CN111282707A - 一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基坑施工技术领域，具体涉及一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法，其包括进料装置、分离装置、洗砂装置和脱水装置；所述进料装置包括清洗池和一端设于清洗池内用于将清洗池内的余泥渣土输送至分离装置中的链斗输送机，所述分离装置包括用于对链斗输送机输送的余泥渣土的粒径进行筛选分离的滚筒筛，所述洗砂装置用于对滚筒筛筛选出的细料进行清洗，所述脱水装置包括用于对洗砂装置清洗出的细砂进行振动脱水的脱水筛，可以在基坑施工场地附近将开挖出的砂质土进行泥砂分离，分离出的成品砂可重新利用，具有显著的经济效益；而产生的废泥渣相比于运输建筑余泥减量化程度高，且含水量低，运输便利，大大节约了运输成本。
Description
技术领域
本发明涉及基坑施工技术领域，具体涉及一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法。
背景技术
随着城市建设高速发展，各地兴建了大量的高层建筑，越来越多的深基坑出现在人们的视野中，随之而来的是开挖过程中产生的大量余泥渣土。
传统的余泥渣土处理多采用泥头车运至政府指定的余泥渣土受纳场回填。余泥渣土受纳场的设置会占用大量的土地资源，且受纳场在运营过程中会产生大量的环境及安全问题。如由于城市土地资源日益紧缺，余泥渣土受纳场数量有限，通常设置在偏远位置，余泥渣土需要长距离运输，耗时长、能耗高，占用城市宝贵的道路资源；且由于受纳场不足造成渣土乱排放，引起城市市政管网堵塞和发生环境污染；同时，由于泥头车车身高、盲区大，由泥头车引起的交通安全事故屡有发生；另外，随着国家和地方政府对环境治理和水环境的整治，河砂开采得到了遏制，砂资源紧缺，建筑材料市场价格节节走高。而余泥渣土中含有部分可利用的砂，经过有效处理，其分离出的成品砂可用于建筑、市政等工程，可有效缓解目前市面上砂供应不足的问题，具有较大的社会效益和经济效益。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法，可以在基坑施工场地附近将开挖出的砂质土进行泥砂分离，分离出的成品砂可重新利用，具有显著的经济效益；而产生的废泥渣相比于运输建筑余泥减量化程度高，且含水量低，运输便利，大大节约了运输成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，其包括进料装置、分离装置、洗砂装置和脱水装置；所述进料装置包括清洗池和一端设于清洗池内用于将清洗池内的余泥渣土输送至分离装置中的链斗输送机，所述分离装置包括用于对链斗输送机输送的余泥渣土的粒径进行筛选分离的滚筒筛，所述洗砂装置用于对滚筒筛筛选出的细料进行清洗，所述脱水装置包括用于对洗砂装置清洗出的细砂进行振动脱水的脱水筛。
其中，所述分离装置还包括用于对滚筒筛筛分出的粗料进行破碎的破碎机以及设于滚筒筛的粗料出口和破碎机的进料口之间的第一传送带组件，所述破碎机设于清洗池上方，所述破碎机的出料口朝向清洗池。
其中，所述洗砂装置包括依次排列设置的第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机，所述第一水轮洗砂机设于靠近滚筒筛的一侧，所述第三水轮洗砂机设于靠近脱水筛的一侧，所述滚筒筛的细料出口朝向第一水轮洗砂机的进料口。
其中，所述洗砂装置还包括泥浆池，所述第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机的排浆口分别通过管道与泥浆池连通。
其中，所述洗砂装置还包括第一旋流器，所述第一旋流器用于将泥浆中的细砂分离并送至第三水轮洗砂机中，所述第一旋流器的进料口通过管道与泥浆池连通，所述第一旋流器的排渣口朝向第三水轮洗砂机。
本发明还公开了一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离方法，其包括如下步骤：
步骤一、将基坑的余泥废渣输送至清洗池中进行稀释；
步骤二、通过链斗输送机将稀释后的余泥废渣输送至滚筒筛内进行筛选，经滚筒筛筛分出的直径小于4mm的细料送至洗砂装置中；
