土壤切割搅拌器、地表土层施工设备、施工方法

申请号 CN201811638002.8 申请日 2018-12-29 公开(公告)号 CN109629554A 公开(公告)日 2019-04-16
申请人 北京中岩大地科技股份有限公司; 发明人 李建平; 王伟涛; 侯恩品;
摘要 本 申请 涉及工程施工及 土壤 原位改造技术领域,尤其涉及一种土壤切割搅拌器、地 表土层 施工设备、施工方法,土壤切割搅拌器结构紧凑,对施工环境的空间要求较低,可以在狭窄空间内进行施工,实现土壤切削与搅拌、将 指定 介质输送至土壤内、喷射高速气流实现搅拌,可进行等厚墙体连续施工或者污染土壤的原位修复;等厚墙体施工方法能够适应复杂、狭窄的施工环境;土壤切削、 混凝土 浆体输入、土壤与混凝土浆体的搅拌都是在地面下进行,施工速度快,对周围地下建筑影响较小。土壤原位修复方法,可以实现30米以内的软土地基、吹填淤泥的 固化 稳定及环境岩土工程中的重金属污染场地原地原位固化稳定处理;无二次污染,无需土壤回填,土壤治理操作简便。
权利要求

1.一种土壤切割搅拌器,其特征在于,包括:机架、轨链、气体输送组件、介质输送组件、连接组件;
所述机架的第一端设有驱动轮,所述驱动轮连接有液压达;所述机架的第二端设有引导轮,所述驱动轮与引导轮之间的机架上设有多个支撑轮,所述轨链绕接于所述驱动轮、引导轮、多个支撑轮的外侧;所述轨链的外侧设有多组切削刀头;
所述气体输送组件包括设置在所述机架上的气体喷射口和设置在所述机架内的气体管道,所述气体管道的一端与所述气体喷射口连通,所述气体管道的另一端引致所述连接组件;
所述介质输送组件包括设置在所述机架上的介质出口和设置在所述机架内的介质管道,所述介质管道的一端与所述介质出口连通,所述介质管道的另一端引致所述连接组件;
所述连接组件设置在所述机架的第一端,用于连接机械臂、液压管路、压缩空气管路、介质输送管路。
2.根据权利要求1所述的土壤切割搅拌器,其特征在于,每组所述切削刀头的刀头数量、安装方向、在轨链上的安装位置均可调节。
3.根据权利要求1所述的土壤切割搅拌器,其特征在于,所述轨链的外侧设有多个刀架,多组所述切削刀头分别安装在多个所述刀架上;相邻所述刀架的长度不同。
4.根据权利要求1所述的土壤切割搅拌器,其特征在于,所述机架包括沿其长度方向分布的多段,相邻两段之间通过法兰连接。
5.根据权利要求1所述的土壤切割搅拌器,其特征在于,所述机架与引导轮之间设有弹性张紧装置。
6.根据权利要求1所述的土壤切割搅拌器,其特征在于,所述机架上设有压传感器,所述介质管道设有流量调节
7.根据权利要求6所述的土壤切割搅拌器,其特征在于,所述连接组件上设有显示屏,所述显示屏与所述压力传感器、气体管道上的阀、液压马达通讯连接。
8.一种地表土层施工设备,其特征在于,包括:液压系统、空气压缩机、介质输送系统、行走组件、权利要求1-7任一项所述的土壤切割搅拌器,所述行走组件具有机械臂,所述液压系统驱动所述机械臂动作;所述机械臂与所述连接组件机械连接,所述液压系统的液压管路通过连接组件与所述液压马达连接;所述空气压缩机的压缩空气管路通过连接组件与所述气体管道连通,所述空气压缩机与气体喷射口之间设有气压调节阀;所述介质输送系统的介质输送管路通过连接组件与所述介质管道连通。
9.一种等厚墙体施工方法,基于权利要求8所述地表土层施工设备,其特征在于,包括以下步骤:
A1、勘测场地,确定等厚墙体深度、行走组件行走路线、土壤切割搅拌器的长度与切割方向、切割深度、切割刀头的类型和安装方向,选择注浆液
A2、将土壤切割搅拌器与机械臂连接利用机械臂调节土壤切割搅拌器的空间姿态并将土壤切割搅拌器抬升至悬空状态;检查空气压缩机与介质输送系统;
