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CN115301103B - 一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法 - Google Patents

一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法 Download PDF

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CN115301103B CN202210945177.3A CN202210945177A CN115301103B CN 115301103 B CN115301103 B CN 115301103B CN 202210945177 A CN202210945177 A CN 202210945177A CN 115301103 B CN115301103 B CN 115301103B
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Abstract

本发明公开了一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，涉及建筑施工技术领域，包括以下步骤：步骤一：土料开采；步骤二：对开采后的土料进行筛选，筛选出偏粗料和偏细料并进行分类堆放；步骤三：将偏粗料和偏细料运输至掺混场；步骤四：对偏粗料和偏细料进行含水率ω及P5含量的检测，并根据含水率ω及P5含量计算掺混质量比例α；步骤五：根据掺混质量比例α，将偏粗料和偏细料进行搅拌掺混，得到匀质搅拌物；步骤六：将得到的匀质搅拌物运输至成品料堆放仓。采用本方案，通过偏粗料和偏细料的精确掺混，提高了掺配土料的均匀性，保证了生产土料稳定的质量，提高了自动化机械掺配程度，并提高了施工效率。

Description

一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法。
背景技术
高砾石土心墙坝施工中，心墙防渗土料的质量是施工的关键，而天然的土料存在质量分布不均匀、不稳定，存在砾石含量偏高和偏低等情况。目前国内外对于不均匀分布心墙土料通常采用土料与砾石料“平铺立采”的掺拌工艺。尽管其掺配质量及生产强度满足要求，但平铺立采的掺配工艺生产成本高、作业面需求大、施工人员及机械设备需求量大，且通过工艺试验表明常规的掺配无法做到均匀掺配土料中5mm以下细料，存在细料结块，无法掺配均匀的情况，影响压实效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，通过偏粗料和偏细料的精确掺混，提高了掺配土料的均匀性，保证了生产土料稳定的质量。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法，包括以下步骤：
步骤一：土料开采；
步骤二：对开采后的土料进行筛选，筛选出偏粗料和偏细料并进行分类堆放；
步骤三：将偏粗料和偏细料运输至掺混场；
步骤四：对偏粗料和偏细料进行含水率ω及P5含量的检测，并根据含水率ω及P5含量计算掺混质量比例α；
步骤五：根据掺混质量比例α，将偏粗料和偏细料进行搅拌掺混，得到匀质搅拌物；
步骤六：将得到的匀质搅拌物运输至成品料堆放仓。
相对于现有技术中，常规的掺配无法做到均匀掺配土料中5mm以下细料，存在细料结块，无法掺配均匀的情况，影响压实效果的问题，本方案提供了一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法，通过偏粗料和偏细料的精确掺混，提高了掺配土料的均匀性，保证了生产土料稳定的质量；具体的，在土料开挖前，需对开挖范围内表土、杂草、树根、垃圾及其他杂物进行清除，并运输至各堆场进行堆存，经监理工程师验收合格后进行下一道工序施工；然后开始土料开采，土料开采优选采用正铲或反铲挖掘机分层立采进行，并进行筛选，其筛选方式为现有技术，如专利公开号为：CN203878586U、名称为：一种快速掺拌土料的格栅斗的实用新型专利；然后对筛选出的不同特性的合格料、偏粗料和偏细料的土料进行分类堆放；需要掺混时，将偏粗料和偏细料运输至掺混场，并进行含水率ω及P5含量的检测，根据含水率ω及P5含量计算得出掺混质量比例α，此时，便可根据掺混质量比例α，将偏粗料和偏细料进行搅拌掺混，得到匀质搅拌物，最后将得到的匀质搅拌物运输至成品料堆放仓堆放，此时根据掺混质量比例α得到的匀质搅拌物，其掺配土料均匀，质量稳定。
进一步优化，所述步骤一还包括以下子步骤：在土料开采前，需对源料进行颗粒级配实验检测，初步判断开采取料区域土料的P5指标；用于鉴定开采区域的土料的粗料、细料、合格料及弃料的分类。
进一步优化，所述步骤一还包括以下子步骤：土料开采需采用正铲或反铲挖掘机分层立采进行；其中正铲挖掘机开挖停机面以上土料、反铲开挖停机面以下土料，分层开挖高度根据挖装设备有效工作高度确定，一般为3～4m。为防止装料过程中出现骨料分离，挖装设备卸料斗距自卸汽车货箱高度不宜过高，一般为3m左右。
进一步优化，所述步骤二的详细步骤包括：根据料源，对开采后的土料进行筛选为有用料和废弃料，废弃料直接运输至废弃料堆存场，将有用料运输至筛分系统，并剔除土料中的砾石料超径石，经剔除后的土料按照不同特性的合格料、偏粗料和偏细料分类堆存。
