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疏浚泵在粘土中施工沉井
2019-06-17    by : 范新红
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重粘土是一种挑战,它们很难破碎,容易堵塞管道,常用的气提排泥法在这种应用中产量不稳定。需要克服的主要难题是如何微调刀头的配置(刀头的尺寸,刀齿的数量以及排列间隔),如何沿着作业网格在60m的深度有效地移动泵,以及如何切割网格边缘的粘土。


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将预制沉井沉入地下是目前桥梁建设中常用的施工工艺。沉井为边长几十米的长方体预制混凝土,其内部结构为井字形。通过取出井字结构内的泥土,利用沉井的自重沉降到设计标高。在此工艺中,取出沉井隔仓中的泥土是施工成功的关键, 其取土效率决定了整个工程的进度。而施工设备对仓内泥土取出的速度起着直接决定作用。因此,选择合适的设备是工程成功的重要基础。

 

常用的取土设备为空气吸泥机。压缩机将高压空气注入排泥导管底部,并与液体混合,使空气-水混合物的密度小于其周围其它液体的密度,因此形成负压,使泥水混合物沿排泥管向上移动。这种方法在较不密实的砂土中有较好的效果。而对于密实的砂层或粘土层,则需要加装刀头进行机械扰动。

 

中交二航局在其承建的温州瓯江北口大桥的南锚沉井施工中,整个沉井被分隔成30个小箱井。施工区域的土壤粘性极大,空气吸泥法取土效果极差。沉井下沉速度慢,严重影响整个大桥的工程进度。中交二航局决定寻找新的办法来改进下沉效率,Bell疏浚设备经受了严格的测试和考验。


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Bell 200液压疏浚泵的最大轴功率为110千瓦,吸入口、排水管最大直径为200mm,每小时出水量为800立方米,混合物最大浓度可到30%,排放高度可达60米,最大排放距离为1000米。ICE为此项目提供了单、双两个刀头供客户选择。ICE刀头的刀齿,角度很特殊,可将粘土切成小块,方便被吸走。安装单刀头的疏浚泵适合于硬连接,它在工作时刀头与土壤需要具有一定的角度,譬如安装在挖掘机上进行清淤。而双刀头的两个刀头相对运转,作业时扭矩自平衡,配合高压喷射水可垂直于土壤面进行清淤。根据现场情况,客户最终选择了双刀头。双刀头的一次有效切土面积是单刀头的两倍。

 

Bell200鸭嘴状的吸入口,在每小时800立方的流量下,吸入的水流速可达每秒几十米。超高的流速在吸入口处形成负压,可快速吸走粘土,避免了刀头被堵。双刀头特有的高压水喷射系统冲散糊于刀头上的粘土,进一步避免了吸泥口堵塞。


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相对于客户原先的方案,Bell 200疏浚泵可持续将高浓度泥浆泵送到泥浆池中。不论是浓度还是泥浆量,都远超原有的设备,极大的提高了生产能力,也不会堵塞管道。疏浚泵通过排放管连接到龙门吊上,可前、后、左、右、上、下各个方位快捷移动,进一步提高了施工效率。ICE 400动力站上的智能显示屏可直观显示疏浚泵和刀头的工作压力,随时掌握疏浚状态。

 

主要的挑战是保持持续高产量。当刀头工作到一定深度,需要做些推测:哪些区域已经被清除,哪些还没有?如何沿着沉箱网格高效地移动,确保刀头在带出粘土?如何设计一个合适的系统以实现沉井垂直下沉?怎么从沉井中掏出残泥,使其不糊住刀头?这使得客户认为空气吸泥法不够理想。据我们的经验,在条件不理想的情况下,疏浚泵法是最佳选择。


在瓯江北口大桥工程中,对Bell疏浚泵的大量试验证明,Bell疏浚泵能够达到制造商所列的规格。泥浆浓度较高,水深60米无问题;在不降低产量的情况下,可将混合料提升20米,运行中泥浆浓度稳定。


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我们建议沉井疏浚采用Bell 200或250,配备双刀头,以最大限度地扩大刀头的切土范围,并由Bell 动力站提供动力。建议使用Bell水射流泵,高压水射流配合双刀头工作,以获得最佳效果。这些设备可处理的混合物达800~1250m3/时,其中固体含量为30%(240~375m3/ 时)。

 

相对于空气吸泥法,液压疏浚泵的优势在于:

·       混合液浓度始终较高,水深60米无问题,举升混合液20米,混合液产量稳定

·       需要更少的泵,减少操作队伍

·       较好地避免沉井倾斜,并且一旦发生倾斜也能很好地纠正

·       适用于较硬的土层,可设计不同尺寸和硬度的刀齿

·       设计的刀头适用于硬度200kPa的土壤


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在施工现场中,一台Bell200 疏浚泵的出浆量和浓度相当于6至7台空气吸泥机。如何最大限度的释放并利用Bell 200疏浚泵的产能、优化施工工艺、提高施工效率,是在粘土区域沉井施工所要考虑的最主要问题。


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ICE不仅仅提供设备,也尽可能帮客户出谋划策,提出解决方案。在该项目使用疏浚泵的过程中,ICE提出了中肯的建议。如果您有类似的项目需要,请现在就联系ICE


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