專利名稱：流體沖積土方機(jī)械施工技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土方工程施工，特別是流體沖積土方機(jī)械施工技術(shù)的發(fā)明。
在土方工程施工技術(shù)中，我國首創(chuàng)的水力沖填筑壩技術(shù)，初始含水量40%左右，屬于流限，需要筑邊埂擋泥以控制邊坡。與碾壓法筑壩相比，其中沖填部分(占總土方量一半)省去了裝、運(yùn)、卸、碾(夯)等四道工序。但它的邊埂作業(yè)有待機(jī)械化，需要排水措施和脫水固結(jié)時間，沖填部分與邊埂結(jié)合部位沉陷不均，難免出現(xiàn)裂縫隱患，鼓肚滑坡的現(xiàn)象亦時有發(fā)生。同時，在壩體沖填泥漿的輸送、沉積過程中，顆粒存在著分選現(xiàn)象，影響了它的廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明旨在提供一種不筑邊埂、壩體不沉陷、泥漿顆粒不分選，高效低耗的機(jī)械化土方工程施工方法及其機(jī)械設(shè)備。
本發(fā)明是利用水膜(必要時加氣墊)的浮滑作用，克服稠泥漿(介于流限和塑限之間)流動困難，發(fā)揮其凝固特性，運(yùn)用連續(xù)(裝、運(yùn)、卸)推進(jìn)、堆積成形、自重壓密的工作原理進(jìn)行構(gòu)思的。以土壩建筑為例，其技術(shù)解決方案如下設(shè)計制造專用的喂土機(jī)械、渡槽(包括首部擺動渡槽、固定渡槽、尾部擺動渡槽及其它們的襯里)和噴頭。選配相應(yīng)的供水(或加供氣)機(jī)械。土經(jīng)喂土機(jī)械不斷喂入縱向傾置(傾角3-5度以上)的渡槽中，同時，在渡槽底部由供水機(jī)械和若干噴頭造成一定壓強(qiáng)(水膜及氣墊層的沖擊壓強(qiáng)大于等于泥土對渡槽底部的靜壓強(qiáng))、流量(噴水流量按泥含水量25%調(diào)整;要求泥漿以更快的速度或在傾角更低的渡槽中運(yùn)行時，可在渡槽關(guān)鍵部位加設(shè)氣墊)的水膜，打破泥土與渡槽的接觸，使泥土失去靜摩擦力，在重力作用下沿著傾斜的渡槽滑向壩頂，并順著扇形(俯視)坡一層一層地堆積起來，泥漿濃度在摔打、擠壓、滲透的堆積過程中趨于平衡。就這樣，渡槽沿著壩頂水平推進(jìn)，利用泥漿的流動性自然形成迎水坡和背水坡;利用泥漿的凝固性堆積至設(shè)計高程，抵達(dá)對岸。
從本發(fā)明的形式看，在工藝流程上與挖泥船管道輸泥有些近似;壩體的堆積方式與水平推進(jìn)的倒渣方法相同，進(jìn)度亦不受限制;泥漿含水量及其固結(jié)速度與手工制磚相近;質(zhì)量相當(dāng)于泥石流固結(jié)體致密。
從本發(fā)明的本質(zhì)看，土仍是筑壩的物質(zhì)基礎(chǔ);渡槽是泥土進(jìn)行滑移、保持層狀穩(wěn)定、含水量基本不變的必要條件;水是泥土借助勢能輸送的潤滑劑和壩體自重壓密的“催化劑”;泥速與土質(zhì)有關(guān)，在根本上取決于渡槽傾角大小，亦與水的流量和壓強(qiáng)成正相關(guān)，在該定傾角下，又與喂土的連續(xù)性和飽和性有關(guān);邊坡大小主要決定于泥漿濃度，具體作業(yè)中又與流速、落差(泥出槽后的跌落高度)、操作的熟煉程度(供水設(shè)備和尾部渡槽擺動線速度的調(diào)節(jié))密切相關(guān);壩體的密度與土質(zhì)的品種、粒度、泥漿濃度、沖積的連續(xù)性有關(guān);工程造價與壩體料(土、水)距、動力類別、工程總量有關(guān)。