A3、启动液压系统,调节液压系统流量,启动液压马达;
A4、降低土壤切割搅拌器并逐渐插入土层;
A5、开启介质输送系统以向土壤中注入浆体,调节浆体流量;开启空气压缩机,调节压力;
A6、土壤切割搅拌器降至指定切割深度后,调整切削刀头切割度、轨链旋转速度、空气压缩机输出压力、浆体流量至正常范围;启动行走组件,设置移动速度,按设计路线移动;
A7、行走组件行走结束后,将土壤切割搅拌器抬升至地面以上,关闭空气压缩机、介质输送系统、液压马达;抬升过程中,根据抬升速度调节介质输送系统的流量,以构成墙体的浆体不会因产生负压而造成周边地基沉降为准。
10.一种土壤原位修复方法,基于权利要求8所述地表土层施工设备,其特征在于,包括以下步骤:
B1、勘测并平整场地,确定污染源类型、污染深度、行走组件行走路线、土壤切割搅拌器的长度与切割方向、切割深度、切割刀头的类型和安装方向,选择药剂;
B2、将土壤切割搅拌器与机械臂连接利用机械臂调节土壤切割搅拌器的空间姿态并将土壤切割搅拌器抬升至悬空状态;检查空气压缩机与介质输送系统;
B3、启动液压系统,调节液压系统流量,启动液压马达;
B4、降低土壤切割搅拌器并逐渐插入土层;
B5、开启介质输送系统以向土壤中注入药剂,调节药剂流量;开启空气压缩机,调节压力;
B6、土壤切割搅拌器降至指定切割深度后,调整切削刀头切割角度、轨链旋转速度、空气压缩机输出压力、药剂流量至正常范围;启动行走组件,设置移动速度,按设计路线移动;
B7、行走组件行走结束后,将土壤切割搅拌器抬升至地面以上,关闭空气压缩机、介质输送系统、液压马达。

说明书全文

土壤切割搅拌器、地表土层施工设备、施工方法

技术领域

[0001] 本申请涉及工程施工及土壤原位改造技术领域,尤其涉及一种土壤切割搅拌器、地表土层施工设备、施工方法。

背景技术

[0002] 泥土墙作为一种常见的基坑围护结构,广泛应用于基坑工程中。随着地建设事业的发展,地铁站位不可避免地与城市下方已建成的人防洞库、地下商场、地下车库等地下结构存在交叉、重叠等冲突情况。现有技术有采用多排咬合桩的方式进行围护的,但咬合桩施工需要竖直向下开孔,开孔挖出的土方要运走,需要一定的施工空间;开孔长度较深,很有可能干涉到地下的其他已有建筑。如何在场地受限条件下,保证水泥土墙能够顺利穿越既有地下结构的同时保证施工过程中地下结构自身及周边环境安全是工程中需要解决的重点问题。发明内容
[0003] 为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本申请提供了一种土壤切割搅拌器、地表土层施工设备、施工方法。
[0004] 本申请第一方面提供了一种土壤切割搅拌器,包括:机架、轨链、气体输送组件、介质输送组件、连接组件;
[0005] 所述机架的第一端设有驱动轮,所述驱动轮连接有液压达;所述机架的第二端设有引导轮,所述驱动轮与引导轮之间的机架上设有多个支撑轮,所述轨链绕接于所述驱动轮、引导轮、多个支撑轮的外侧;所述轨链的外侧设有多组切削刀头;
[0006] 所述气体输送组件包括设置在所述机架上的气体喷射口和设置在所述机架内的气体管道,所述气体管道的一端与所述气体喷射口连通,所述气体管道的另一端引致所述连接组件;
[0007] 所述介质输送组件包括设置在所述机架上的介质出口和设置在所述机架内的介质管道,所述介质管道的一端与所述介质出口连通,所述介质管道的另一端引致所述连接组件;
[0008] 所述连接组件设置在所述机架的第一端,用于连接机械臂、液压管路、压缩空气管路、介质输送管路。
[0009] 在一些实施例中,每组所述切削刀头的刀头数量、安装方向、在轨链上的安装位置均可调节。
