一種原位豎向隔離工程屏障材料的制備裝置及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于巖土工程中地下結(jié)構(gòu)工程及環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及 一種原位豎向隔離工程屏障材料的制備裝置及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，由于國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重大需求，大量工業(yè)企業(yè)關(guān)停、搬迀， 遺留下大量工業(yè)污染場(chǎng)地。所遺留工業(yè)污染場(chǎng)地須經(jīng)過(guò)處理才能進(jìn)行后續(xù)二次開發(fā)。另一 方面，我國(guó)固體廢棄物存量急劇增大，并大量通過(guò)填埋方式存放于固體廢棄物填埋場(chǎng)。但固 體廢棄物填埋場(chǎng)淋濾液具有入滲污染地下水的潛在風(fēng)險(xiǎn)。豎向隔離工程屏障是一種能夠有 效阻滯污染物在地下水中迀移的防護(hù)措施，可與其他土壤及地下水修復(fù)措施聯(lián)合使用，并 實(shí)現(xiàn)降低二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 土-膨潤(rùn)土系豎向隔離工程屏障是一種經(jīng)濟(jì)可行的豎向隔離工程屏障類型，具有 抗?jié)B性能優(yōu)于傳統(tǒng)的水泥土攪拌連續(xù)工程屏障、工程屏障體材料擴(kuò)散系數(shù)低、工程造價(jià)低 的優(yōu)勢(shì)。目前在土-膨潤(rùn)土系豎向隔離工程屏障的施工技術(shù)包括開挖-成槽式施工工藝以 及基于箱型復(fù)合鋼板粧的原位薄壁豎向屏障施工法。開挖-成槽式施工工藝通過(guò)開挖土層 形成一定深度的溝槽，同時(shí)注入膨潤(rùn)土漿液進(jìn)行泥漿護(hù)壁；原位攪拌膨潤(rùn)土與所開挖原位 土制備豎向隔離工程屏障材料，并通過(guò)膨潤(rùn)土漿液調(diào)節(jié)豎向隔離工程屏障材料含水率；將 所制備豎向隔離工程屏障材料回填至開挖溝槽，形成工程屏障?；谙湫蛷?fù)合鋼板粧的原 位薄壁豎向隔離工程屏障施工通過(guò)預(yù)制構(gòu)件，控制所施工豎向隔離工程屏障的厚度及工程 屏障材料的整體均一性；豎向隔離工程屏障材料制備方法與開挖-成槽式施工工藝一致， 并通過(guò)栗送或灌注方式注入預(yù)制構(gòu)件，形成豎向隔離工程屏障。兩種方法在施工工藝本身 已實(shí)現(xiàn)施工流程優(yōu)化和改進(jìn)，在施工模具、裝置及設(shè)備上實(shí)現(xiàn)一定程度的機(jī)械自動(dòng)化。
[0004] 已有施工技術(shù)依然無(wú)法有效解決土-膨潤(rùn)土系豎向隔離工程屏障材料原位、高 效、均勻制備的施工技術(shù)缺陷。傳統(tǒng)技術(shù)采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行拌合，攪拌效率低下，原位土 與膨潤(rùn)土及改良材料進(jìn)行拌合的均勻程度低，含水率及膨潤(rùn)土摻量的質(zhì)量控制難度大，造 成工程屏障材料整體上均勻性大幅降低，易形成局部缺陷。此外，采用傳統(tǒng)攪拌施工工藝 時(shí)必須占用大面積施工場(chǎng)地，并影響周邊環(huán)境；在處治場(chǎng)地范圍有限的城市工業(yè)污染場(chǎng)地 時(shí)為豎向隔離施工造成場(chǎng)地空間限制。