步骤三、洗砂装置对细料进行清洗后将清洗出的细砂传送至脱水筛进行振动脱水，脱水后的成品砂由传送带装置输出。
其中，在步骤二中，经所述滚筒筛筛分出的直径大于4mm的粗料被送至破碎机中进行破碎，破碎后的砂子被重新传送至清洗池中。
其中，在步骤三中，所述洗砂装置包括依次排列设置的第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机，所述滚筒筛筛分出的细料依次通过第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机进行清洗。
其中，洗砂过程中产生的废泥浆传送至第一旋流器进行分离，所述第一旋流器分离出的直径大于4mm的细砂输送至第三水轮洗砂机中，然后从第三水轮洗砂机中送至脱水筛进行振动脱水，最后输出。
其中，所述旋流器分离出的泥浆进入带式压滤机进行脱水，最终获得含水率低的泥渣。
本发明的有益效果是：
1、本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法可以直接设置在基坑场地内或周边位置，实现对基坑开挖出的砂质土进行就近处理，减小泥头车对繁忙市政交通的影响，节能环保；
2、本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法将开挖出的砂质土进行泥砂分离，实现变废为宝，实现资源再生循环利用，分离出的成品砂可用于建筑、市政等工程，可有效缓解目前市面上砂供应不足的问题，具有较大的社会效益和经济效益；
3、本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法所采用的主辅机为国产定型设备，机械设备自动化运行，操作简单，只需三名工人配合即可完成土方洗滤净化全过程；
4、通过采用本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法对基坑开挖的砂质土进行处理，通过分离出砂质土中的砂和水份，最终产生含水量低的废泥渣，再将废泥渣运送至指定地点的方法，相比于直接运输建筑余泥的处理方法，减量化程度高，且含水量低，运输便利，大大节约了运输成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的示意图；
图2是本发明实施例的施工流程图。
附图标记说明：11、清洗池；12、链斗输送机；13、进料斗；14、筛网；15、储浆池；16、第二旋流器；21、滚筒筛；22、破碎机；23、第一传送带组件；31、第一水轮洗砂机；32、第二水轮洗砂机；33、第三水轮洗砂机；34、泥浆池；35、第一旋流器；41、脱水筛；42、带式压滤机；43、储浆罐；44、药剂池；45、清水池。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，如图1所示，其包括进料装置、分离装置、洗砂装置和脱水装置；所述进料装置包括清洗池11和一端设于清洗池11内用于将清洗池11内的余泥渣土输送至分离装置中的链斗输送机12，所述分离装置包括用于对链斗输送机12输送的余泥渣土的粒径进行筛选分离的滚筒筛21，具体的，所述滚筒筛21将余泥渣土筛分成粒径大于4mm的粗料和粒径小于4mm的细料，所述洗砂装置用于对滚筒筛21筛选出的细料进行清洗，所述脱水装置包括用于对洗砂装置清洗出的细砂进行振动脱水的脱水筛41。
所述进料装置还包括与清洗池11连接的进料斗13，所述进料斗13的开口处设置有用于对余泥渣土进行过滤的钢筋筛网14，为便于过滤掉的大颗粒杂质从筛网14上自动落下，所述筛网14倾斜设置。
所述进料装置还包括通过管道与清洗池11上部连接的储浆池15，所述储浆池15用于储存清洗池11上部的泥浆。
所述进料装置还包括架设于链斗输送机12上方的第二旋流器16和用于将储浆池15内的泥浆泵送至第二旋流器16内的第二高压泵(图中未画出)，所述储浆池15通过管道与第二旋流器16的进料口连接，所述第二旋流器16的排浆口连接脱水装置，所述第二旋流器16的排渣口朝向链斗输送机12。储浆池15内的泥浆由第二高压泵泵送至第二旋流器16，经离心作用，使泥浆中直径大于4mm的砂粒直接落入链斗内，剩余的泥浆则流向脱水装置中进行脱水。