进一步优化，所述掺混质量比例α的计算公式为：
；
式中：M—偏粗料质量；M′—偏细料质量；P5—偏粗料中粒径大于5mm的颗粒含量；P5′—偏细料中粒径大于5mm的颗粒含量；ω—偏粗料的含水率；ω′—偏细料的含水率；—成品料中粒径大于5mm的颗粒含量。
进一步优化，一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，包括：
用于堆放偏细料的粘土料仓和用于堆放偏粗料的砾石料仓；
用于搅拌偏细料和偏粗料的搅拌主机；
将偏细料和偏粗料输送至所述搅拌主机的进料输送装置；
用于将搅拌主机得到的匀质搅拌物输送至成品料堆放仓的成品料输送装置。
相对于现有技术中平铺立采的掺配工艺生产成本高、作业面需求大、施工人员及机械设备需求量大的问题，本方案提供了一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，采用本方案，通过过程控制和质量控制，提高了自动化机械掺配程度，并提高了施工效率；具体的，将偏细料偏粗料运输至掺混场时，偏细料相当于粘土，放入粘土料仓中，偏粗料相当于砾石，放入到砾石料仓中，然后根据掺配比例，将偏细料和偏粗料放入到进料输送装置上，并由进料输送装置输送到搅拌主机中进行搅拌，得到匀质搅拌物，再由成品料输送装置将匀质搅拌物输送至成品料堆放仓中进行堆放；其中进料输送装置采用进料输送皮带机，成品料输送装置采用成品输送皮带机。
进一步优化，所述粘土料仓和砾石料仓的出料口均设置有筛分装置，所述粘土料仓和砾石料仓均通过筛分装置向传送装置输送偏细料和偏粗料，所述传送装置用于向进料输送装置输送偏细料和偏粗料；所述筛分装置包括从上至下依次连通的进料腔、分料腔和出料腔，所述进料腔内设有筛网，所述分料腔的中部设置第一转轴，所述第一转轴横向设置，并均布有多个叶片，所述叶片可绕第一转轴轴线旋转；所述叶片远离第一转轴的端部朝所述叶片反转的方向弯曲；所述筛网筛出的偏细料能落入相邻两个叶片之间的存储空间内；所述分料腔的侧壁竖向设置有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述滑块的中部设有出料孔，分料腔外侧设有第一出料管，所述滑块上下滑动，用于封闭或连通第一出料管；所述出料孔内侧端部的下方设有凸块，所述滑槽的上下端均设有第一电磁铁，所述第一电磁铁的磁性可变；
第一电磁铁用于吸引或排斥所述滑块，所述第一电磁铁排斥所述滑块时，所述凸块能进入所述叶片的旋转区域，所述叶片用于带动所述凸块脱离叶片的旋转区域；所述滑槽下方的第一电磁铁吸住所述滑块时，所述出料孔和第一出料管连通；所述叶片正转，相邻叶片之间的细骨料从出料腔落入到传送装置上的细骨料收集板上；所述叶片反转，相邻叶片之间的细骨料落入到出料孔中；所述细骨料收集板和筛网上均设有称重传感器。
本方案中的粘土料仓和砾石料仓，在实际过筛剔除过程到存储阶段，粘土料仓中的细骨料还是会含有少量的粗骨料，而砾石料仓中的粗骨料也会含有少量的细骨料，因此，在设置掺混质量比例α时，为进一步提高掺混精度，并减少回炉返工处理的次数，从而提高掺混效率，并提高自动化生产，则还需要进一步对粗骨料和细骨料进行筛分，为达到以上目的，本方案在粘土料仓中设置有筛分装置，由于粗骨料和细骨料中的含水率不同，因此，需要分别得到细骨料中我们需要的粒径小于5mm的细骨料和大于5mm的粗骨料，以及粗骨料中我们需要的粒径小于5mm的细骨料和大于5mm的粗骨料；具体的，其中筛分装置包括从上之下依次连通的进料腔、分料腔和出料腔，其中进料腔用于接收上方料仓传输的骨料，在进料腔内设有筛网，其中筛网的筛孔为5mm，使小于5mm的细骨料从筛网处落下，进入到分料腔内；进一步的，在分料腔内设有第一转轴，第一转轴横向设置，使叶片水平旋转，此时骨料便能落入到相邻叶片之间的存储空间内，其中，进料腔最下方的出口大小需小于叶片的旋转直径，并位于叶片正上方，能使骨料只能落在存储空间内；而随着叶片的顺时针正转，存储空间内的骨料会逐渐向下落入到出料腔中，并从出料腔落入到传送装置上的细骨料收集板上，当细骨料收集板上的称重传感器达到设定阈值时，此时停止叶片正转，而由于筛网处还要继续筛出粗骨料，因此，为使细骨料收集板上不再落料，需控制叶片反转；而在分料腔的侧壁上设有滑槽和滑块，使滑块能竖向滑动，在分料腔的侧壁上还设有第一出料管，其中第一出料管刚好位于滑槽内的中部位置，而在滑块的中部位置还设有出料孔，此时滑块在上下滑动过程中，滑块可封闭第一出料管或者使第一出料管和出料孔连通；其中，在出料孔内侧的下端位置设有凸块，凸块向分料腔内部延伸；在滑槽的上下端均设有第一电磁铁，能吸引或排斥滑块，在初始位置时，滑块吸附在滑槽上端的第一电磁铁上，此时滑块封闭第一出料孔，而当叶片反转时，此时第一电磁铁产生斥力，将滑块向下排斥，并使滑块向下滑行，并使凸块进入叶片的旋转区域内，由于叶片反转，此时叶片的端部会向下打击凸块，并驱使凸块向下滑动，直到脱离叶片的旋转区域，而此时滑块下端的第一电磁铁和滑块距离相近，且产生吸力，从而吸附滑块，此时出料孔和第一出料管刚好连通；由于叶片的外端朝叶片反转的方向弯曲，此时叶片便能带着存储空间内的骨料反向旋转，由于凸块的有一定的长度，此时存储空间内的骨料在转动到靠近滑块一侧时，会向下落下，由于凸块的阻挡，便能落入到出料孔中，从而进入到第一出料管内；其中凸块的外层包裹有橡胶垫，避免破损；当筛网处的重量达到设定阈值时，此时停止叶片反转，并使叶片正转，此时滑槽下端的第一电磁铁产生斥力，从而使滑块向上移动，并使凸块进入到叶片的旋转区域内，叶片能向上击打滑块，从而使滑块向上移动，并脱离旋转区域，再通过滑槽上端的第一电磁铁吸附，从而固定滑块，并使滑块封闭第一出料管。