采用水泥材料或水泥材料與土壤混合料的攪拌施工 裝置，用于制備豎向隔離工程屏障材料時(shí)將遇到如下問(wèn)題：（1)由于裝置以滾筒式攪拌，導(dǎo) 致出現(xiàn)膨潤(rùn)土漿液沉底現(xiàn)象，膨潤(rùn)土漿液無(wú)法起到調(diào)節(jié)豎向隔離工程屏障材料含水率的作 用；（2)攪拌筒或攪拌葉片按單向轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，造成攪拌不均勻；（3)滾筒式攪拌筒或其他攪 拌裝置無(wú)法破碎礫石和塊狀土，導(dǎo)致所制備豎向隔離工程屏障材料顆粒級(jí)配差，易形成有 缺陷的豎向隔離工程屏障；(4)豎向隔離工程屏障材料易粘附于攪拌筒筒壁，造成材料浪 費(fèi)。另一方面，城市工業(yè)污染場(chǎng)地的原位異地固化技術(shù)日趨成熟，但經(jīng)固化處理的污染土存 在搬運(yùn)難、堆放空間有限、二次利用認(rèn)可度偏低等問(wèn)題。如何有效開發(fā)利用原位異地固化污 染土受到環(huán)境巖土工程和土壤修復(fù)業(yè)界廣泛關(guān)注，其工程二次利用有待進(jìn)一步挖掘。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提供一種原位豎向隔離工程屏障材料的制備裝置及制備方法， 可以有效解決土-膨潤(rùn)土系豎向隔離工程屏障材料原位、高效、均勻制備的問(wèn)題。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種原位豎向隔離工程屏障材料的制備裝置，該裝置包括第一電機(jī)馬達(dá)、第二電 機(jī)馬達(dá)、第一軸承、第二軸承、攪拌箱，以及位于攪拌箱內(nèi)的第一攪拌葉片連接部件、第二攪 拌葉片連接部件、第一攪拌葉片和第二攪拌葉片，其中，所述的攪拌箱的頂面設(shè)有原材料入 口密封蓋，攪拌箱的底面設(shè)有出口密封蓋，攪拌箱的側(cè)面設(shè)有帶有噴射口的漿液噴射管；第 一電機(jī)馬達(dá)的動(dòng)力輸出軸和第一軸承的一端連接，第一軸承的另一端和第一攪拌葉片連接 部件固定連接，第一攪拌葉片固定連接在第一攪拌葉片連接部件上；第一攪拌葉片由第一 電機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；第二電機(jī)馬達(dá)的動(dòng)力輸出軸和第二軸承的一端連接，第二軸承的另一 端和第二攪拌葉片連接部件固定連接，第二攪拌葉片固定連接在第二攪拌葉片連接部件 上；第二攪拌葉片由第二電機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
[0008] 作為優(yōu)選例，所述的原位豎向隔離工程屏障材料的制備裝置，還包括分別固定連 接在攪拌箱上的第一密封管和第二密封管，第一密封管套裝在第一軸承上，第一軸承可沿 第一密封管軸向移動(dòng)；第二密封管套裝在第二軸承上，第二軸承可沿第二密封管軸向移動(dòng)。
[0009] 作為優(yōu)選例，所述的漿液噴射管包括帶有第一漿液噴射口的第一漿液噴射管、帶 有第二漿液噴射口的第二漿液噴射管、帶有第三漿液噴射口的第三漿液噴射管、帶有第四 漿液噴射口的第四漿液噴射管、帶有第五漿液噴射口的第五漿液噴射管、帶有第六漿液噴 射口的第六漿液噴射管，第一漿液噴射管和第四漿液噴射管同軸布設(shè)，第一漿液噴射口和 第四漿液噴射口相對(duì)；第二漿液噴射管和第五漿液噴射管同軸布設(shè)，第二漿液噴射口和第 五漿液噴射口相對(duì)；第三漿液噴射管和第六漿液噴射管同軸布設(shè)，第三漿液噴射口和第六 漿液噴射口相對(duì)。