其中，所述分离装置还包括用于对滚筒筛21筛分出的粗料进行破碎的破碎机22以及设于滚筒筛21的粗料出口和破碎机22的进料口之间的第一传送带组件23，所述破碎机22设于清洗池11上方，所述破碎机22的出料口朝向清洗池11。
所述洗砂装置包括依次排列设置的第一水轮洗砂机31、第二水轮洗砂机32和第三水轮洗砂机33，所述第一水轮洗砂机31设于靠近滚筒筛21的一侧，所述第三水轮洗砂机33设于靠近脱水筛41的一侧，所述滚筒筛21的细料出口朝向第一水轮洗砂机31的进料口。
所述洗砂装置还包括泥浆池34，所述第一水轮洗砂机31、第二水轮洗砂机32和第三水轮洗砂机33的排浆口分别通过管道与泥浆池34连通。具体的，所述泥浆池34通过管道连接储浆池15的底部，所述储浆池15的尺寸为1.0m×1.0m×1.2m，当储浆池15内的泥浆太多时，储浆池15内的泥浆通过管道流入泥浆池34中储存，防止储浆池15内的泥浆溢出。
所述洗砂装置还包括第一旋流器35和用于将泥浆池34中的泥浆泵送至第一旋流器35的第一高压泵(图中未画出)，所述第一旋流器35用于将泥浆中的细砂分离并送至第三水轮洗砂机33中，所述第一旋流器35的进料口通过管道与泥浆池34连通，所述第一旋流器35的排渣口朝向第三水轮洗砂机33，所述第一旋流器35的排浆口与脱水装置连接。本实施例中设置有三个第一旋流器35，三个第一旋流器35架设于第二水轮洗砂机32和第三水轮洗砂机33之间。
所述脱水装置还包括用于对第一旋流器35排出的泥浆以及第二旋流器16排出的泥浆进行压滤脱水的带式压滤机42，带式压滤机42将泥浆中的水份压榨干，使泥浆形成含水量低的泥渣，再用泥土车将脱水后的泥渣运送至指定地点丢弃，由于泥渣中含水量低，可以有效减轻泥土车的负荷。
所述脱水装置还包括用于储存第一旋流器35排出的泥浆和第二旋流器16排出的泥浆的储浆罐43，所述储浆罐43的进料口与第一旋流器35的排浆口和第二旋流器16的排浆口连接，所述储浆罐43的出料口连接带式压滤机42。具体的，所述储浆罐43的出料口设于储浆罐43的底部。
所述脱水装置还包括用于储存絮凝剂的药剂池44，所述药剂池44的出料口连接储浆罐43，具体的，所述药剂池44内储存絮凝剂，通过药剂池44向储浆罐43中输送絮凝剂，使储浆罐43中的泥浆充分沉淀絮凝成团，使储浆罐43上层的水更加干净清澈，可用于清洗池11及第一水轮洗砂机31、第二水轮洗砂机32和第三水轮洗砂机33重新使用。
所述脱水装置还包括清水池45，所述清水池45用于收集储浆罐43上部的清水以及带式脱水机压榨过程中产生的清水，清水池45储存的清水可进一步输送至清洗池11及第一水轮洗砂机31、第二水轮洗砂机32和第三水轮洗砂机33中重新利用，节约资源。
上述基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统的施工方法，如图2所示，其包括如下步骤：
步骤S1、余泥渣土存储
深基坑项目在开挖过程中会产生大量余泥废渣，在对该类基坑土处理时，为了不影响现场施工，同时为了后续成品砂的运输方便，将整个处理场地与项目用地分开设置，余泥废渣处理场地设置在项目用地附近，由泥头车将现场的基坑土运至处理场地集中堆放。余泥废渣堆放场地大小可根据项目现场实际情况确定。
步骤S2、余泥渣土网筛预处理
堆放至现场的余泥废渣由挖掘机放入进料斗。进料斗的上方设置一个大的钢筋筛网，将余泥废渣中的大石块过滤出来，以防后序损坏设备。
步骤S3、余泥渣土稀释
余泥渣土经进料斗进入清洗池，经水稀释后沉于清洗池底部，部分泥土则与水混合并从上部管道流入储浆池内。
链斗输送机的一端放置在清洗池内一定深度，使之与清洗池底部稀释过后的余泥废渣接触，链斗输送机的料斗挖料之后随链斗输送机的斗链的转动提升出水面，并传送至顶部，经过链斗输送机的上导轮改变方向后，链斗输送机的链斗内的泥沙在自身的重力下，倒入滚筒筛内。
储浆池内的泥浆由第二高压泵泵送至第二旋流器，第二旋流器架设在链斗输送机上方，经离心作用，直径大于4mm的砂粒直接落入链斗输送机的链斗内，泥浆则流入储浆罐内。其中，储浆池的尺寸为1.0m×1.0m×1.2m，当储浆池内泥浆太多时则流入泥浆池内。
步骤S4、滚筒筛初选
稀释后的余泥渣土通过链斗输送机运至滚筒筛内筛选，滚筒筛倾斜放置，在滚动的同时通过喷淋装置向其内喷水，以达到初步洗料的目的。
本方法所采用的滚筒筛采用GS1830，其技术参数如表1。
表1 GS1830滚筒筛技术参数表
