[发明专利]绞吸挖泥船使用的泥沙分选方法

说明书

技术领域

本发明涉及绞吸挖泥船采沙技术。

背景技术

沿海大中城市通过圈围及吹填浅海滩涂的方式，不断形成新的陆域以满足社会经济发展的需求，此过程在疏浚工程中称为吹填造陆。目前国内吹填造陆施工以绞吸挖泥船为主，该类船舶配备泵机扬程较高。在吹填造陆过程中，首要的步骤是通过建设围堰用于堵截泥沙，而沿海由于筑堤材料的匮乏，目前多采用土工织物充填袋的形式来构筑围堰。我国沿海细颗粒泥沙较多，鉴于细颗粒含量较多的泥沙沉降缓慢、排水固结速度慢、短期固结强度低等不利因素，满足吹填造陆或土工织物充填沙袋土质要求的沙源较少。

吹填造陆及土工织物充填袋均对其所用充填料有一定的要求。如吹填工程一般要求吹填料粒径0.05mm以上颗粒含量应超过50％，粒径小于0.005mm含量少于15％。而《水运工程土工合成材料应用技术规范》规定，“充填料宜选用沙性土，粒径大于0.075mm的颗粒含量应大于50％，粘粒(粒径＜0.005mm)含量应控制在10％以内”。

由于沿海河(海)床底质以泥夹沙为主，一般细颗粒泥沙含量较多，大多数工程中很难就近获取满足吹填造陆或充填沙袋沙质要求的沙源。对于充填袋筑堤，一般多采用周边地区符合条件的沙源作为充填料，这使得筑堤的成本大幅增加。对于吹填造陆，由于所需泥沙方量较多，只能就近取材，但不利沙质形成的陆域往往需要花费大量的人力财力进行进一步的地基处理。如果可以直接从已有沙源中分离出符合要求的充填料，则可节约工程成本。

水力旋流器是一种根据不同相密度差来分离非均相液体混合物的成熟设备，一般由圆柱筒段、圆锥筒体段、溢流口、底流口与进流口组成，其基本原理是：多相组成的混合物在圆柱筒体上部沿着侧面切线方向进入圆柱筒腔内，从而在圆柱筒腔内形成旋转的流场，混合物中密度大的组分在离心力作用下沿着径向向外运动，同时沿轴向向下运动，最后由底流口排出，这样就形成了外旋流；密度小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内旋流，然后由溢流口排出，这样就达到了两相分离的目的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种绞吸挖泥船配套使用的泥沙分选方法。

本发明的技术方案通过在绞吸挖泥船的排岸管线出口上加装水力旋流器，将挖泥船所挖掘的低浓度的、细颗粒含量较多的泥浆注入水力旋流器，利用水力旋流器所产生的离心作用对泥浆进行分选和浓缩；经分选和浓缩后，浓度较高的泥浆从水力旋流器的底流口排入充填区或用于充填沙袋，而大部分水和细颗粒泥沙则经过水力旋流器的溢流口外排。为了使水力旋流器的处理量与绞吸挖泥船泥泵的流量、扬程相匹配，可采用多个水力旋流器并联成组，并联形式可采用圆周排列或线性排列。

本发明利用水力旋流器分选和浓缩较粗泥沙颗粒的技术，可以从工程区域内不适用沙源中分选出可供利用的优质沙源，从而避免高成本的远距离取沙，可达到就近取材、节约成本的目的。本发明所使用的水力旋流器没有任何运动部件，结构简单、简便易行，具有制造及维护方便、能耗及成本低、经济可靠等优点，对于沿海吹填造陆及土工织物充填袋筑堤具有非常积极的意义。

附图说明

图1是与绞吸挖泥船配套使用的泥沙分选及浓缩装置示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是水力旋流器的结构示意图。

具体实施方式

本发明(见图1、图2)在绞吸挖泥船8的排岸管线10出口上加装水力旋流器2，水力旋流器2采用支撑框架1放置在绞吸挖泥船排岸管线10出口附近的陆地上。泥泵9将挖泥船2所挖掘的低浓度的、细颗粒含量较多的泥浆经绞吸挖泥船排岸管线10和水力旋流器入口5注入水力旋流器2。利用水力旋流器2所产生的离心作用，泥浆在水力旋流器圆柱筒段11和水力旋流器圆锥筒段12中分选和浓缩，之后浓度较高的泥浆从水力旋流器的底流口7排入充填区或用于充填沙袋，而大部分水和细颗粒泥沙则经过水力旋流器的溢流口6和溢流集流管4外排。为了使水力旋流器的处理量与绞吸挖泥船泥泵的流量、扬程相匹配，可采用多个水力旋流器并联成组，绞吸挖泥船排岸管线10则经集流分配进口3连接各水力旋流器入口5，多个水力旋流器并联形式可采用圆周排列或线性排列。