[0010] 作為優(yōu)選例，所述的原位豎向隔離工程屏障材料的制備裝置，還包括分別固定連 接在攪拌箱上的第一密封環(huán)、第二密封環(huán)、第三密封環(huán)、第四密封環(huán)、第五密封環(huán)和第六密 封環(huán)，第一密封環(huán)套裝在第一漿液噴射管上，第二密封環(huán)套裝在第二漿液噴射管上，第三密 封環(huán)套裝在第三漿液噴射管上，第四密封環(huán)套裝在第四漿液噴射管上，第五密封環(huán)套裝在 第五漿液噴射管上，第六密封環(huán)套裝在第六漿液噴射管上。
[0011] 作為優(yōu)選例，所述的第一漿液噴射口、第二漿液噴射口、第三漿液噴射口、第四漿 液噴射口、第五漿液噴射口、第六漿液噴射口噴射漿液的流量Q分別通過(guò)式（1)確定：
[0012]
[0013] 式（1)中，w為豎向隔離工程屏障材料滿足施工要求的含水率設(shè)計(jì)值;msS豎向隔 離工程屏障材料中固體質(zhì)量;mw為豎向隔離工程屏障材料中孔隙水質(zhì)量；t為攪拌時(shí)間；BC 為噴射漿液中膨潤(rùn)土摻量。
[0014] 作為優(yōu)選例，所述的第一攪拌葉片和第二攪拌葉片轉(zhuǎn)速分別大于100轉(zhuǎn)/分鐘；第 一攪拌葉片的邊緣和第二攪拌葉片的邊緣分別呈光滑傾斜面；第一攪拌葉片的長(zhǎng)度和第二 攪拌葉片的長(zhǎng)度分別大于攪拌箱內(nèi)徑的二分之一，小于攪拌箱內(nèi)徑。
[0015] 作為優(yōu)選例，所述的第一攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)方向和第二攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0016] -種原位豎向隔離工程屏障材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
[0017] 第一步：移動(dòng)第一漿液噴射管、第二漿液噴射管、第三漿液噴射管、第四漿液噴射 管、第五漿液噴射管和第六漿液噴射管，分別將第一漿液噴射口、第二漿液噴射口、第三漿 液噴射口、第四漿液噴射口、第五漿液噴射口和第六漿液噴射口移動(dòng)至攪拌箱的側(cè)部；
[0018] 第二步：關(guān)閉出口密封蓋，打開原材料入口密封蓋，將用于制備豎向隔離工程屏障 材料的原始混合料置入攪拌箱中，隨后關(guān)閉原材料入口密封蓋；
[0019] 第三步：移動(dòng)第一電機(jī)馬達(dá)和第一軸承，將第一攪拌葉片移動(dòng)至位于第一漿液噴 射管和第二漿液噴射管之間，以及位于第四漿液噴射管和第五漿液噴射管之間；移動(dòng)第二 電機(jī)馬達(dá)和第二軸承，將第二攪拌葉片移動(dòng)至位于第二漿液噴射管和第三漿液噴射管之 間，以及位于第五漿液噴射管和第六漿液噴射管之間；
[0020] 第四步：移動(dòng)第一漿液噴射管、第二漿液噴射管、第三漿液噴射管、第四漿液噴射 管、第五漿液噴射管和第六漿液噴射管，分別將第一漿液噴射口、第二漿液噴射口、第三漿 液噴射口、第四漿液噴射口、第五漿液噴射口、第六漿液噴射口置于攪拌箱中部，且呈水平， 使得膨潤(rùn)土漿液沿水平方向噴射；
[0021] 第五步：?jiǎn)?dòng)第一電機(jī)馬達(dá)和第二電機(jī)馬達(dá)，第一攪拌葉片和第二攪拌葉片旋轉(zhuǎn)， 對(duì)原始混合料進(jìn)行攪拌，同時(shí)通過(guò)壓力栗栗送膨潤(rùn)土漿液至第一漿液噴射管、第二漿液噴 射管、第三漿液噴射管、第四漿液噴射管、第五漿液噴射管和第六漿液噴射管中，通過(guò)第一 漿液噴射口、第二漿液噴射口、第三漿液噴射口、第四漿液噴射口、第五漿液噴射口和第六 漿液噴射口將膨潤(rùn)土漿液噴向原始混合料中；
[0022] 第六步：攪拌結(jié)束后，關(guān)閉第一電機(jī)馬達(dá)和第二電機(jī)馬達(dá)；將第一漿液噴射管、