进一步优化，所述叶片反转，任意一个叶片离开所述凸块时，此叶片背侧面均朝下方逐渐弯曲；其中，相邻叶片之间的间距有一定的限制，而凸块和叶片旋转区域之间的间距为毫米间距；当其中一个叶片的端部位于凸块的端部上方时，且要离开凸块，此叶片的背侧弧面均朝下弯曲，能便于存储空间内的骨料全部落入到出料孔内；
进一步优化，任意所述叶片背侧的两端均带有档条；用于防止存储空间内的骨料从叶片两侧落出。
进一步优化，相邻两个叶片之间均设有尼龙布，所述尼龙布的两端分别和两个叶片的侧面中部连接，所述尼龙布的中部带有质量球，所述质量球设置在靠近叶片向内弯曲的内侧面，所述质量球用于带动所述尼龙布在所述存储空间内向内凹陷或向外凸出；用于使存储空间的骨料顺利落出。
进一步优化，所述第一出料管远离所述分料腔的一端和存储箱连接，所述存储箱通过第二出料管和出料腔连通，所述第二出料管上带有第一电磁阀；用于收集并存储筛选而出的细骨料。
进一步优化，所述进料腔呈横向设置的圆柱形，所述进料腔内设有和所述进料腔同轴设置的第二转轴，所述第二转轴和筛网连接，并用于带动所述筛网绕自身轴线旋转；所述筛网的两端分别和所述进料腔内侧面滑动连接；所述进料腔的一侧带有第三出料管，所述第三出料管用于向所述传送装置上的粗骨料收集板上输送粗骨料；位于所述进料腔的另一侧，所述筛网的上下方均带有挡块，位于所述筛网上方的挡块为第二电磁铁，所述第二电磁铁用于吸附所述筛网；当所述第二电磁吸附所述筛网一端时，所述第三出料管位于所述筛网另一端的上方；所述第三出料管上带有第二电磁阀；用于优化筛网，并筛选出我们需要的粗骨料。
进一步优化，一种筛分方法，包括以下步骤：
S1：打开所述粘土料仓和砾石料仓的出料口，向进料腔持续进料；
S2：控制所述第一转轴正转，并控制第二转轴正反转，使粗骨料留在筛网上，而细骨料从筛网落下到相邻两叶片的存储空间内；
S3：当细骨料收集板上的称重传感器称得的重量达到设定阈值时，控制第一转轴反转，并控制滑槽上端的第一电磁铁产生斥力，控制滑槽下端的第一电磁铁产生引力；
S4：此时筛网(701)上的称重传感器开始工作，并判断最大重量在一定时间内是否达到设定阈值，若未达到设定阈值，则继续向筛网处进料，若达到或超出设定阈值，则停止进料；
S5：停止进料后，此时控制第二电磁铁吸附筛网，停止第二转轴旋转，并打开第二电磁阀，向粗骨料收集板上输入粗骨料。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本发明一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，通过偏粗料和偏细料的精确掺混，提高了掺配土料的均匀性，通过过程控制和质量控制，保证了生产土料稳定的质量，提高了自动化机械掺配程度，并提高了施工效率。
2.本发明一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，可实现不均匀砾石土料掺配生产的连续生产，提高土料掺配生产的施工效率；节能降耗、有效降低施工成本。
3.本发明一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，采用机械掺拌代替常规的平铺立采掺拌工艺提高掺配的自动化控制程度，实现标准化、精细化作业。
4.本发明一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，提高不均匀砾石土的掺配精度、特别是土料中细料部分的掺拌均匀程度，满足高坝高标准的质量要求。
5.本发明一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，针对天然不均匀砾石土料掺配，首次选用稳定土搅拌设备进行机械搅拌掺配，并提出适宜的工艺流程及控制措施。
6.本发明一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统及筛分方法，采用本方案，利用筛分装置，能进一步提高掺混精度，并减少回炉返工处理的次数，从而提高掺混效率，并提高自动化生产，则还需要进一步对粗骨料和细骨料进行筛分。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：
图1为一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法的步骤图；
图2为一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法的工艺流程图；
图3为一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法的工艺流程图；
图4为一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统的结构图；
图5为一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统的局部示意图；
图6为筛分装置的滑块关闭时的结构示意图；
图7为筛分装置的滑块关闭时的局部示意图A；
图8为筛分装置的滑块打开时的结构示意图；
图9为筛分装置的滑块打开时的局部示意图B；
图10为筛分装置的叶片的局部示意图；
