一种多层破碎-搅拌的自密实流态自凝固化土制作装置及方法与流程

本发明涉及流态固化土的制作，具体涉及到一种多层破碎-搅拌的自密实流态自凝固化土制作装置及方法。

背景技术：

1、在地下工程领域，包括基坑、地下空洞(例如采矿矿坑和矿洞、溶洞等)、地下管线、地下管廊等常涉及回填问题，如何合理有效地利用周边废土对上述工程进行高质量回填是实现弃土资源化利用践行“绿色岩土”的有效方法。

2、目前常用的方式是采用流态固化土的方式进行弃土的资源化利用，通常的做法是先将废土进行加水搅拌，将土体变成流态土，同时加入分散剂、固化剂等添加剂，混合均匀后作为填料进行施工。在实际施工过程中常常出现如下问题：

3、(1)当采用黏性土作为填筑原料时，由于其含水量高、压缩性好，很难彻底破碎，往往需要添加一定量的颗粒混合料，改善级配，才能实现流态土的流动度，整个施工过程繁琐；

4、(2)多数施工方考虑从固体添加剂的角度出发，通过配置较为精准的配比材料组合达到制备合格流态土的目的，但是实际操作过程中由于弃土成分复杂，可能含黏性土、砂性土、碎石、砖砼等建筑垃圾，上述专用固化剂常常无法达到预期效果，其处理过程时间长、能耗高、效率低、成本高；

5、(3)现有的处理设备功能单一，往往只采用搅拌的方式对原料进行破碎、搅拌，制作过程中常出现过程流态土结块、沉淀等不均匀情况，工程填筑效果一般。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术的不足，提出一种多层破碎-搅拌的自密实流态自凝固化土制作装置及方法。通过设置顶部预分离装置与中部破土搅拌装置实现传统黏性土的初步破碎，通过设置底部涡流破土搅拌装置实现土层的进一步破碎，充分搅拌。上述装置有效解决了传统搅拌工艺中大方量原土加料破碎难度高、搅拌不均匀的难题，其施工工艺清晰，功效高，成本低，可实施性强，具有推广实施价值。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

2、一种多层破碎-搅拌的自密实流态自凝固化土制作装置，自密实流态自凝固化土制作装置含有流态土拌合箱以及与流态土拌合箱相连的固化剂浆液预拌箱，固化剂浆液预拌箱用于输送固化剂浆液至流态土拌合箱；

3、流态土拌合箱顶部设有进料口，在流态土拌合箱内自上而下依次设有顶部预分离装置、中部破土搅拌装置、底部涡流破土搅拌装置；

4、所述中部破土搅拌装置包含有若干竖向旋转的第二破土辊筒，所述第二破土辊筒沿竖向转动且在外径沿周向设有若干第二破土搅拌叶片，底部涡流破土搅拌装置包含有若干在水平方向上旋转的底部涡流搅拌器，各底部涡流搅拌器均设有底部涡流旋转轴以及安装在底部涡流旋转轴上的涡流叶片。

5、进一步的，进料口顶部安装有加料仓，加料仓设有上宽下窄的开口，流态土拌合箱底部一侧设有出料口；

6、在加料仓内部两侧设有位于顶部预分离装置顶部的可拆卸挡板。

7、进一步的，顶部预分离装置包含有：

8、网格状钢隔筛，顶部预分离装置由若干条横纵交错的倒“v”形隔筛条组成；和/或

9、一排第一破土辊筒，第一破土辊筒的外径上设有第一破土刀片，相邻第一破土辊筒的第一破土刀片交错咬合，第一破土刀片为径向安装在第一破土辊筒外径的薄片状或锯齿尖刺状刀片；

10、第一破土辊筒的转速、转向均单独可调。

11、进一步的，顶部预分离装置包含有网格状钢隔筛以及位于网格状钢隔筛下方的一排第一破土辊筒，第一破土刀片能够旋转至超出网格状钢隔筛的顶面位置。

12、进一步的，第一破土辊筒沿相同高度分布在流态土拌合箱内，或者

13、一排高度不一的第一辊筒呈连续z形上下交错分布在流态土拌合箱内。

14、进一步的，中部破土搅拌装置包含有至少一排沿水平x方向分布的第二破土辊筒，相邻第二破土辊筒的第二破土搅拌叶片之间留有间隙，第二破土搅拌叶片为安装在第二破土辊筒上的至少一层扇形刀片或者波浪状刀片，第二破土搅拌叶片的厚度大于第一破土刀片的厚度；

