗粒间形成的网状胶结结构；泥沙颗粒被水硬性材料产生的胶凝体包裹后紧密固化，形成强度。

具体来说：在泥沙中掺入水硬性粉体材料如上述粉煤灰、超细高炉矿渣微粉末，利用这些粉末带有的相对于水泥来说较弱的水化反应能力，与泥沙颗粒产生胶结固化，提高地基承载力。当泥沙中微颗粒较多时，由于比表面积增大，需要掺入更多的粉体材料提供水化反应能力，也需要加入更多的表面活性剂来释放颗粒之间的水分。因此，与常规的吹沙造岛不同，需要实时检测泥沙泵送流量、含水量、泥沙粒径，及时调整粉体材料、泥水分离剂投放量。

本发明通过泵送泥沙形成的负压，将实时检测到的泥沙泵送流量、含水量、泥沙粒径等数据反馈到控制系统，根据含水率、泥沙粒径及时调整粉体水硬性材料、表面活性剂添加量，在泵送过程中，利用泵送形成的紊流状态，将上述材料与泥沙充分混合均匀，吹填到滩涂上之后，首先依靠泥水分离剂改变微小沙粒颗粒表面对水分的吸附状态，释放间隙水，加快泥沙中水分的离析。随后，利用粉煤灰、超细高炉矿渣粉末的水化反应，胶结固化泥沙颗粒，提高地基承载力。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种吹沙造岛固化设备，其特征在于：包括料仓和海沙泵送主管道，以及设置在料仓和海沙泵送主管道之间的带螺旋输送杆的第一输送管道，在该第一输送管道上沿输送方向依次设有第一流量计和第一反向止流阀。

2.根据权利要求1所述的吹沙造岛固化设备，其特征在于：包括通过第二输送管道连接到海沙泵送主管道的外加剂储罐。

3.根据权利要求2所述的吹沙造岛固化设备，其特征在于：在该第二输送管道上沿输送方向依次设有第二流量计和第二反向止流阀。

4.根据权利要求1所述的吹沙造岛固化设备，其特征在于：所述第一输送管道输送方向与海沙泵送主管道输送方向的夹角为15～45°。

5.根据权利要求3所述的吹沙造岛固化设备，其特征在于：所述第二输送管道输送方向与海沙泵送主管道输送方向的夹角为15～45°。