图11为筛分装置的叶片的正视图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-粘土料仓，2-砾石料仓，3-搅拌主机，4-进料输送装置，5-成品料输送装置，6-成品堆放仓，7-进料腔，701-筛网，702-第二转轴，703-第三出料管，704-挡块，705-第二电磁阀，8-分料腔，801-第一转轴，802-叶片，803-滑槽，804-滑块，805-出料孔，806-第一出料管，807-凸块，808-第一电磁铁，809-尼龙布，810-质量球，811-档条，9-出料腔，10-传送装置，1001-细骨料收集板，1002-粗骨料收集板，11-存储箱，12-第二出料管，13-第一电磁阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例1提供了一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法，如图1至图4所示，包括以下步骤：
一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法，包括以下步骤：
步骤一：土料开采；
步骤二：对开采后的土料进行筛选，筛选出偏粗料和偏细料并进行分类堆放；
步骤三：将偏粗料和偏细料运输至掺混场；
步骤四：对偏粗料和偏细料进行含水率ω及P5含量的检测，并根据含水率ω及P5含量计算掺混质量比例α；
步骤五：根据掺混质量比例α，将偏粗料和偏细料进行搅拌掺混，得到匀质搅拌物；
步骤六：将得到的匀质搅拌物运输至成品料堆放仓。
相对于现有技术中，常规的掺配无法做到均匀掺配土料中5mm以下细料，存在细料结块，无法掺配均匀的情况，影响压实效果的问题，本方案提供了一种高土坝不均匀砾石土料掺混方法，通过偏粗料和偏细料的精确掺混，提高了掺配土料的均匀性，保证了生产土料稳定的质量；具体的，在土料开挖前，需对开挖范围内表土、杂草、树根、垃圾及其他杂物进行清除，并运输至各堆场进行堆存，经监理工程师验收合格后进行下一道工序施工；然后开始土料开采，土料开采优选采用正铲或反铲挖掘机分层立采进行，并进行筛选，其筛选方式为现有技术，如专利公开号为：CN203878586U、名称为：一种快速掺拌土料的格栅斗的实用新型专利；然后对筛选出的不同特性的合格料、偏粗料和偏细料的土料进行分类堆放；需要掺混时，将偏粗料和偏细料运输至掺混场，并进行含水率ω及P5含量的检测，根据含水率ω及P5含量计算得出掺混质量比例α，此时，便可根据掺混质量比例α，将偏粗料和偏细料进行搅拌掺混，得到匀质搅拌物，最后将得到的匀质搅拌物运输至成品料堆放仓堆放，此时根据掺混质量比例α得到的匀质搅拌物，其掺配土料均匀，质量稳定。
作为一种更详细的具体实施步骤如下：
1.表土剥离；土料开挖前对开挖范围内表土、杂草、树根、垃圾及其他杂物进行清除，并运输至各堆场进行堆存，经监理工程师验收合格后进行下一道工序施工。
2.土料开挖；土料开采前，试验检测人员对源料进行颗粒级配试验检测，初步判断开采取料区域土料的P5指标，以鉴定开采区域的土料的粗料、细料、合格料及弃料的分类。
土料开挖采用正铲或反铲挖掘机分层立采进行(正铲挖掘机开挖停机面以上土料、反铲开挖停机面以下土料)，分层开挖高度根据挖装设备有效工作高度确定，一般为3～4m。为防止装料过程中出现骨料分离，挖装设备卸料斗距自卸汽车货箱高度不宜过高，一般为3m左右。
3.过筛处理；根据料源判定的有用料和废弃料采取不同的开采处理方式，废弃料直接运输至废弃料堆存场，将有用料运输至筛分系统进行剔除土料中的砾石料超径石，经剔除后的土料按照不同特性的有用料分类堆存。
4.机械掺混：(1).计算掺混比例；为了使掺配料原料达到混掺的目的，不同特性的合格料、偏粗料和偏细料的土料应分别进行分类堆放，同时试验检测人员对堆存场的土料进行含水率ω及P5含量的检测。同时依据偏粗料和偏细料的P5指标和含水率ω计算偏粗料和偏细料的掺混质量比例α，其中成品料中粒径大于5mm的颗粒含量根据工程设计要求指标及试验成果确定。计算公式如下：
式中：M—偏粗料质量；M′—偏细料质量；P5—偏粗料中粒径大于5mm的颗粒含量；P5′—偏细料中粒径大于5mm的颗粒含量；ω—偏粗料的含水率；ω′—偏细料的含水率；—成品料中粒径大于5mm的颗粒含量。
(2)粗细料掺机械掺混制备；
1)、将偏粗料和偏细料分别用装载机倒运至偏粗料和偏细料的配料仓中；
2)、将偏粗料和偏细料的掺混质量比例α输入高土石坝不均匀砾石土机械掺混制备机械控制系统内；
3)、开启高土石坝不均匀砾石土机械掺混制备机械；
4)、位于配料仓下的偏粗料和偏细料传送带将两种料运输至搅拌主机3内；
5)、偏粗料和偏细料在连续式搅拌机内强制搅拌，将两种土料通过双水平轴的旋转动作，使拌合物在垂直面呈对向流动、水平面呈旋涡流动掺混，经短时间掺混拌合物得到匀质搅拌物；
6)、短时间掺混拌合后，拌合物被传输到连续式搅拌机搅出料口下的成品料传输皮带机；
7)、成品料传输皮带机将成品拌合物运输成品料堆存仓；
5.成品料检测；试验人员对成品料堆存仓的物料进行试验检测，测定掺和成品料的含水率和P5指标。对于不合格的砾石土料进行回炉返工处理，并及时修正偏粗料和偏细料的掺混质量比例α；
而本方法填筑施工的拌合物原材料为满足工程设计指标要求的心墙土料，原材料的设计指标根据各工程的设计指标可能略有调整。经过工程实践总结的满足机械搅拌掺混工艺要求的材料标准为：土料原材料最大粒径宜不大于150mm；为保证掺拌的均匀效果及料仓正常下料连续稳定，土料含水率不宜超过18％。
实施例2
