高粘附力重粘土胶泥的管道输送.doc

高粘结力白浆土胶泥的管道输送 杨金叙1 张志国2 刘海滨3 （青岛国海迈斯特机械有限公司 青岛 266071） 摘要：本文通过用反铲挖泥装置挖掘高粘结力白浆土胶泥，并对其进行加水、破碎、搅拌、筛分后，再用高压柱塞式混凝土泵通过管道输送的办法，解决了国内外通用挖泥船无法解决的对高粘结力白浆土胶泥进行挖掘和输送的问题。 1、问题提出 青岛国海迈斯特机械有限公司在实施亚洲银行贷款宁夏沙湖挖泥船清淤充填项目时，遇到了国内外通用挖泥船难以挖掘和输送的高粘结力白浆土胶泥的挖掘和输送问题。 1.1 自然概况 沙湖总面积为4247公顷，其中沙漠1515公顷，主要位于湖的南侧；湖面895公顷，属黄河水系，系碱性半咸水湖。在湖的东部及北部分布有成块、成片的芦苇，面积有200多公顷。外围是沼泽地，面积有1837公顷，长满了芦苇和其他水生植物。湖中除几条游船航道水深在1-2米外，其余大部分施工水域水深不超过0.5m。 1.2土质构成 沙湖湖底的土质主要由原始次生高粘结力白浆土胶泥所构成。这种土干时坚硬不易破碎，水中保水性强、透水性差，其粘硬性、韧性和粘结力都很强，很难用通用的挖泥装置将其破碎，形成可输送的泥浆，加之泥中芦苇根等杂物的存在，又很容易造成挖泥设备的堵塞，因此通用挖泥船难以正常工作。 2、关键难题 2.1挖泥问题 由于高粘结力白浆土胶泥在水中保水性强、透水性差，其粘硬性、韧性和粘结力都很强。常常造成通用挖泥船挖泥装置难以切入、造成“打滑”，无法正常工作。 2.2 输送问题 由于这种高粘结力白浆土胶泥通用挖泥船的挖泥装置很难将这种硬胶泥破碎并与水混合成可用离心式泥浆泵泵送的泥浆，因此也无法通过泥浆泵用管道输送泥浆。 1.杨金叙，教授，青岛国海迈斯特机械有限公司总工程师，原水利部长春机械研究所所长、总工。主要从事特种清淤、疏浚设备和特种两栖式全地形车的研究。电话 2.张志国，高级经济师，青岛国海迈斯特机械有限公司董事长。主要从事新产品的研发和管理。电话 3.刘海滨，工程师，青岛国海迈斯特机械有限公司科技秘书，主要从事特种清淤、疏浚设备和特种两栖式全地形车的研究。电话 2.3胶泥破碎 由于这种高粘结力白浆土胶泥粘结力很强，不但容易粘结在机械上，而且在机械破碎后，还会重新粘结在一起，无法形成可用离心式泥浆泵泵送的稀泥浆，因此也就无法通过泥浆泵用管道进行输送。 2.4 堵塞问题 由于泥中芦苇根等杂物的存在，很容易堵塞挖泥装置和泥浆泵，使通用挖泥船无法正常工作。 2.5 水浅问题 由于泥水相间的沼泽地和湖面除几条游船航道水稍深一点外，其余绝大部分施工地区水深都不超过0.5m。因此给水中作业的施工设备随时都会带来搁浅或坐滩的问题，这个问题不解决，将无法进行水中航道的清淤和向芦苇根部充填泥土。 3.解决办法 为了解决这种高粘结力白浆土胶泥的挖掘和输送问题，我们在我公司首创的反铲挖泥、高压注塞式混凝土泵泵送、管道输送成熟技术的基础上，又进行了技术创新和改造，以解决高粘结力白浆土胶泥的输送问题。考虑到我公司研制的海上挖掘泵送船尺寸过大和陆路运输不方便，遂将挖掘泵送船分解成两个适于陆路运输的爬行式水陆两用挖泥船（图1）和爬行式水陆两用泵送船（图2），组成施工机组。 图1：爬行式水陆两用挖泥船 图2：爬行式水陆两用泵送船 3.1 挖泥船的选择 为了解决这种原始次生高粘结力白浆土胶泥的挖掘问题，我们选用了由我公司总工34年前开发成功、至今仍在生产的爬行式水陆两用反铲挖泥船（俗称两栖式清淤机），其理由是： 1）该挖泥船用反铲挖泥装置土质适应性广，不受泥中芦苇根等杂物的影响，特别是该挖泥船的铲斗上设有进、出水孔和气孔，具有防止真空吸附、粘斗、卸泥难的问题。 2）爬行式水陆两用挖泥船具有四条可爬行的支腿，可自由上、下水岸和通行于沼泽之中，不怕搁浅。而当水深超过1.2m时还可用自身带有的两只螺旋桨进行水上航行，非常灵活。 3.2 泵送船的选择 鉴于离心式泥浆泵不能输送这种高粘结力白浆土胶泥制成的泥浆和泥块的混合物，我们创新开发了使用高压柱塞式混凝土泵进行泵送和管道输泥的爬行式水陆两用泵送船。 3.3 胶泥破碎与混合 由于白浆土胶泥颗粒非常细小，比面积大，分子间相互紧靠，粘结力大，同时碱性半咸湖水又增加了它的粘结力。由于这种硬胶泥粘结力很强，非常容易粘附在设备机件上，而且破碎后的胶泥还会重新粘合在一起。水分对粘结性影响很大，水分增加时粘性也随着增加，当水分为饱和量的80%时达到最大。当水分再增加时，土粒表面由于水膜的形成和存在，削弱了土粒间的吸引力，使粘结力逐渐减小。根据水分超过80%时，水分越多粘性反而越小的原理，我们采用了加水破碎的解决办法。使搅拌装置破碎的硬胶