物料进入滚筒筛后，由于滚筒筛的倾斜与转动，使筛面上的物料可以不断翻转，粒径大于4mm的粗料经滚筒的粗料出口排出，粒径小于4mm的细料从下端筛孔即细料出口排出并进入洗砂装置进行下一步清洗。
经滚筒筛排出的粗料经传送带装置运送至锤式破碎机破碎，之后被送入清洗池内并重新经链斗运输机运送至滚筒筛进行筛分。
物料在型号为GS1830的滚筒筛的滚筒内的翻转、滚动，使卡在筛孔中的物料可被弹出，防止筛孔堵塞。
步骤S5、洗砂装置洗砂
所述洗砂装置包括依次排列设置的第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机。
具体的，经滚筒筛分离出的直径小于4mm的细料被运送至第一水轮洗砂机内，细料依次经过第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机的清洗，细砂由第三水轮洗砂机的叶片带走后倒入脱水筛内，经脱水筛振动脱水后由传送带装置运送至空地堆放。洗砂过程中产生的泥浆均被泵送至泥浆池待进一步处理，泥浆池接纳由第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机过滤后的泥浆，泥浆池的大小满足洗砂装置的工作能力。
本方法使用的洗砂装置采用XS2800，其处理技术指标见表2。
表2洗砂装置技术参数表
洗砂过程中水轮洗砂机的叶轮在电动机的作用下慢慢旋转，砂石由给料槽转入洗砂槽之中，在叶轮的带动下翻滚，并且相互打磨，以利于去除覆盖砂石表面的杂质，同时毁坏包覆砂粒的水汽层，以便脱水，另一方面，叶轮可以将上一个洗砂槽中的水带入到下一洗砂槽内，对下一洗砂槽内进行加水，强劲的水流及时把洗砂过程中产生的杂质以及比重小的异物带走，自溢出口排向泥浆池，而干净的砂石改由叶片带走后倒入脱水筛内。
步骤S6、泥浆洗滤处理
S6a.泥浆压榨过滤之前，首先利用第一旋流器对泥浆进行预处理。
三个第一旋流器架设在第二水轮洗砂机和第三水轮洗沙机之间，利用离心沉降原理对泥浆池中的废泥浆进行再次泥渣分离处理。泥浆中直径大于4mm的粗颗粒由第一旋流器排渣口直接落至第三水轮洗砂机中再次进行洗滤，，然后从第三水轮洗砂机中送至脱水筛进行振动脱水，最后输出，而第一旋流器分离出的泥浆则直接泵送至储浆罐存放。
S6b.经第一旋流器处理之后的泥浆，先进入储浆罐内，在储浆罐内经絮凝剂聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的絮凝作用下沉淀脱水并絮凝成团形成浓缩泥浆，然后由储浆罐的底部自流到带式压滤机的布料器，泥浆在带式压滤机压滤脱水过程中排出的水份持续透过过滤滤布落入清水池中，过滤水可供现场二次使用，经脱水之后的泥渣，经传送带装置运送至场外集中堆放，其含水率低于20％，后期可直接用泥土车运送至指定地点丢弃。
泥浆在储浆罐内经絮凝剂聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的絮凝作用下沉淀脱水并絮凝成团，然后由布料器进入带式压滤机的重力脱水段，在重力的作用下自由水透过滤网背面而渗出分离，而污泥在滤网上形成不流动状态的污泥，然后随着网带的移动而夹持在上下两条网带之间，经过具有可调张紧力的过滤带及直径逐渐递减的转辊和对压辊，实施连续增加的缓慢的对辊挤压力、剪切力作用，通过楔形区、低压区、中压区、高压区和强力对辊挤夹区将渣(泥)浆中的水份经过逐级增压的方式不断挤压出来，最后形成含水率较低的滤饼排出。
综上，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法可以直接设置在基坑场地内或周边位置，实现对基坑开挖出的砂质土进行就近处理，减小泥头车对繁忙市政交通的影响，节能环保；
2、本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法将开挖出的砂质土进行泥砂分离，实现变废为宝，实现资源再生循环利用，分离出的成品砂可用于建筑、市政等工程，可有效缓解目前市面上砂供应不足的问题，具有较大的社会效益和经济效益；
3、本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法所采用的主辅机为国产定型设备，机械设备自动化运行，操作简单，只需三名工人配合即可完成土方洗滤净化全过程；