本实施例2提供了一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，在实施例1的基础上进一步优化，如图4所示，包括：
用于堆放偏细料的粘土料仓1和用于堆放偏粗料的砾石料仓2；
用于搅拌偏细料和偏粗料的搅拌主机3；
将偏细料和偏粗料输送至所述搅拌主机3的进料输送装置4；
用于将搅拌主机3得到的匀质搅拌物输送至成品料堆放仓6的成品料输送装置5。
其中在偏细料偏粗料运输至掺混场时，偏细料相当于粘土，放入粘土料仓1中，偏粗料相当于砾石，放入到砾石料仓2中，然后根据掺配比例，将偏细料和偏粗料放入到进料输送装置4上，并由进料输送装置4输送到搅拌主机3中进行搅拌，得到匀质搅拌物，再由成品料输送装置5将匀质搅拌物输送至成品料堆放仓6中进行堆放；其中进料输送装置4采用进料输送皮带机，成品料输送装置5采用成品输送皮带机。
而其粗细料掺机械掺混制备工艺为；
1)、将偏粗料和偏细料分别用装载机倒运至偏粗料和偏细料的配料仓中，即粘土料仓1和砾石料仓2中；
2)、将偏粗料和偏细料的掺混质量比例α输入高土石坝不均匀砾石土机械掺混制备机械控制系统内；
3)、开启高土石坝不均匀砾石土机械掺混制备机械；
4)、位于配料仓下的偏粗料和偏细料传送带将两种料运输至搅拌主机3内；
5)、偏粗料和偏细料在连续式搅拌机内强制搅拌，将两种土料通过双水平轴的旋转动作，使拌合物在垂直面呈对向流动、水平面呈旋涡流动掺混，经短时间掺混拌合物得到匀质搅拌物；
6)、短时间掺混拌合后，拌合物被传输到连续式搅拌机搅出料口下的成品料传输皮带机；
7)、成品料传输皮带机将成品拌合物运输成品料堆存仓；
上述原理主要为：采用目前国内用于生产的稳定土拌设备作为机械搅拌设备完成土石坝工程中天然不均匀的土料机械搅拌掺混。稳定土拌设备采用WCB系列稳定土厂拌设备。其主要料仓、进料皮带、搅拌主机3、出料皮带和控制室组成，其中搅拌主机3采用无衬板双卧轴的强制搅拌形式，其拌合动作是通过双水平轴的旋转动作、拌合物在垂直面呈对向流动、水平面呈旋涡流动实现，在短时间即可得到匀质搅拌物。其中，不均匀砾石土料的掺配比例是通过控制室中的计算机控制安装在料仓出口处计量皮带电机变频器等实现料物重量及掺配比例的精确控制。施工时不均匀砾石土料分别自料仓下料，通过控制室控制偏粗料/砾石料与偏细料/粘土料的掺拌比例，料物经进料皮带传输进入搅拌主机3完成均匀掺拌后直接输出合格料。
实施例3
本实施例3在实施例2的基础上进一步优化，提供了一种筛分装置，如图5至图11所示；
所述粘土料仓1和砾石料仓2的出料口均设置有筛分装置，所述粘土料仓1和砾石料仓2均通过筛分装置向传送装置10输送偏细料和偏粗料，所述传送装置10用于向进料输送装置4输送偏细料和偏粗料；所述筛分装置包括从上至下依次连通的进料腔7、分料腔8和出料腔9，所述进料腔7内设有筛网701，所述分料腔8的中部设置第一转轴801，所述第一转轴801横向设置，并均布有多个叶片802，所述叶片802可绕第一转轴801轴线旋转；所述叶片802远离第一转轴801的端部朝所述叶片802反转的方向弯曲；所述筛网701筛出的偏细料能落入相邻两个叶片802之间的存储空间内；所述分料腔8的侧壁竖向设置有滑槽803，所述滑槽803内滑动连接有滑块804，所述滑块804的中部设有出料孔805，分料腔8外侧设有第一出料管806，所述滑块804上下滑动，用于封闭或连通第一出料管806；所述出料孔805内侧端部的下方设有凸块807，所述滑槽803的上下端均设有第一电磁铁808，所述第一电磁铁808的磁性可变；
第一电磁铁808用于吸引或排斥所述滑块804，所述第一电磁铁808排斥所述滑块804时，所述凸块807能进入所述叶片802的旋转区域，所述叶片802用于带动所述凸块807脱离叶片802的旋转区域；所述滑槽803下方的第一电磁铁808吸住所述滑块804时，所述出料孔805和第一出料管806连通；所述叶片802正转，相邻叶片802之间的细骨料从出料腔9落入到传送装置10上的细骨料收集板1001上；所述叶片802反转，相邻叶片802之间的细骨料落入到出料孔805中；所述细骨料收集板1001和筛网701上均设有称重传感器。
本实施例中的粘土料仓1和砾石料仓2，在实际过筛剔除过程到存储阶段，粘土料仓1中的细骨料还是会含有少量的粗骨料，而砾石料仓2中的粗骨料也会含有少量的细骨料，因此，在设置掺混质量比例α时，为进一步提高掺混精度，并减少回炉返工处理的次数，从而提高掺混效率，并提高自动化生产，则还需要进一步对粗骨料和细骨料进行筛分，为达到以上目的，本方案在粘土料仓1中设置有筛分装置，由于粗骨料和细骨料中的含水率不同，因此，需要分别得到细骨料中我们需要的粒径小于5mm的细骨料和大于5mm的粗骨料，以及粗骨料中我们需要的粒径小于5mm的细骨料和大于5mm的粗骨料；具体的，其中筛分装置包括从上之下依次连通的进料腔7、分料腔8和出料腔9，其中进料腔7用于接收上方料仓传输的骨料，在进料腔7内设有筛网701，其中筛网701的筛孔为5mm，使小于5mm的细骨料从筛网701处落下，进入到分料腔8内；进一步的，在分料腔8内设有第一转轴801，第一转轴801横向设置，使叶片802水平旋转，此时骨料便能落入到相邻叶片802之间的存储空间内，其中，进料腔7最下方的出口大小需小于叶片802的旋转直径，并位于叶片802正上方，能使骨料只能落在存储空间内；而随着叶片802的顺时针正转，存储空间内的骨料会逐渐向下落入到出料腔9中，并从出料腔9落入到传送装置10上的