本發(fā)明與水力沖填筑壩技術(shù)相比，可全部實現(xiàn)機(jī)械化，省去邊埂作業(yè)、排水措施及其固結(jié)時間，節(jié)約用水一半，輸送壓密工效每小時可達(dá)500立方米，干容重每立方米可達(dá)1.6噸，且泥漿顆粒沒有分選現(xiàn)象。
本發(fā)明可以應(yīng)用于有水、高土低填的工程，特別是黃土高原地區(qū)壩堤公路、鐵路土方挖填工程中，它的實施推廣，將對黃河的根治和黃土高原的建設(shè)，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
以下五個附圖。從整體到局部描述了本發(fā)明的一個實施例。
附

圖1流體沖積土方工程機(jī)械化施工技術(shù)作業(yè)(筑壩)示意圖。供水機(jī)械(9)和喂土機(jī)械(7)啟動，水土同時進(jìn)入首部擺動渡槽(6)。一定壓強(qiáng)和流量的水經(jīng)若干噴頭(8)的協(xié)調(diào)(按互補(bǔ)參接的原則，沿特定曲線分布)作用，在首部渡槽(6)特定區(qū)段的內(nèi)表面形成一層緊密的一定動能的薄膜，這層薄膜使貼近首部擺動渡槽(6)的土質(zhì)不斷形成泥漿，這層泥漿的濃度自下而上增大，由于水對泥土的滲透速度較慢，所以在短距離輸送中泥厚約為10～100毫米，并隨局部自身壓強(qiáng)的增大而遞減，其余均是自然原狀土，這對泥漿濃度和堆積邊坡的提高非常有利。泥漿含水量在25%時，堆積邊坡(即沖積扇形坡(3)的兩側(cè))在30～50度之間。渡槽傾角在5～10度時，其中泥土在重力的作用下，以每秒鐘1米左右的速度，經(jīng)中間固定渡槽(5)沖出尾部擺動渡槽(4)，并自行一層層堆積起來。渡槽泥土各層次的濃度在出槽后的摔打、擠壓、滲透的堆積過程中趨于平衡?；谀酀{的觸變性，在其壓密靜置過程中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)逐步凝固，以承負(fù)渡槽;而處于流限與塑限之間的稠泥則常在沖積扇形坡(3)表層。固定渡槽(5)隨土場的后退和壩堤的推進(jìn)向兩頭續(xù)接伸長。首部擺動渡槽(6)、尾部擺動渡槽(4)的支架(18)(見附圖3)上均裝有行走機(jī)構(gòu)。擺動節(jié)點(10)的伸縮性能由彈性裝置來實現(xiàn)。喂土機(jī)械(7)隨首部擺動渡槽(6)沿一定弧線擺動，以擴(kuò)大取土范圍;尾部擺動渡槽(4)則沿壩頂沖積端部一定弧線，以相應(yīng)(泥漿濃度配合)的線速度擺動，來滿足頂寬和邊坡的設(shè)計要求。供水量根據(jù)土質(zhì)濕度和邊坡設(shè)計要求隨時調(diào)整。這樣，尾部擺動渡槽(4)隨固定渡槽(5)延伸，沿壩堤設(shè)計高程(2)壩頂中線限定的軌跡推進(jìn)抵達(dá)岸壁(1)為止。
附圖2喂土機(jī)械工作原理示意圖。若干刮土葉片(13)裝有過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，均布于轉(zhuǎn)軸(12)，逆時針回轉(zhuǎn)將土料(11)刮起，在弧面推刀(14)的配合下，拋入首部擺動渡槽(6)中，刮土葉片的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使土源源不斷地喂入渡槽輸出。
附圖3輸泥斷面示意圖。支架(18)聯(lián)接渡槽(包括首部擺動渡槽、固定渡槽、尾部擺動渡槽及其它們的襯里)(17)，使其按限定槽寬自然彎曲成半園狀，效果較其它斷面為好，但它在實際運(yùn)行中近乎于拋物線斷面。泥水(或加氣墊)層(16)緊貼渡槽(17)，并浮運(yùn)上部原狀土(15)抵達(dá)終點。
