[发明专利]一种原位竖向隔离工程屏障材料的制备装置及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程中地下结构工程及环境岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种原位竖向隔离工程屏障材料的制备装置及制备方法。

背景技术

近年来，由于国家发展战略、经济结构调整的重大需求，大量工业企业关停、搬迁，遗留下大量工业污染场地。所遗留工业污染场地须经过处理才能进行后续二次开发。另一方面，我国固体废弃物存量急剧增大，并大量通过填埋方式存放于固体废弃物填埋场。但固体废弃物填埋场淋滤液具有入渗污染地下水的潜在风险。竖向隔离工程屏障是一种能够有效阻滞污染物在地下水中迁移的防护措施，可与其他土壤及地下水修复措施联合使用，并实现降低二次污染的风险。

土-膨润土系竖向隔离工程屏障是一种经济可行的竖向隔离工程屏障类型，具有抗渗性能优于传统的水泥土搅拌连续工程屏障、工程屏障体材料扩散系数低、工程造价低的优势。目前在土-膨润土系竖向隔离工程屏障的施工技术包括开挖-成槽式施工工艺以及基于箱型复合钢板桩的原位薄壁竖向屏障施工法。开挖-成槽式施工工艺通过开挖土层形成一定深度的沟槽，同时注入膨润土浆液进行泥浆护壁；原位搅拌膨润土与所开挖原位土制备竖向隔离工程屏障材料，并通过膨润土浆液调节竖向隔离工程屏障材料含水率；将所制备竖向隔离工程屏障材料回填至开挖沟槽，形成工程屏障。基于箱型复合钢板桩的原位薄壁竖向隔离工程屏障施工通过预制构件，控制所施工竖向隔离工程屏障的厚度及工程屏障材料的整体均一性；竖向隔离工程屏障材料制备方法与开挖-成槽式施工工艺一致，并通过泵送或灌注方式注入预制构件，形成竖向隔离工程屏障。两种方法在施工工艺本身已实现施工流程优化和改进，在施工模具、装置及设备上实现一定程度的机械自动化。

已有施工技术依然无法有效解决土-膨润土系竖向隔离工程屏障材料原位、高效、均匀制备的施工技术缺陷。传统技术采用长臂挖掘机进行拌合，搅拌效率低下，原位土与膨润土及改良材料进行拌合的均匀程度低，含水率及膨润土掺量的质量控制难度大，造成工程屏障材料整体上均匀性大幅降低，易形成局部缺陷。此外，采用传统搅拌施工工艺时必须占用大面积施工场地，并影响周边环境；在处治场地范围有限的城市工业污染场地时为竖向隔离施工造成场地空间限制。采用水泥材料或水泥材料与土壤混合料的搅拌施工装置，用于制备竖向隔离工程屏障材料时将遇到如下问题：(1)由于装置以滚筒式搅拌，导致出现膨润土浆液沉底现象，膨润土浆液无法起到调节竖向隔离工程屏障材料含水率的作用；(2)搅拌筒或搅拌叶片按单向转动搅拌，造成搅拌不均匀；(3)滚筒式搅拌筒或其他搅拌装置无法破碎砾石和块状土，导致所制备竖向隔离工程屏障材料颗粒级配差，易形成有缺陷的竖向隔离工程屏障；(4)竖向隔离工程屏障材料易粘附于搅拌筒筒壁，造成材料浪费。另一方面，城市工业污染场地的原位异地固化技术日趋成熟，但经固化处理的污染土存在搬运难、堆放空间有限、二次利用认可度偏低等问题。如何有效开发利用原位异地固化污染土受到环境岩土工程和土壤修复业界广泛关注，其工程二次利用有待进一步挖掘。

发明内容

技术问题：本发明提供一种原位竖向隔离工程屏障材料的制备装置及制备方法，可以有效解决土-膨润土系竖向隔离工程屏障材料原位、高效、均匀制备的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种原位竖向隔离工程屏障材料的制备装置，该装置包括第一电机马达、第二电机马达、第一轴承、第二轴承、搅拌箱，以及位于搅拌箱内的第一搅拌叶片连接部件、第二搅拌叶片连接部件、第一搅拌叶片和第二搅拌叶片，其中，所述的搅拌箱的顶面设有原材料入口密封盖，搅拌箱的底面设有出口密封盖，搅拌箱的侧面设有带有喷射口的浆液喷射管；第一电机马达的动力输出轴和第一轴承的一端连接，第一轴承的另一端和第一搅拌叶片连接部件固定连接，第一搅拌叶片固定连接在第一搅拌叶片连接部件上；第一搅拌叶片由第一电机马达驱动旋转；第二电机马达的动力输出轴和第二轴承的一端连接，第二轴承的另一端和第二搅拌叶片连接部件固定连接，第二搅拌叶片固定连接在第二搅拌叶片连接部件上；第二搅拌叶片由第二电机马达驱动旋转。

作为优选例，所述的原位竖向隔离工程屏障材料的制备装置，还包括分别固定连接在搅拌箱上的第一密封管和第二密封管，第一密封管套装在第一轴承上，第一轴承可沿第一密封管轴向移动；第二密封管套装在第二轴承上，第二轴承可沿第二密封管轴向移动。