细骨料收集板1001上，当细骨料收集板1001上的称重传感器达到设定阈值时，此时停止叶片802正转，而由于筛网701处还要继续筛出粗骨料，因此，为使细骨料收集板1001上不再落料，需控制叶片802反转；而在分料腔8的侧壁上设有滑槽803和滑块804，使滑块804能竖向滑动，在分料腔8的侧壁上还设有第一出料管806，其中第一出料管806刚好位于滑槽803内的中部位置，而在滑块804的中部位置还设有出料孔805，此时滑块804在上下滑动过程中，滑块804可封闭第一出料管806或者使第一出料管806和出料孔805连通；其中，在出料孔805内侧的下端位置设有凸块807，凸块807向分料腔8内部延伸；在滑槽803的上下端均设有第一电磁铁808，能吸引或排斥滑块804，在初始位置时，滑块804吸附在滑槽803上端的第一电磁铁808上，此时滑块804封闭第一出料孔805，而当叶片802反转时，此时第一电磁铁808产生斥力，将滑块804向下排斥，并使滑块804向下滑行，并使凸块807进入叶片802的旋转区域内，由于叶片802反转，此时叶片802的端部会向下打击凸块807，并驱使凸块807向下滑动，直到脱离叶片802的旋转区域，而此时滑块804下端的第一电磁铁808和滑块804距离相近，且产生吸力，从而吸附滑块804，此时出料孔805和第一出料管806刚好连通；由于叶片802的外端朝叶片802反转的方向弯曲，此时叶片802便能带着存储空间内的骨料反向旋转，由于凸块807的有一定的长度，此时存储空间内的骨料在转动到靠近滑块804一侧时，会向下落下，由于凸块807的阻挡，便能落入到出料孔805中，从而进入到第一出料管806内；其中凸块807的外层包裹有橡胶垫，避免破损；当筛网701处的重量达到设定阈值时，此时停止叶片802反转，并使叶片802正转，此时滑槽803下端的第一电磁铁808产生斥力，从而使滑块804向上移动，并使凸块807进入到叶片802的旋转区域内，叶片802能向上击打滑块804，从而使滑块804向上移动，并脱离旋转区域，再通过滑槽803上端的第一电磁铁808吸附，从而固定滑块804，并使滑块804封闭第一出料管806。
本实施例中，所述叶片802反转，任意一个叶片802离开所述凸块807时，此叶片802背侧面均朝下方逐渐弯曲；其中，相邻叶片802之间的间距有一定的限制，而凸块807和叶片802旋转区域之间的间距为毫米间距；当其中一个叶片802的端部位于凸块807的端部上方时，且要离开凸块807，如图7所示，此叶片802的背侧弧面均朝下弯曲，能便于存储空间内的骨料全部落入到出料孔805内；
本实施例中，任意所述叶片802背侧的两端均带有档条811；用于防止存储空间内的骨料从叶片802两侧落出，如图10所示。
本实施例中，相邻两个叶片802之间均设有尼龙布809，所述尼龙布809的两端分别和两个叶片802的侧面中部连接，所述尼龙布809的中部带有质量球810，所述质量球810设置在靠近叶片802向内弯曲的内侧面，所述质量球810用于带动所述尼龙布809在所述存储空间内向内凹陷或向外凸出；为使存储空间的骨料顺利落出，本方案中，在相邻两叶片802之间设置尼龙布809，其中尼龙布809一端连接一个叶片802的背侧中部位置，而另一端连接另一个叶片802的内侧中部位置；而正在尼龙布809上还带有质量球810，此时，当存储空间的开口朝上时，质量球810带动尼龙布809的中部向内凹陷，且骨料内落入到尼龙布809上，而当存储空间的开口逐渐朝下时，质量球810能带动尼龙布809的中部向外凸出，并将内部的骨料排出；其中质量球810应设置在靠近另一个叶片802的内侧面上，此时在叶片802反转时，便能快速的提前带动尼龙布809向外翻出，便于骨料的排出。
本实施例中，所述第一出料管806远离所述分料腔8的一端和存储箱11连接，所述存储箱11通过第二出料管12和出料腔9连通，所述第二出料管12上带有第一电磁阀13；为收集并存储筛选而出的细骨料，本方案中，在第一出料管806另一端连接有存储箱11，存储箱11便于存储第一出料管806排出的细骨料，其中存储箱11还通过第二出料管12和出料腔9连接，并设有第一电磁阀13，可通过打开第一电磁阀13，向出料腔9内补充细骨料。
本实施例中，所述进料腔7呈横向设置的圆柱形，所述进料腔7内设有和所述进料腔7同轴设置的第二转轴702，所述第二转轴702和筛网701连接，并用于带动所述筛网701绕自身轴线旋转；所述筛网701的两端分别和所述进料腔7内侧面滑动连接；所述进料腔7的一侧带有第三出料管703，所述第三出料管703用于向所述传送装置10上的粗骨料收集板1002上输送粗骨料；位于所述进料腔7的另一侧，所述筛网701的上下方均带有挡块704，位于所述筛网701上方的挡块704为第二电磁铁，所述第二电磁铁用于吸附所述筛网701；当所述第二电磁吸附所述筛网701一端时，所述第三出料管703位于所述筛网701另一端的上方；所述第三出料管703上带有第二电磁阀705；为优化筛网701，并筛选出我们需要的粗骨料，本方案中，其中进料腔7呈横向设置的圆柱形，并在进料腔7的轴线位置处设有第二转轴702，第二转轴702和筛选连接，并能带动筛网701旋转，其中，筛网701的两端端部均和进料腔7的内侧滑动连接，而在筛网701另一端的上下两侧位置处均带有挡块704，此时第二转轴702正转反转交替，并在挡块704的阻挡下，使筛网701正反转，从而达到筛选的目的；而在筛网701的另一端，进料腔7的侧壁还设有第三出料管703，且位于筛网701一端的上方的挡块704为第二电磁铁，当需要排出筛网701上的粗骨料时，此时第二电磁铁能吸附筛网701，此时筛网701倾斜，且第三出料管703的管口刚好位于筛网701一端的上方，此时打开第三出料管703上的第二电磁阀705，即可排出粗骨料，使粗骨料落入到传送装置10上的粗骨料收集板1002上。