[0010] 在一些实施例中,所述轨链的外侧设有多个刀架,多组所述切削刀头分别安装在多个所述刀架上;相邻所述刀架的长度不同。
[0011] 在一些实施例中,所述机架包括沿其长度方向分布的多段,相邻两段之间通过法兰连接。
[0012] 在一些实施例中,所述机架与引导轮之间设有弹性张紧装置。
[0013] 在一些实施例中,所述机架上设有压传感器,所述介质管道设有流量调节
[0014] 在一些实施例中,所述连接组件上设有显示屏,所述显示屏与所述压力传感器、气体管道上的阀、液压马达通讯连接。
[0015] 本申请第二方面提供了一种地表土层施工设备,包括:液压系统、空气压缩机、介质输送系统、行走组件、第一方面所述的土壤切割搅拌器,所述行走组件具有机械臂,所述液压系统驱动所述机械臂动作;所述机械臂与所述连接组件机械连接,所述液压系统的液压管路通过连接组件与所述液压马达连接;所述空气压缩机的压缩空气管路通过连接组件与所述气体管道连通,所述空气压缩机与气体喷射口之间设有气压调节阀;所述介质输送系统的介质输送管路通过连接组件与所述介质管道连通。
[0016] 本申请第三方面提供了一种等厚墙体施工方法,基于第二方面所述地表土层施工设备,包括以下步骤:
[0017] A1、勘测场地,确定等厚墙体深度、行走组件行走路线、土壤切割搅拌器的长度与切割方向、切割深度、切割刀头的类型和安装方向,选择注浆液
[0018] A2、将土壤切割搅拌器与机械臂连接利用机械臂调节土壤切割搅拌器的空间姿态并将土壤切割搅拌器抬升至悬空状态;检查空气压缩机与介质输送系统;
[0019] A3、启动液压系统,调节液压系统流量,启动液压马达;
[0020] A4、降低土壤切割搅拌器并逐渐插入土层;
[0021] A5、开启介质输送系统以向土壤中注入浆体,调节浆体流量;开启空气压缩机,调节压力;
[0022] A6、土壤切割搅拌器降至指定切割深度后,调整切削刀头切割度、轨链旋转速度、空气压缩机输出压力、浆体流量至正常范围;启动行走组件,设置移动速度,按设计路线移动;
[0023] A7、行走组件行走结束后,将土壤切割搅拌器抬升至地面以上,关闭空气压缩机、介质输送系统、液压马达;抬升过程中,根据抬升速度调节介质输送系统的流量,以构成墙体的浆体不会因产生负压而造成周边地基沉降为准。
[0024] 本申请第四方面提供了一种土壤原位修复方法,基于第二方面所述地表土层施工设备,包括以下步骤:
[0025] B1、勘测并平整场地,确定污染源类型、污染深度、行走组件行走路线、土壤切割搅拌器的长度与切割方向、切割深度、切割刀头的类型和安装方向,选择药剂;
[0026] B2、将土壤切割搅拌器与机械臂连接利用机械臂调节土壤切割搅拌器的空间姿态并将土壤切割搅拌器抬升至悬空状态;检查空气压缩机与介质输送系统;
[0027] B3、启动液压系统,调节液压系统流量,启动液压马达;
[0028] B4、降低土壤切割搅拌器并逐渐插入土层;
[0029] B5、开启介质输送系统以向土壤中注入药剂,调节药剂流量;开启空气压缩机,调节压力;
[0030] B6、土壤切割搅拌器降至指定切割深度后,调整切削刀头切割角度、轨链旋转速度、空气压缩机输出压力、药剂流量至正常范围;启动行走组件,设置移动速度,按设计路线移动;
[0031] B7、行走组件行走结束后,将土壤切割搅拌器抬升至地面以上,关闭空气压缩机、介质输送系统、液压马达。
[0032] 本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
[0033] 本申请提供的土壤切割搅拌器,结构紧凑,对施工环境的空间要求较低,可以在小范围内进行施工;轨链上设有切削刀头,可以实现土壤切削与搅拌,机架内部的介质管道与介质出口可以将指定的介质输送至刚切削的土壤内,再加上机架内的气体管道与气体喷射口可以喷射高速气流,高速气流可以对切削后的土壤以及介质进行搅拌,让两者充分混合,可以实现等厚墙体连续施工或者污染土壤的原位修复。