15、各第二破土辊筒的转速、转向均单独可调。

16、进一步的，在底部涡流旋转轴外径安装有一圈向上延伸并围成碗状的涡流叶片，相邻涡流叶片之间留有间隙；

17、流态土拌合箱底部沿x方向分布有至少一排大小交替分布的底部涡流搅拌器，大底部涡流搅拌器的高度和宽度均大于小底部涡流搅拌器；

18、各底部涡流旋转轴的转速、转向均单独可调。

19、进一步的，制作装置还包含有移动支撑系统，移动支撑系统包含有移动支撑系统平台、刚性支撑腿、滚轮，

20、流态土拌合箱和固化剂浆液预拌箱均安装在移动支撑系统平台上表面，移动支撑系统平台与流态土拌合箱之间设有称重装置，在移动支撑系统平台底部安装有多个刚性支撑腿，各刚性支撑腿底部均安装有滚轮。

21、进一步的，制作装置还包括控制系统，控制系统与称重装置、顶部预分离装置的第一破土辊筒、中部破土搅拌装置、底部涡流破土搅拌装置、固化剂浆液预拌箱相连。

22、一种基于上述制作装置的密实流态自凝固化土制作方法，将原土倒入流态土拌合箱，原土在流态土拌合箱内依次经过如下处理：

23、1)由顶部预分离装置对原土进行预分离处理；

24、2)中部破土搅拌装置的竖向转动的第二破土辊筒和第二破土搅拌叶片对倒入流态土拌合箱内的原土进行粉碎与搅拌处理；

25、3)由水平转动的底部涡流破土搅拌装置对原土以及固化剂浆液预拌箱输送的固化剂浆液进行涡流搅拌，在涡流搅拌作用下底部的流态土和固化剂浆液向上流动并由第二破土辊筒和第二破土搅拌叶片再次破碎和搅拌处理。

26、本发明的优点有：

27、(1)该套装置含有的固化剂浆液预拌装置，能够确保专用固化剂搅拌均匀并作为初始浆液泵入流态土拌合箱内，从而保证了流态土后续的均匀混合。固化剂浆液预拌装置可以自动化操作，节省了人力成本，并且还能够确保固化剂的均匀分布，从而提高了流态土的质量和稳定性。

28、(2)该装置设有控制系统，可以对整个施工过程中固化剂用量、原土重量及流态固化土浆液重量等进行精准控制，从而保证了施工质量。通过实时监测和记录各种参数，具有高度自动化和智能化的特点。此外，该控制系统还能够对各种异常情况进行预警和自动调整，从而确保了施工过程中的稳定性和可靠性。

29、(3)该装置顶部配备有顶部预分离装置，其能够有效地减少大方量原土加料对中部破土搅拌装置产生的强烈冲击，从而保护该装置不受损伤。通过顶部预分离装置将中部破土搅拌装置与大方量原土加料隔离开来，确保了破土搅拌装置的稳定运行。

30、(4)流态土拌合箱内设中部破土搅拌装置、底部涡流破土搅拌装置。这些装置的设计旨在全方位地破碎原土，并使其与固化剂浆液进行充分的混合搅拌。中部破土搅拌装置能够将原土逐渐细化，直至达到理想的颗粒度。这不仅提高了土质的均匀性，还有利于后续的施工操作。底部涡流破土搅拌装置将形成的流态固化土浆液进行涡流混合搅拌，这种搅拌方式能够确保固化剂与土的均匀混合，有效避免了沉淀的产生，保证了浆液的均匀度。此外，涡流破土搅拌装置还具有上托功能，能够对周边固化剂浆液及过程流态土进行上托形成回流，在中部破土搅拌装置的作用下继续粉碎和搅拌处理，使得原土颗粒进一步细化同时提高搅拌均匀度。这种设计使得中部破土搅拌装置能够与涡流破土搅拌装置联合形成多层搅拌，进一步保证了施工质量的稳定性和可靠性。

31、(5)上述装置结合施工方法简化了传统黏性土制作流态固化土的制作工艺，使得操作更加方便、快捷。这种方法也解决了传统搅拌工艺中大方量原土加料的难题，减少了人力物力的浪费，提高了制作效率。通过使用这种工艺，可以更加高效地制作出符合工程需求的流态固化土，为工程建设提供了更加可靠的解决方案。