本实施例中，还提供了一种筛分方法，包括以下步骤：
S1：打开所述粘土料仓1和砾石料仓2的出料口，向进料腔7持续进料；
S2：控制所述第一转轴801正转，并控制第二转轴702正反转，使粗骨料留在筛网701上，而细骨料从筛网701落下到相邻两叶片802的存储空间内；
S3：当细骨料收集板1001上的称重传感器称得的重量达到设定阈值时，控制第一转轴801反转，并控制滑槽803上端的第一电磁铁808产生斥力，控制滑槽803下端的第一电磁铁808产生引力；
S4：此时筛网701(701)上的称重传感器开始工作，并判断最大重量在一定时间内是否达到设定阈值，若未达到设定阈值，则继续向筛网701处进料，若达到或超出设定阈值，则停止进料；
S5：停止进料后，此时控制第二电磁铁吸附筛网701，停止第二转轴702旋转，并打开第二电磁阀705，向粗骨料收集板1002上输入粗骨料。
本实施例中，实际运作时，其具体的工作步骤为：首先打开粘土料仓1和砾石料仓2的出料口，并向进料腔7持续进料，然后控制第二转轴702正反转，使筛网701筛分细骨料和粗骨料，并控制第一转轴801正转，使细骨料落入到两叶片802之间的存储空间内，并从存储空间落入到出料腔9，最终落入到细骨料收集板1001上，当细骨料收集板1001上的称重传感器达到设定阈值时，此时控制第一转轴801反转，并控制滑槽803上端的第一电磁铁808产生斥力，而下端的第一电磁铁808产生引力，便能将筛选而出的细骨料进入存储箱11中，同时，控制器开始控制筛网701上的称重传感器开始工作，并判断其最大重量在一定时间内是否达到设定阈值，其中，筛网701会上下倾斜，而当筛网701水平时，称重传感器称得的重量才为准确数值，也为称得的最大值；因此，若最大值未达到设定阈值，则继续向筛网701处进料，而当达到或超出设定阈值一定时间，则停止进料，控制爹电磁铁吸附筛网701，并停止第二转轴702的旋转，然后打开电磁阀，从而向粗骨料收集板1002上输送粗骨料；进一步的，在粗骨料收集板1002上也设有称重传感器，当粗骨料收集板1002上的称重传感器达到设定阈值时，关闭第二电磁阀705，使剩余少量的粗骨料留在筛网701上，等待下一次工作。
实施例4
本实施例4提供了一种具体实施方式，应用于某水电站的大坝工程。
长河坝水电站为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，工程区地处大渡河上游金汤河口以下约4km～7km河段上，坝址上距丹巴县城82km，下距泸定县城49km，距成都约360km。
水库正常蓄水位1690m，正常蓄水位以下库容为10.15亿m3，总库容为10.75亿m3。调节库容4.15亿m3，具有季调节能力，电站总装机容量2600MW。
拦河大坝为砾石土直立心墙堆石坝，最大坝高240m，坝顶高程1697.00m，最大坝高240m，坝顶长502.85m，上、下游坝坡均为1：2，坝顶宽度16m。心墙顶高程1696.40m，顶宽6m，心墙上、下游坡度均为1：0.25，底高程1457.00m，底宽125.70m。
大坝砾石土心墙防渗料为428.32万m3，高塑性土料22.1万m3，土料总量450.42万m3。反滤料1约为48.52万m3，反滤料2约为45.47万m3，反滤料3约为63.36万m3，反滤料4约为8.88万m3，反滤料总量约为166.23万m3。上游过渡料约为124.88万m3，下游过渡料约为119.29万m3，过渡料总量约为244.17万m3。上游堆石料约为1101.22万m3，下游堆石料约为1215.72万m3，堆石料总量约为2316.94万m3。坝壳料总量约为2727万m3，坝体总填筑土石量约为3417.75万m3(含压重体与护坡)。
工程开工时间为2010年11月1日，合同完工时间为2018年4月30日。长河坝水电站大坝工程填筑运用水电五局公司研制的WCB600型不均匀砾石土掺混机械设备，用于工程填筑过程中不均匀砾石土掺混的施工，可保证不均匀砾石土掺混均匀、供料连续，有效保证心墙填筑质量和施工进度，高土石坝不均匀砾石土机械掺混制备施工工法成熟稳定、不均匀砾石土料机械掺混制备机械施工效率高、掺混的成品土料质量快速稳定。高土石不均匀砾石土料机械掺混制备施工工法应用对保证砾石土掺混质量与强度、节能减排等起到了关键作用。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，其特征在于，包括：
用于堆放偏细料的粘土料仓(1)和用于堆放偏粗料的砾石料仓(2)；
用于搅拌偏细料和偏粗料的搅拌主机(3)；
将偏细料和偏粗料输送至所述搅拌主机(3)的进料输送装置(4)；
用于将搅拌主机(3)得到的匀质搅拌物输送至成品料堆放仓(6)的成品料输送装置(5)；