[0034] 本申请提供的地表土层施工设备,包括前述土壤切割搅拌器,可以实现不同的切割姿态,能在净空较底或者附近有不规则地下建筑的环境中进行等厚墙体连续施工;可以实现污染土原地原位修复,无需将污染土移到别处,对周围环境影响小。
[0035] 本申请提供的基于地表土层施工设备的等厚墙体施工方法,土壤切割搅拌器可以有不同的空间姿态,能够适应复杂、狭窄的施工环境;土壤切削、混凝土浆体输入、土壤与混凝土浆体的搅拌全程都是在地面以下自动进行,施工速度快,人员劳动量少,对周围地下建筑影响较小。
[0036] 本申请提供的基于地表土层施工设备的土壤原位修复方法,可以实现30米以内的软土地基、吹填淤泥的固化稳定及环境岩土工程中的重金属污染场地原地原位固化稳定处理。且可原地修复,不会产生二次污染,无需处理后再填回原地,治理后土地可正常使用;全程实现智能化操作,人工劳作较少。附图说明
[0037] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0038] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本申请实施例所述土壤切割搅拌器的主视图;
[0040] 图2为本申请实施例所述土壤切割搅拌器的侧视图;
[0041] 图3为本申请实施例所述地表土层施工设备之一;
[0042] 图4为本申请实施例所述地表土层施工设备之二;
[0043] 图5为本申请实施例所述地表土层施工设备的使用状态示意图。
[0044] 其中,1、土壤切割搅拌器;11、连接组件;111、显示屏;12、驱动轮;121、液压马达;13、支撑轮;14、机架;15、切削刀头;16、轨链;17、介质出口;171、介质管道;18、弹性张紧装置;19、引导轮;2、机械臂;20、气体喷射口;201、气体管道;21、举升油缸;3、操作室;4、地面;
5、液压系统;6、行走组件;7、墙体。

具体实施方式

[0045] 为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点,下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0046] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施;显然,说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0047] 如图1和图2所示,本申请第一方面提供了一种土壤切割搅拌器,包括:机架14、轨链16、气体输送组件、介质输送组件、连接组件11;
[0048] 所述机架14的第一端设有驱动轮12,所述驱动轮12连接有液压马达121;所述机架14的第二端设有引导轮19,所述驱动轮12与引导轮19之间的机架14上设有多个支撑轮13,所述轨链16绕接于所述驱动轮12、引导轮19、多个支撑轮13的外侧;所述轨链16的外侧设有多组切削刀头15;
[0049] 所述气体输送组件包括设置在所述机架14上的气体喷射口20和设置在所述机架14内的气体管道201,所述气体管道201的一端与所述气体喷射口20连通,所述气体管道201的另一端引致所述连接组件11;
[0050] 所述介质输送组件包括设置在所述机架14上的介质出口17和设置在所述机架14内的介质管道171,所述介质管道171的一端与所述介质出口17连通,所述介质管道171的另一端引致所述连接组件11;