附圖4噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。供水機(jī)械(9)送來的水通過進(jìn)水口(19)，輸入上殼(20)和底片(23)之間，經(jīng)正面(兩側(cè)和后面由襯墊(22)封閉)的弧形噴縫(21)瀉出?；⌒螄娍p(21)的截面積小于進(jìn)水口(19)的截面積。
附圖5噴頭工作仰視示意圖。水膜(24)呈扇形，沿底片(23)內(nèi)表面噴出。
權(quán)利要求
1.在土方施工技術(shù)中，我國首創(chuàng)的水力沖填筑壩技術(shù)，需要筑邊埂擋泥以控制邊坡，而本發(fā)明的特征是不筑邊埂，利用水膜(或加氣墊)的浮滑作用，克服稠泥漿(介于流限和塑限之間)流動困難，發(fā)揮其凝固特性，連續(xù)推進(jìn)、堆積成形、自重壓密的機(jī)械化施工方法。
2.為了實施權(quán)利要求1的施工方法，需要設(shè)計一套專用機(jī)械設(shè)備。其特征是采用喂土機(jī)械(7)供土;供水機(jī)械(9)和若干噴頭(8)輸水;首部擺動渡槽(6)、固定渡槽(5)和尾部擺動渡槽(4)共同完成接納水土，輸送并泄卸泥漿的工作。
3.按照權(quán)利要求2的機(jī)械設(shè)備，其喂土機(jī)械特征是若干刮土葉片(13)裝有過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，均布于轉(zhuǎn)軸(12)，與弧面推刀(14)配合，把地上的土料(11)拋入首部擺動渡槽(6)中。
4.按照權(quán)利要求2的機(jī)械設(shè)備，其輸泥的特征是支架(18)聯(lián)接渡槽(17)使其自然彎曲成形。其中首部擺動渡槽(6)和尾部擺動渡槽(4)的支架(18)上均裝有行走機(jī)構(gòu)，它們與固定渡槽(5)間擺動節(jié)點(10)的伸縮性是由彈性裝置來實現(xiàn)的。
5.按照權(quán)利要求2的機(jī)械設(shè)備，其噴頭的特點是弧形噴縫(21)截面積小于進(jìn)水口(19)的截面積，水膜(24)呈扇形噴出，若干噴頭(8)在首部擺動渡槽(6)中以互補(bǔ)參接的原則沿曲線分布。
6.按照權(quán)利要求2的機(jī)械設(shè)備，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)是渡槽(17)的縱向傾角一般在3-5度以上，加氣墊時可以更小;水膜(及附加的氣墊層)的沖擊壓強(qiáng)大于等于泥土對渡槽底部的靜壓強(qiáng);泥漿含水量一般在25%左右，若干噴頭(8)的噴水總量根據(jù)邊坡設(shè)計要求隨時調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于土方工程施工，特別是流體沖積土方機(jī)械施工技術(shù)的發(fā)明。它利用水膜(或加氣墊)的浮滑作用。借助葉片式喂土機(jī)械、噴頭、渡槽等專用設(shè)備，選配供水(或加供氣)設(shè)備，克服稠泥漿流動困難，發(fā)揮其凝固堆積特性，應(yīng)用連續(xù)推進(jìn)、堆積成型、自重壓密原理作業(yè)的土方工程機(jī)械化施工方法及其設(shè)備的發(fā)明(參閱附圖1)。適用于山區(qū)高土低填，且有水源的土方工程。它的實施推廣對黃河及黃土高原的治理意義很大。
文檔編號B65G53/30GK1035336SQ8810416
公開日1989年9月6日 申請日期1988年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月1日
發(fā)明者高希賢 申請人:高希賢