一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统及方法与流程

本发明涉及除尘系统技术领域，具体来说，涉及一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统及方法。

背景技术：

预拌混凝土在房建施工使用较为成熟，但使用量多数较小，房建施工中多使用预拌砂浆，预拌混凝土多在临时工程、封堵洞口中使用。即使用量小，使用商品混凝土不经济时使用。而预拌混凝土在市政地铁领域中是首次应用，并且在初支开挖阶段使用量巨大，单个竖井（四个小导洞）每日需要130t左右的预拌混凝土用于开挖初支中的喷锚阶段，四个竖井每日需要520t左右的预拌混凝土，成本较高。因为施工地点处在城市核心区，昼间不容许大型砂石料运输车、水泥运输车和其他掺合料运输车进场，夜间留给的运输时间窗口有限，主要时段还需留给土方出渣使用，再者考虑到越来越重视的绿色文明施工及环保要求，所以使用预拌混凝土就成为势在必行的手段。

预拌混凝土这一新型喷射混凝土材料，在地铁暗挖施工环境中应用会出现由于集料离析、搅拌不均和喷雾降尘而出现结块、骨料分离，扬尘过大等问题，具体问题如下：

1）预拌混凝土料罐的出料口距地面有50~80cm的落差，且为小空间向大空间的释放，会产生预拌混凝土中小颗粒小质量颗粒材料的扬起，造成出料口有大量扬尘的现象。

2）在预拌混凝土料罐的出料口加装喷雾后，扬尘现象明显改观，但造成预拌混凝土结块现象，容易在滑槽槽段滞淤，需要人工不断刨、铲料入垂直下料口，这就产生了不均匀下料，单次集中铲料下料，造成整体冲击动能过大，预拌混凝土中的粉尘在下落冲撞过程中扬起，造成洞内粉尘弥漫，加上洞内通风系统的不闭合，使粉尘经久不散。

3）下料过程中，下料管的出料口（距地面20m）产生巨大扬尘，扬尘浓度大，扬起的粉尘将能见度降至0.5m，导致工人呼吸不畅，能见度差，又因为洞内通风循环系统未闭合，造成粉尘长时间不散。

4）预拌混凝土在经过大高差下落后，极易出现离析现场，离析出的粉料凝结成块，结块硬度大，且不易破碎，剩余预拌混凝土由于缺少粉状胶凝材料，强度上升速度慢。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统，可有效解决由于集料离析、搅拌不均和喷雾降尘而出现的结块、骨料分离，扬尘过大等问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统，包括下料管，所述下料管的上端设置有预拌混凝土料罐，所述预拌混凝土料罐的底部出口处设置有喷雾搅拌装置，所述喷雾搅拌装置包括出料口，所述出料口与下料管之间依次设置有二次搅拌装置和皮带输送机，所述二次搅拌装置包括螺旋搅拌轴，所述下料管的下端连接有锥形收口出料装置，所述锥形收口出料装置包括由上到下开口逐渐收拢的椎体，所述下料管在靠近其下端的管壁上设置有负压除尘装置，所述负压除尘装置包括依次连接的风管、排风机和除尘布袋。

在本发明的一个具体实施例中，所述椎体的顶部通过吊耳与所述下料管的下端连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述椎体与所述下料管之间设置有间隙，所述间隙处包覆有土工布。

在本发明的一个具体实施例中，所述下料管在距离其下端2m处的管壁上设置所述负压除尘装置。

在本发明的一个具体实施例中，所述风管通过变径连接口连接所述排风机。

本发明还公开了一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘方法，包括以下步骤：

s1在干燥的预拌混凝土进入施工现场前，进行进场除尘处理；

s2将干燥的预拌混凝土置入预拌混凝土料罐中，并通过喷雾搅拌装置进行喷雾搅拌；

s4搅拌后的预拌混凝土通过出料口落入二次搅拌装置中进行二次搅拌以使预拌混凝土中的含水量均匀；

s5二次搅拌后的预拌混凝土通过皮带输送机运输至下料管处进行下料，以实现均匀连续下料；

s6预拌混凝土下落至下料管的下端后通过土工布吸收预拌混凝土下落的动能，并通过由上到下开口逐渐收拢的锥形收口出料装置减缓预拌混凝土的下落速度以减弱冲击能量，避免扬尘；

s7因预拌混凝土下落动能过大而离析出的粉料通过负压除尘装置收集至除尘布袋中，以实现二次利用。

进一步地，所述二次搅拌装置包括依次连接的二次搅拌轴和螺旋出料轴。

进一步地，所述负压除尘装置包括依次连接的风管、排风机和除尘布袋。

本发明的有益效果：有效地填补预拌混凝土在地铁暗挖环境中的使用空白，有效地保证了预拌混凝土在地铁暗挖环境中的质量，同时有效地降低了预拌混凝土在经过巨大高差下坠后产生的扬尘问题，有效地改善了暗挖地铁施工环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统的正视图；