[0051] 所述连接组件11设置在所述机架14的第一端,用于连接机械臂2、液压管路、压缩空气管路、介质输送管路。
[0052] 具体来说,液压马达121带动驱动轮12转动后,轨链16会绕着驱动轮12、调节轮、引导轮19、多个支撑轮13回转,再加上轨链16外侧设置的多组切削刀头15,就可以实现对土壤的切削以及翻动切削后的土壤;介质管道171可将引致连接组件11处的介质输送至介质出口17,从而将外界的介质输送到土壤中,土壤翻动就可以与介质混合;气体管道201可以将引致连接组件11处的压缩空气输送到气体喷射口20,在气体喷射口20处形成高速气流,实现对介质和切削后土壤的充分搅拌与混合;土壤切割搅拌器本身布局合理,结构紧凑,对施工环境的空间要求较低,可以在小范围内进行施工;连接组件11与外界的机械臂2连接后,可以带动土壤切割搅拌器以不同的方向切割土壤,从而适应不同的施工环境,通过调节土壤切割搅拌器的空间姿态,可以实现对狭小空间等复杂环境的施工。当需要进行等厚墙体连续施工时,介质选择混凝土浆体,混凝土浆体与切削后的土壤混合凝固后就是连续墙,切削后的土壤直接作为连续墙的部分原材料,无需单独运走,节省空间,节约施工时间;当需要治理污染土壤时,介质选择为固化剂、治理土壤污染的药物等,从而将药物与一定深度的土壤充分混合,实现污染土壤原地修复,不会产生二次污染,无需处理后再填回原地,治理后土地可正常使用,消耗时间短、劳动量小。
[0053] 在一些实施例中,每组所述切削刀头15的刀头数量、安装方向、在轨链16上的安装位置均可调节。
[0054] 具体来说,轨链16上设置有多组切削刀头15,根据土壤硬度、土壤干燥程度、土壤切割搅拌器的切削方向等施工环境的不同,对刀头组件的要求也不同,削切刀头的刀头由多个锰材质铸造制作并镶有合金的刀片组成,可以根据不同的场地及土地层环境,更换刀头的安装数量与安装位置,通过改变刀头安装方向来切割不同位置的泥土,达到切割均匀的目的。
[0055] 在一些实施例中,所述轨链16的外侧设有多个刀架,多组所述切削刀头15分别安装在多个所述刀架上;相邻所述刀架的长度不同。
[0056] 具体来说,如图1和图2所示,切削刀头15并不是直接安装在轨链16上的,而是安装在轨链16外侧的刀架上;由于刀架具有一定的空间结构,轨链16移动过程中,刀架与切削刀具可以带动已切削下来的土壤行走,实现搅拌土壤的目的。相邻刀架长度不同,相邻两个刀架上的切削刀头15就可以实现交错布置,配合切削,将切削阻力分担到两个相邻的刀架上,延长刀架与切削刀头15的使用寿命。
[0057] 在一些实施例中,所述机架14包括沿其长度方向分布的多段,相邻两段之间通过法兰连接。
[0058] 具体来说,如图1所示,机架14沿长度方向分为多段,段与段之间通过法兰连接,连接法兰处自然要留出中空部分以供在机架14内铺设管路和线缆;这样就可以根据需要调整机架14长度,操作环境比较狭窄或施工深度比较浅时,采用较短的机架14;施工深度较深时采用较长的机架14,满足不同工况的需求。与自行车的车链类似,轨链16也是由多个结构相同的小组件连续拼接而成的,而且小组件体积相对较大,更容易拆卸和拼接,因此可根据机架14长度变化灵活调整轨链16的长度,不影响施工进度。
[0059] 在一些实施例中,所述机架14与引导轮19之间设有弹性张紧装置18。
[0060] 具体来说,切削过程中会遇到不同硬度、具有不同组成的土层,切削过程很有可能出现硬土或石子卡到轨链16中的现象;弹性张紧装置18的设置可以自动根据轨链16受到的压力调整引导轮19的位置,使轨链16具有一定的张力,即使在高强度的工作中轨链16也不会脱落;同时可以实现缓冲作用,在轨链16中卡入石子或其他硬物情况下可以起到缓冲保护的作用。