4、通过采用本发明的基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统及方法对基坑开挖的砂质土进行处理，通过分离出砂质土中的砂和水份，最终产生含水量低的废泥渣，再将废泥渣运送至指定地点的方法，相比于直接运输建筑余泥的处理方法，减量化程度高，且含水量低，运输便利，大大节约了运输成本。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，其特征在于：包括进料装置、分离装置、洗砂装置和脱水装置；所述进料装置包括清洗池和一端设于清洗池内用于将清洗池内的余泥渣土输送至分离装置中的链斗输送机，所述分离装置包括用于对链斗输送机输送的余泥渣土的粒径进行筛选分离的滚筒筛，所述洗砂装置用于对滚筒筛筛选出的细料进行清洗，所述脱水装置包括用于对洗砂装置清洗出的细砂进行振动脱水的脱水筛。
2.根据权利要求1所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，其特征在于：所述分离装置还包括用于对滚筒筛筛分出的粗料进行破碎的破碎机以及设于滚筒筛的粗料出口和破碎机的进料口之间的第一传送带组件，所述破碎机设于清洗池上方，所述破碎机的出料口朝向清洗池。
3.根据权利要求1所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，其特征在于：所述洗砂装置包括依次排列设置的第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机，所述第一水轮洗砂机设于靠近滚筒筛的一侧，所述第三水轮洗砂机设于靠近脱水筛的一侧，所述滚筒筛的细料出口朝向第一水轮洗砂机的进料口。
4.根据权利要求3所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，其特征在于：所述洗砂装置还包括泥浆池，所述第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机的排浆口分别通过管道与泥浆池连通。
5.根据权利要求4所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离系统，其特征在于：所述洗砂装置还包括第一旋流器，所述第一旋流器用于将泥浆中的细砂分离并送至第三水轮洗砂机中，所述第一旋流器的进料口通过管道与泥浆池连通，所述第一旋流器的排渣口朝向第三水轮洗砂机。
6.一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将基坑的余泥废渣输送至清洗池中进行稀释；
步骤二、通过链斗输送机将稀释后的余泥废渣输送至滚筒筛内进行筛选，经滚筒筛筛分出的直径小于4mm的细料送至洗砂装置中；
步骤三、洗砂装置对细料进行清洗后将清洗出的细砂传送至脱水筛进行振动脱水，脱水后的成品砂由传送带装置输出。
7.根据权利要求6所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离方法，其特征在于：在步骤二中，经所述滚筒筛筛分出的直径大于4mm的粗料被送至破碎机中进行破碎，破碎后的砂子被重新传送至清洗池中。
8.根据权利要求6所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离方法，其特征在于：在步骤三中，所述洗砂装置包括依次排列设置的第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机，所述滚筒筛筛分出的细料依次通过第一水轮洗砂机、第二水轮洗砂机和第三水轮洗砂机进行清洗。
9.根据权利要求8所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离方法，其特征在于：洗砂过程中产生的废泥浆传送至第一旋流器进行分离，所述第一旋流器分离出的直径大于4mm的细砂输送至第三水轮洗砂机中。
10.根据权利要求9所述的一种基坑开挖砂质土洗滤净化分离方法，其特征在于：所述旋流器分离出的泥浆进入带式压滤机进行脱水，最终获得含水率低的泥渣。
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