图2是根据本发明实施例所述的地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统的俯视图；

图3是根据本发明实施例所述的锥形收口出料装置的结构示意图；

图4是根据本发明实施例所述的负压除尘装置的结构示意图；

图5是根据本发明实施例所述的地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统的工作流程图。

图中：

1、竖井；2、横通道；3、预拌混凝土料罐；4、出料口；5、二次搅拌装置；6、皮带输送机；7、下料管；8、锥形收口出料装置；9、负压除尘装置；10、椎体；11、风管；12、变径连接口；13、排风机；14、除尘布袋；15、吊耳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，根据本发明实施例所述的一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘系统，包括下料管7，所述下料管7的上端设置有预拌混凝土料罐3，所述预拌混凝土料罐3的底部出口处设置有喷雾搅拌装置，所述喷雾搅拌装置包括出料口4，所述出料口4与下料管7之间依次设置有二次搅拌装置5和皮带输送机6，所述二次搅拌装置5包括螺旋搅拌轴，所述下料管7的下端连接有锥形收口出料装置8，所述锥形收口出料装置8包括由上到下开口逐渐收拢的椎体10，所述下料管7在靠近其下端的管壁上设置有负压除尘装置9，所述负压除尘装置9包括依次连接的风管11、排风机13和除尘布袋14。

在本发明的一个具体实施例中，所述椎体10的顶部通过吊耳15与所述下料管7的下端连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述椎体10与所述下料管7之间设置有间隙，所述间隙处包覆有土工布。

在本发明的一个具体实施例中，所述下料管7在距离其下端2m左右处的管壁上设置所述负压除尘装置9。

在本发明的一个具体实施例中，所述风管11通过变径连接口12连接所述排风机13。

本发明还公开了一种地铁施工中预拌混凝土的防离析降尘方法，包括以下步骤：

s1在干燥的预拌混凝土进入施工现场前，进行进场除尘处理；

s2将干燥的预拌混凝土置入预拌混凝土料罐3中，并通过喷雾搅拌装置进行喷雾搅拌；

s4搅拌后的预拌混凝土通过出料口4落入二次搅拌装置5中进行二次搅拌以使预拌混凝土中的含水量均匀；

s5二次搅拌后的预拌混凝土通过皮带输送机6运输至下料管7处进行下料，以实现均匀连续下料；

s6预拌混凝土下落至下料管7的下端后通过土工布吸收预拌混凝土下落的动能，并通过由上到下开口逐渐收拢的锥形收口出料装置8减缓预拌混凝土的下落速度以减弱冲击能量，避免扬尘；

s7因预拌混凝土下落动能过大而离析出的粉料通过负压除尘装置9收集至除尘布袋14中，以实现二次利用。

在本发明的一个具体实施例中，所述二次搅拌装置5包括依次连接的二次搅拌轴和螺旋出料轴。

在本发明的一个具体实施例中，所述负压除尘装置9包括依次连接的风管11、排风机13和除尘布袋14。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

通过对预拌混凝土原施工环境考察后结合暗挖地铁施工环境进行论证，将预拌混凝土在暗挖地铁环境中应用产生的问题逐步分解到产生的原因上，反复论证后得出：造成预拌混凝土在地铁施工环境中离析的原因是大高差下落输送，导致预拌混凝土在出料过程中产生巨大烟尘的原因是预拌料出料过程中不均匀下料，下料过程冲击动能大，且离析的粉料翻腾扬尘。故本发明通过试验并改良各个环节的设备，解决现有问题，并形成一整套完善的预拌混凝土除尘下料系统。

暗挖地铁车站时开挖临时施工用竖井1，竖井1连接多个横通道2，竖井1和横通道2均为人员及材料运输通道用于改良系统运行场所，预拌混凝土从地面通过下料管7运输至横通道2内。