[0061] 在一些实施例中,所述机架14上设有压力传感器,所述介质管道171设有流量调节阀。
[0062] 具体来说,压力传感器一般设置在机架14靠近引导轮19的位置,这样就可以准确检测切削工作区下部的环境压力,尤其是在进行等厚墙体连续施工过程中,要使得搅拌区域的浆体或浆体与土壤的混合流体压力保持在一定范围内,以免影响周围土壤环境,造成塌陷;因此需要通过压力传感器实时了解混合流体内部压力,并根据检测到的压力变化及时调整注入浆体的流量,调节浆体与突然混合流体的压力,保证施工安全。
[0063] 在一些实施例中,所述连接组件11上设有显示屏111,所述显示屏111与所述压力传感器、气体管道201上的阀门、液压马达121通讯连接。
[0064] 具体来说,土壤切割搅拌器切入土壤中后,连接组件11位于地面4以上,查看比较方便,因此将显示屏111设置在连接组件11上,方便随时观察土壤切削搅拌过程中的各项数据是否正常,以便及时进行调整,确保施工质量
[0065] 本申请第二方面提供了一种地表土层施工设备,包括:液压系统5、空气压缩机、介质输送系统、行走组件6、第一方面所述的土壤切割搅拌器1,所述行走组件6具有机械臂2,所述液压系统5驱动所述机械臂2动作;所述机械臂2与所述连接组件11机械连接,所述液压系统5的液压管路通过连接组件11与所述液压马达121连接;所述空气压缩机的压缩空气管路通过连接组件11与所述气体管道201连通,所述空气压缩机与气体喷射口20之间设有气压调节阀;所述介质输送系统的介质输送管路通过连接组件11与所述介质管道171连通。
[0066] 具体来说,如图3至图5所示,图3是针对土壤切割搅拌器1体积较大的情况,因此在机械臂2中增设了举升油缸21,同时将液压系统5作为部分配重;图4针对的是土壤切割搅拌器1体积小、重量轻的情况,直接利用挖掘机连接即可,操作人员在操作室3中就可以进行施工;当然可以将土壤切割搅拌器1上的各项传感器、阀门、液压马达121等的相关数据传送至操作室3内,方便操作人员操作。本方案一般采用挖掘机或钻机与土壤切割搅拌器1配合使用,行走组件6就是挖掘机或钻机的履带,液压系统5也是挖掘机自身的液压系统5,只要额外准备空气压缩机、介质输送系统即可。介质输送系统包括输送、混凝土搅拌机或者土壤净化药剂的添加单元。
[0067] 图5是土壤切割搅拌器1保持竖直状态切割土壤进行等厚墙体连续施工的示意图,土壤切割搅拌器1左侧为土壤与混凝土浆液混合而成的连续墙墙体7,右侧为尚未切削的土壤;土壤切割搅拌器1底部的箭头表示轨链16的运行方向,右侧被切削下来的土壤随轨排以及切削刀具的行走被搅拌并携带至左侧与混凝土浆液混合,压缩空气可以进一步切削,提升混合效果。
[0068] 通过调节机械臂2,该地表土层施工设备可以有不同的切割姿态,土壤切割搅拌器1结构紧凑,体积小,运用小体积挖掘机或钻机就可以纵向切削开挖、能够适应水利堤坝及狭小空间的等厚墙体连续施工;能在净空较底或者附近有不规则地下建筑的环境中进行等厚墙体连续施工;该地表土层施工设备还能实现污染土原地原位修复,直接将用于改善土壤的药剂与土壤搅拌在一起,无需将污染土移到别处,对周围环境影响小。
[0069] 本申请第三方面提供了一种等厚墙体施工方法,基于第二方面所述地表土层施工设备,包括以下步骤:
[0070] A1、勘测场地,确定等厚墙体7深度、行走组件6行走路线、土壤切割搅拌器1的长度与切割方向、切割深度、切割刀头的类型和安装方向,选择注浆液;首先根据设计需要的施工范围平整场地,尤其是需要施工连续墙的区域以及行走组件6的行走路线需要重点平整;设计方案里面连续墙的深度已经是设计好的,根据实际情况确定采用的土壤切割搅拌器1的长度、以及切割土壤时土壤切割搅拌器1是倾斜状态或竖直状态,同时调整好相应的切削刀头15,包括每组切削刀头15的类型、数量、刀头的安装方向、安装位置等;行走路线就是沿着连续墙的铺设轨迹行走的路径,根据挖掘机或钻机的体积确定该路径;注浆液则是用来与土壤混合形成连续墙的材料,比如混凝土浆液。