所述粘土料仓(1)和砾石料仓的出料口均设置有筛分装置，所述粘土料仓(1)和砾石料仓均通过筛分装置向传送装置(10)输送偏细料和偏粗料，所述传送装置(10)用于向进料输送装置(4)输送偏细料和偏粗料；所述筛分装置包括从上至下依次连通的进料腔(7)、分料腔(8)和出料腔(9)，所述进料腔(7)内设有筛网(701)，所述分料腔(8)的中部设置第一转轴(801)，所述第一转轴(801)横向设置，并均布有多个叶片(802)，所述叶片(802)可绕第一转轴(801)轴线旋转；所述叶片(802)远离第一转轴(801)的端部朝所述叶片(802)反转的方向弯曲；所述筛网(701)筛出的偏细料能落入相邻两个叶片(802)之间的存储空间内；所述分料腔(8)的侧壁竖向设置有滑槽(803)，所述滑槽(803)内滑动连接有滑块(804)，所述滑块(804)的中部设有出料孔(805)，分料腔(8)外侧设有第一出料管(806)，所述滑块(804)上下滑动，用于封闭或连通第一出料管(806)；所述出料孔(805)内侧端部的下方设有凸块(807)，所述滑槽(803)的上下端均设有第一电磁铁(808)，所述第一电磁铁(808)的磁性可变；
第一电磁铁(808)用于吸引或排斥所述滑块(804)，所述第一电磁铁(808)排斥所述滑块(804)时，所述凸块(807)能进入所述叶片(802)的旋转区域，所述叶片(802)用于带动所述凸块(807)脱离叶片(802)的旋转区域；所述滑槽(803)下方的第一电磁铁(808)吸住所述滑块(804)时，所述出料孔(805)和第一出料管(806)连通；所述叶片(802)正转，相邻叶片(802)之间的细骨料从出料腔(9)落入到传送装置(10)上的细骨料收集板(1001)上；所述叶片(802)反转，相邻叶片(802)之间的细骨料落入到出料孔(805)中；所述细骨料收集板(1001)和筛网(701)上均设有称重传感器；
所述叶片(802)反转，任意一个叶片(802)离开所述凸块(807)时，此叶片(802)背侧面均朝下方逐渐弯曲；
任意所述叶片(802)背侧的两端均带有档条(811)；
相邻两个叶片(802)之间均设有尼龙布(809)，所述尼龙布(809)的两端分别和两个叶片(802)的侧面中部连接，所述尼龙布(809)的中部带有质量球(810)，所述质量球(810)设置在靠近叶片(802)向内弯曲的内侧面，所述质量球(810)用于带动所述尼龙布(809)在所述存储空间内向内凹陷或向外凸出；
所述掺混系统还包括掺混方法，所述掺混方法包括以下步骤：
步骤一：土料开采；
步骤二：对开采后的土料进行筛选，筛选出偏粗料和偏细料并进行分类堆放；
步骤三：将偏粗料和偏细料运输至掺混场；
步骤四：对偏粗料和偏细料进行含水率ω及P5含量的检测，并根据含水率ω及P5含量计算掺混质量比例α；
步骤五：根据掺混质量比例α，将偏粗料和偏细料进行搅拌掺混，得到匀质搅拌物；
步骤六：将得到的匀质搅拌物运输至成品料堆放仓。
2.根据权利要求1所述的一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，其特征在于，所述掺混质量比例α的计算公式为：
；
式中：M—偏粗料质量；M′—偏细料质量；P5—偏粗料中粒径大于5mm的颗粒含量；P5′—偏细料中粒径大于5mm的颗粒含量；ω—偏粗料的含水率；ω′—偏细料的含水率；—成品料中粒径大于5mm的颗粒含量。
3.根据权利要求1所述的一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，其特征在于，所述第一出料管(806)远离所述分料腔(8)的一端和存储箱(11)连接，所述存储箱(11)通过第二出料管(12)和出料腔(9)连通，所述第二出料管(12)上带有第一电磁阀(13)。
4.根据权利要求1所述的一种高土坝不均匀砾石土料掺混系统，其特征在于，所述进料腔(7)呈横向设置的圆柱形，所述进料腔(7)内设有和所述进料腔(7)同轴设置的第二转轴(702)，所述第二转轴(702)和筛网(701)连接，并用于带动所述筛网(701)绕自身轴线旋转；所述筛网(701)的两端分别和所述进料腔(7)内侧面滑动连接；所述进料腔(7)的一侧带有第三出料管(703)，所述第三出料管(703)用于向所述传送装置(10)上的粗骨料收集板(1002)上输送粗骨料；位于所述进料腔(7)的另一侧，所述筛网(701)的上下方均带有挡块(704)，位于所述筛网(701)上方的挡块(704)为第二电磁铁，所述第二电磁铁用于吸附所述筛网(701)；当所述第二电磁吸附所述筛网(701)一端时，所述第三出料管(703)位于所述筛网(701)另一端的上方；所述第三出料管(703)上带有第二电磁阀(705)。
5.一种筛分方法，其特征在于，所述筛分方法通过所述权利要求4中的筛分装置实现，包括以下步骤：
S1：打开所述粘土料仓(1)和砾石料仓(2)的出料口，向进料腔(7)持续进料；
S2：控制所述第一转轴(801)正转，并控制第二转轴(702)正反转，使粗骨料留在筛网(701)上，而细骨料从筛网(701)落下到相邻两叶片(802)的存储空间内；
S3：当细骨料收集板(1001)上的称重传感器称得的重量达到设定阈值时，控制第一转轴(801)反转，并控制滑槽(803)上端的第一电磁铁(808)产生斥力，控制滑槽(803)下端的第一电磁铁(808)产生引力；
S4：此时筛网(701)上的称重传感器开始工作，并判断最大重量在一定时间内是否达到设定阈值，若未达到设定阈值，则继续向筛网处进料，若达到或超出设定阈值，则停止进料；
S5：停止进料后，此时控制第二电磁铁吸附筛网(701)，停止第二转轴(702)旋转，并打开第二电磁阀(705)，向粗骨料收集板(1002)上输入粗骨料。
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