预拌混凝土料罐3用于储存预拌混凝土地面，底部出口处自带有喷雾搅拌装置，喷雾搅拌装置包括搅拌轴和多个喷雾嘴，实现喷雾搅拌的功能，喷雾搅拌装置的末端设置出料口4，针对预拌混凝土从出料口4处出料时的粉尘问题和喷雾结块问题，分析认为是由于喷雾搅拌装置自带的搅拌轴过短，搅拌时间不足导致，故增加一套搅拌装置即二次搅拌装置5，对出罐的预拌混凝土进行二次搅拌，以确保喷雾后的预拌混凝土含水量均匀。经过4次试验，共制作3台二次搅拌设备，2种原理不同的搅拌轴，最终确定了本发明所使用的二次搅拌装置5，预拌混凝土在二次搅拌装置5中通过“之”字型的二次搅拌轴进行二次搅拌，确保预拌混凝土干料和喷雾水结合均匀形成半干料，再通过螺旋出料轴向前推进，能够有效地对预拌混凝土含水均匀度进行改良，在不增加水的情况下，有效降尘60%。并能够降低预拌混凝土的离析率。该二次搅拌装置5经过实验，在不使用其他设备独立运行时，能够有效地对预拌混凝土含水均匀度进行改良，在不增加水的情况下，有效降尘60%。并能够降低预拌混凝土的离析率。

皮带输送机6将经二次搅拌装置5搅拌过的预拌混凝土自动均匀连续的注入下料管7，使预拌混凝土的下落冲击能量均匀输出；避免了预拌混凝土在滑槽槽段滞淤，人工刨铲造成的不均匀下料，避免了下落冲击能量集中，下料管7出料撞击接料车车斗后产生大量扬尘。

下料管7下料过程中发现在预拌混凝土发生离析问题时，产生的扬尘特别巨大，故判断离析出的粉料是洞下扬尘的主要成分之一，在下料口下端出口上2米位置加装负压除尘装置9，进行抽风除尘，将部分完全离析出来的粉料进行抽取收集，并进行二次利用，可以达到对预拌混凝土减尘、保证质量的作用。根据试验结果，负压除尘装置在使用时可以有效地抽取离析粉尘，独立运行时，能够有效地降尘50%，风管11为连接下料管7与排风机13之间的通道，变径连接口12为连接风管11与排风机13之间的变径接口，排风机13，用以产生负压，为负压除尘装置9提供动力，集尘布袋14，用以收集抽取出来的粉料。

经过数次试验，分析认为预拌混凝土的离析应从四个方面进行处理：第一，保证下到下料口的预拌混凝土质量良好，不易离析；第二，使混合料均匀下落，冲击能量输出稳定；第三，是否有办法吸收净化扬尘；第四，是否有办法使经过垂直下落的预拌混凝土在出料口减缓释放过程，以减弱冲击能量，减弱扬尘。上述内容中的喷雾搅拌、二次搅拌装置5、皮带输送机6和负压除尘装置9解决了前三方面的问题。而锥形收口出料装置8则是第四方面问题经过数次论证试验后的最经济适用的产物，通过5次试验，制作了3种不同的出料装置，包括弯头，土工布出料口及锥形收口出料装置8。最终确定锥形收口出料装置8的效果最佳。实验证明，在锥形收口出料装置8独立运行时，有一定的减尘效果，但效果还未达到预期。经分析，还是混合料经过长距离下落后冲击动能过大，能量无法释放，只有通过扬尘和粒料回弹等释放能量，后经过再次改进，锥形收口出料装置8与下料管7的间隙处增加土工布软连接，能够有效地的吸收预拌混凝土的冲击动能并且椎体10采用倒锥形的收口设计能保证均匀释放预拌混凝土，减尘效果明显，实际效果达到预期，椎体10采用钢板加工而成，吊耳15，用以连接椎体10与下料管7。

通过上述设置本发明在各个层面上均能够改善预拌混凝土扬尘、结块、质量下降的问题，但是独立运行时，却无法达到使用标准，故进行组合使用。根据实验观察结果。在设备共同运行后，基本解决预拌混凝土在暗挖地铁环境下发生的离析、结块、扬尘问题。有效降尘95%以上。洞内作业环境满足要求，目测无扬尘。

综上，借助于本发明的上述技术方案，由于预拌混凝土在暗挖地铁施工中尚处于摸索阶段，还未有成熟使用的先例。故预拌混凝土在地铁暗挖环境下的使用还没有可以借鉴的先例。而其暴露出的由于下料下落高度过大导致的离析和扬尘问题，均是全国首例。本发明是针对预拌混凝土在使用过程中出现的问题，通过原理分析和大量试验，共同开发出的在特定环境中针对预拌混凝土使用本身的下料除尘、改善使用性能的一套系统，本发明所述的系统将有效地填补预拌混凝土在地铁暗挖环境中的使用空白，对于预拌混凝土在地铁暗挖环境中出现问题的解决思路有很大的参考价值。目前该系统运行良好，有效地保证了预拌混凝土在地铁暗挖环境中的质量，同时有效地降低了预拌混凝土在经过巨大高差下坠后产生的扬尘问题，有效地改善了暗挖地铁施工环境。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。