[0071] A2、将土壤切割搅拌器1与机械臂2连接利用机械臂2调节土壤切割搅拌器1的空间姿态并将土壤切割搅拌器1抬升至悬空状态;检查空气压缩机与介质输送系统;如图3或图4所示,按照确定好的方案调整土壤切割搅拌器1的姿态并抬升至悬空状态,一般抬升至离地1米左右即可;检查空气压缩机与介质输送系统,确保后续的混凝土浆体输送以及压缩空气输送能正常进行。
[0072] A3、启动液压系统5,调节液压系统5流量,启动液压马达121;这里的启动液压系统5指的是开始为液压马达121提供液压,通过调节供给液压马达121的液压流量,可以控制轨链16的运行速度,轨链16运行速度以实际施工要求为准,能满足施工需求即可。
[0073] A4、降低土壤切割搅拌器1并逐渐插入土层;即缓缓将土壤切割搅拌器1插入土壤,开始切削土层。
[0074] A5、开启介质输送系统以向土壤中注入浆体,调节浆体流量;开启空气压缩机,调节压力;当介质出口17与气体喷射口20均移动到土中后,就可以开始注入混凝土浆体;同时调节压缩空气压力,利用压缩空气高速喷射对土壤以及混凝土浆体进行搅拌与混合。
[0075] A6、土壤切割搅拌器1降至指定切割深度后,调整切削刀头15切割角度、轨链16旋转速度、空气压缩机输出压力、浆体流量至正常范围;启动行走组件6,设置移动速度,按设计路线移动;前面都是向下切割的动作,当切割深度已经满足连续请施工的要求后,土壤切割搅拌器1不再向下移动,此时对各项参数进行调整,调整至正常状态后,启动行走组件6,带着土壤切割搅拌器1按设计路线开始移动,从而实现等厚墙体连续施工。
[0076] A7、行走组件6行走结束后,将土壤切割搅拌器1抬升至地面4以上,关闭空气压缩机、介质输送系统、液压马达121;抬升过程中,根据抬升速度调节介质输送系统的流量,以构成墙体7的浆体不会因产生负压而造成周边地基沉降为准。行走组件6行走结束指的是连续墙已经施工完毕,此时可以将土壤切割搅拌器1缓慢抬升最终离开地面4,空气压缩机与介质输送系统的关闭时机可灵活控制,以不影响连续墙体7施工质量为准;需要注意的是,抬升过程中要随时调整介质输送系统的流量,以保持尚未凝固的连续墙体7内部压力稳定,避免因内部产生负压造成周边地基塌陷,使周边地基保持稳定。
[0077] 另外,需要说明的是,在步骤A7中,可以通过机架14上安装的压力传感器可以实时监测地下压力,地下压力偏高,则减小介质输送流量;地下压力偏低,则增大介质输送流量,从而使得抬升土壤切割搅拌器1的过程中,地下压力保持稳定。
[0078] 该等厚墙体施工方法中,土壤切割搅拌器可以有不同的空间姿态,能够适应复杂、狭窄的施工环境;土壤切削、混凝土浆体输入、土壤与混凝土浆体的搅拌全程都是在地面以下自动进行,施工速度快,人员劳动量少,对周围地下建筑影响较小。
[0079] 对于利用本地表土层施工设备进行土壤原地原位修复的方案,为方便理解,首先来介绍一下相关的背景。
[0080] 我国境内土壤的污染情况日益严重,根据《2014年全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤污染物超标率为16.1%,污染类型以有机物和重金属为主。我国污染场地具有污染范围大、污染浓度高、污染物复杂等特点,因此对污染场地的修复势在必行。目前,我国污染土修复多采用原地异位修复,即将污染场地土壤开挖,运至专业修复设备中,添加固化剂并搅拌,固化后回填至原位置。这种施工方法成本高,效率低,不适用于面积大、污染深度深、地层坚硬的场地,且在无法排水的污染场地需要事先降水,施工复杂。
