[发明专利]软土地层就地固化剂配制供料设备及其固化工艺

权利要求书

1.软土地层就地固化剂配制供料设备，包括挖掘机(1)与固化剂制备设备(3)，其特征在于：所述挖掘机(1)与固化剂制备设备(3)之间设有输料管(2)，所述固化剂制备设备(3)上设有自动定量供料系统(4)，所述挖掘机(1)上设有斗臂(5)，所述斗臂(5)的末端连接有强力搅拌头(6)，所述固化剂制备设备(3)包括储料罐(17)、压力室(12)与空气压缩机(9)，所述空气压缩机(9)与压力室(12)之间连接有集气装置(10)，所述储料罐(17)与压力室(12)之间设有第二空气过滤器(14)，所述压力室(12)上设有助推阀(13)，所述储料罐(17)的下端设有环形进气口(16)，所述储料罐(17)与第二空气过滤器(14)之间设有进气阀(15)，所述进气阀(15)的两端分别与第二空气过滤器(14)、环形进气口(16)连通，所述储料罐(17)的上端设有进料口(19)与压力表(18)，所述储料罐(17)上设有阻旋式料位控制器(20)，所述储料罐(17)的下端设有出料口(21)，所述出料口(21)上连接有三通阀(22)。

2.根据权利要求1所述的软土地层就地固化剂配制供料设备及其固化工艺，其特征在于：所述强力搅拌头(6)包括两个液压马达(8)，所述液压马达(8)的输出端连接有滚轴，所述滚轴上连接有搅拌叶(23)，所述搅拌叶(23)为螺旋式叶片。

3.根据权利要求1所述的软土地层就地固化剂配制供料设备及其固化工艺，其特征在于：所述输料管(2)的一端与三通阀(22)连接，所述输料管(2)的另一端固定在斗臂(5)上并固定连接有固化剂输料喷嘴(7)。

4.根据权利要求1所述的软土地层就地固化剂配制供料设备及其固化工艺，其特征在于：所述集气装置(10)与压力室(12)之间设有第一空气过滤器(11)。

5.根据权利要求1-4所述的软土地层就地固化剂固化工艺，其特征在于，所述软土地层就地固化剂固化工艺包括如下步骤：

步骤一、清表：对处理区域先进行清除表面杂质等影响下沉搅拌的杂物，场地整平，施工前进行现场试搅，如遇搅拌头自身难以搅拌下沉土层，可以先对这部分土层先进行整体或局部翻挖，翻挖后大致整平后再进行固化施工，根据路面设计标高、路面厚度，路基厚度和现场建筑垃圾厚度，确定开挖清表标高；

步骤二、划分区块：将欲进行处理的区域进行放样划分区块，划分尺寸为5m×6m左右的处理区块，如遇断面变化较大的区域，处理区块可做相应调整，以方便施工；

步骤三、固化剂调配：(1)固化剂采用浆剂，根据处理段落的软土工程量计算固化剂用量，采用固化剂自动计量供料系统设置固化剂喷料速率，由于每个区域土体含水量差异较大，因此湿密度不同，施工之前对每个固化段落根据面积大小在不同区域取土体样本进行土体含水量以及湿密度检测，并依据检测结果动态调整固化剂的参量，单个区块固化剂掺量计算，根据5m×6m小区块计算土体的重量，试验段落区域经检测土体密度为1.8g/cm³，每个小区块的重量为5×6×2×1.8＝108t，常规软土固化剂参量为6％时，水泥掺量为108×4％＝4.32t，粉煤灰掺量为108×2％＝2.16t，水灰比为0.67，搅拌用水为0.67×(4.32+2.16)＝4.342t；则每30平方区块的用浆量总量为10.8t，针对6m×5m共30平方的区块，按照搅拌头的尺寸大小，划分为24个小区块，则每个小区块的用浆量为450kg,施工过程中当流量计显示小区块的用量达到450kg时，就可以结束该小区块的喷浆，但仍需继续搅拌，让该小区块的浆液与土体充分搅拌均匀，保证用浆量满足要求；(2)对于鱼塘淤泥质底层，根据试验取固化剂为10％，水泥掺量为108×6％＝6.48t，粉煤灰掺量为108×4％＝4.32t，水灰比为0.6，搅拌用水为0.6×(6.48+4.32)＝6.48t，则每30平方区块的用浆量总量为17.28t，针对6m×5m共30平方的区块，按照搅拌头的尺寸大小，划分为24个小区块，则每个小区块的用浆量为720kg,施工过程中当流量计显示小区块的用量达到720kg时，就可以结束该小区块的喷浆，但仍需继续搅拌，让该小区块的浆液与土体充分搅拌均匀，保证用浆量满足要求；

步骤四、强力搅拌设备就地搅拌：(1)采用适宜的强力搅拌头对原位土进行垂直上下搅拌，搅拌设备直插式对原位土进行搅拌；(2)搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂在搅拌头，并在强力搅拌头机械臂上标注刻度线，并搅拌头下降深度不少于设计底部以下20cm，以控制搅拌头进入土层深度，保证搅拌深度直至达到固化设计底部；为保证底部固化效果，在靠近底部0.5m范围内搅拌头升降速度适当放缓，控制在15s～20s/m，并保持搅拌头在底部停留时间控制在10s左右；(3)搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10～20s/m，则搅拌头单次提升作业时间为t＝h/v(h为固化深度)，固化剂的喷料速率通过后台自动控料系统控制在100-250Kg/min，每个小区块搅拌时间控制在3～4分钟，每个小区块上下搅拌各3次，前2次边喷浆边搅拌，第3次不喷浆只搅拌，每个小区块搅拌完成后再整体搅拌一次。通过后台自动供料系统自动打印出每次浆液输出用量，以指导施工过程实际喷撒浆液量，从而保证5m×6m区块内搅拌均匀，满足施工过程固化剂的参量以及均匀喷撒搅拌；(4)由于搅拌头单次作业可固化面积为165×87cm，同时保证每个区域不少于5cm的搭接宽度，因此搅拌打设点间距布设设置为150×83cm；

步骤五、预压和养护：区域打设完毕后，可在打设完毕的区域铺设铁板，作为打设下一区域挖机的支撑平台同时，同时对该区域进行预压，如果淤泥层比较厚，建议隔半天或一天进行预压，从实际施工来看，对于淤泥层比较深的处理后半天到一天后并铺设铁板后即可上329DL型挖机，对于淤泥层比较浅的地方处理后铺设铁板即可上329DL型挖机，目前大部分区域过2～3天后可直接行走挖机；

步骤六、场地整平：整个场地区域固化完毕后，浅层土强度初步提高后，利用挖掘机在场内行进场地平整及碾压(挖机碾压后表层土有点松散)，整个施工结束后可设置排水沟以及铺塑料薄膜进行固化后养护。