[0081] 本申请提供的地表土层施工设备,既可以切削搅拌土壤,又可以向土壤内输送调节土壤的固化剂以及其他药物,再加上气体喷射口20的设置,可以进一步搅拌土壤,让土壤与药剂充分混合,因此采用本申请提供的地表土层施工设备既可以实现土壤原位修复,具体过程如下:
[0082] 一种土壤原位修复方法,基于第二方面所述地表土层施工设备,包括以下步骤:
[0083] B1、勘测并平整场地,确定污染源类型、污染深度、行走组件6行走路线、土壤切割搅拌器1的长度与切割方向、切割深度、切割刀头的类型和安装方向,选择药剂;平整场地方便挖掘机或钻机行走,确定污染源与污染深度可以确定选择何种药剂进行治理,同时可确定切削土壤的深度,其余步骤的作用与等厚墙体施工方法类似,此处不再赘述。
[0084] B2、将土壤切割搅拌器1与机械臂2连接利用机械臂2调节土壤切割搅拌器1的空间姿态并将土壤切割搅拌器1抬升至悬空状态;检查空气压缩机与介质输送系统;悬空状态指的是土壤切割搅拌器1底端离地1米左右的状态,介质输送系统在这里是用来输送治理土壤污染的药剂用的,药剂优选混合成液体,方便输送,容易融入土壤。
[0085] B3、启动液压系统5,调节液压系统5流量,启动液压马达121;
[0086] B4、降低土壤切割搅拌器1并逐渐插入土层;
[0087] B5、开启介质输送系统以向土壤中注入药剂,调节药剂流量;开启空气压缩机,调节压力;药剂送入土中,轨链16与切削刀头15的移动会带动土壤移动,药剂与土壤的混合搅拌;空气压缩机提供的高压气体从气体喷射口20送出后,高速气流可以进一步提升土壤与要记得混合效果。
[0088] B6、土壤切割搅拌器1降至指定切割深度后,调整切削刀头15切割角度、轨链16旋转速度、空气压缩机输出压力、药剂流量至正常范围;启动行走组件6,设置移动速度,按设计路线移动;到这一步说明已经切削到设计的深度,该深度已经可以满足该区域土壤污染的治理需求,此时观察并调整相关的各项参数,准备开始水平移动;行走组件6按设计路线带动土壤切割搅拌器1移动,将途经的土壤切削并与药剂搅拌混合和,利用药剂反应实现污染土壤的治理;此处的行走路线与等厚墙体连续施工略有不同,等厚墙体连续施工一般是用连续墙围成一个闭合区域即可,因此绕行一圈就可以完成施工;污染土壤原位修复则需要在污染土壤所在区域内进行密集行走,比如以连续的S型路线行走;相邻两次切削路径间距不宜过大,以能够满足治理土壤污染为准。
[0089] B7、行走组件6行走结束后,将土壤切割搅拌器1抬升至地面4以上,关闭空气压缩机、介质输送系统、液压马达121。行走组件6新公祖结束,说明该区域的药剂投放量已经满足要求,无需继续施工;此时直接将土壤切割搅拌器1抬升至地面4以上,关闭空气压缩系统与介质输送系统;由于药剂与土壤混合后不会形成类似泥浆的结构,混合后土壤性质与原地的土壤性质相差不大,因此抬升过程不需要考虑地下压力是否稳定。
[0090] 该土壤原位修复方法可以实现30米以内的软土地基、吹填淤泥的固化稳定及环境岩土工程中的重金属污染场地原地原位固化稳定处理。且可原地修复,不会产生二次污染,无需处理后再填回原地,治理后土地可正常使用;全程实现智能化操作,人工劳作较少。
[0091] 需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0092] 以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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