一种浅层软弱地基原位碳化固化处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种浅层软弱地基原位碳化固化处理系统，属于土木工程地基加固领域。该处理系统包括履带式均混装置、固化剂供给装置、插板装置、压实密封装置、通气碳化装置；均混装置和插板装置均通过液压动力装置驱动，用活性氧化物和无水镁盐粉末作为固化剂，通过含水率传感器监测并实时调整固化剂含量，适应不同含水率软弱地基处理；用二氧化碳气体进行碳化，可在数小时内完成软弱地基加固；履带式均混装置、插板装置及安装在履带车上的固化剂供给装置和动力装置通过连有含水率传感器和电磁阀的控制操作装置进行同步作业。该处理系统及方法简捷可靠、施工安全高效、可适应复杂环境，实现了地基处理中固化剂的定量化和二氧化碳资源化利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土木工程地基处理领域，具体涉及一种浅层软弱地基原位碳化固化处理系统。
技术介绍
目前，常用地基处理方法包括强夯法、砂石粧法、振冲法、水泥/石灰粉煤灰搅拌粧法、注浆法、高压旋喷粧、预压法、夯实水泥/石灰土法、灰土挤密粧法、单液硅化法和换填法等，而软弱地基处理还包括堆载预压法、真空预压法及加筋法。而强夯法、振冲法施工噪声大；传统换填法工程量大、造价较高，易出现强度的不均匀分布；砂石粧、水泥/石灰土粧、注浆法、高压旋喷粧等粧基础加固法，处理周期长，所用固化材料主要为环境污染严重的水泥和石灰。据统计，全球波特兰水泥的年产量超过25亿吨，且逐年增长，生产所排放的二氧化碳占人为排放量的5~10%，而我国水泥量已超7亿吨，二氧化碳排放量约占人为排放量的18~22%，全球二氧化碳排放量的增加已给社会经济和人类生活带来了不可估量的诸多负面效应。为此，国内外科研者试图寻求新型的固化材料或环保型施工方法来减少二氧化碳的排放。在固化剂方面，法国的所瑞尔(Sorel)在1867年首先专利技术了 Sorel水泥；澳大利亚的Harrison在2001年专利技术了利用活性氧化镁和水泥混合而成的新型“绿色水泥”；英国剑桥大学的Al-Tabbaa提出了将活性氧化镁掺入水泥中并进行碳化来快速提高建筑砌块的强度。这些新型水泥理论上比生产传统水泥所消耗的燃料和排放的二氧化碳量要高。在地基处理方法上，专利技术人所在课题组提出了碳化搅拌粧和整体碳化加固软弱地基的方法，对土体碳化加固进行了基础性研宄，并申请了相关专利(如:一种土壤的碳化固化方法，申请号:ZL 201210097042.2 ;一种土壤的碳化固化方法及其装置，专利号:ZL 201010604013.1 ;一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法，专利号:ZL 201310122135.0 ;一种用于地基加固的处理系统及碳化成粧方法，申请号:2014102039788 ;一种软土地基的换填垫层碳化加固方法，申请号:2014102729571 )。这些方法的相似特点和有益效果是:均采用活性氧化物粉末(主要为活性氧化镁)作为土体固化剂，在高浓度和高压二氧化碳环境下，可在几十分钟或几个小时内完成碳化反应，所产生的镁化合物能迅速提高土体强度；相比水泥固化土，具有固化速度快、强度高、环境效益好等特点，符合土木工程绿色施工的发展趋势。但根据现有专利“一种土壤的碳化固化方法及其装置(专利号:ZL201010604013.1)”和“一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法(专利号:ZL201310122135.0)”所提出的方法，二氧化碳气体极易沿搅拌轴外泄，产生二次污染；若将带孔的通气管道直接插入活性氧化镁处理的粧土体中，虽提高了粧体强度，但费材、费时。一种用于地基加固的处理系统及碳化成粧方法(申请号:2014102039788) —定程度上解决了二氧化碳气体的外泄问题，但对二氧化碳泡沫发泡剂及其稳定时间的要求较高，额外增加了地基土的含水率和孔隙率，强度增加不甚明显，尤其对于高含水率的天然地基而言，加固效果更差。一种软土地基的换填垫层碳化加固方法(申请号:2014102729571)虽采用了不同粒径的混合料进行换填碳化，保证了地基处理的均匀性和地基强度的明显提高，但大面积的地基换填，增加了地基处理的工程量和成本，降低了施工效率。此外，已有研宄表明，土体初始含水率对碳化效果的影响较大，较高的含水率将减弱乃至阻滞二氧化碳气体的入渗和土体的碳化，因此合理的含水率范围对增强碳化加固的效果至关重要。立足于我国工程建设快速发展的现状和新型碳化加固地基方法的优势，结合目前碳化加固法所存在的不足和问题，亟待研发一项低碳经济、资源利用合理和施工高效的浅层软弱地基原位碳化固化处理系统及方法，在有效利用二氧化碳、省材、省时、高效施工方面及在解决高含水率地基碳化难方面具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简捷可靠、施工持续稳定、安全高效的软弱地基原位碳化固化处理系统及方法，可适应不同含水率等复杂地基环境，且根据实际含水率实现了地基处理中固化剂掺量的自动控制和二氧化碳资源化利用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是: 一种浅层软弱地基原位碳化固化处理系统，包括履带式均混装置和固化剂供给装置，所述履带式均混装置包括搅拌装置以及喷粉口，所述固化剂供给装置固化剂储存罐以及固化剂输送管道，所述喷粉口与该固化剂输送管道连通，其特征在于:所述搅拌装置包括第一搅拌装置和第二搅拌装置，所述第一搅拌装置和第二搅拌装置连接在一传力板上，所述第一搅拌装置具有第一搅拌深度，所述第二搅拌装置具有第二搅拌深度，在第一搅拌装置上设置第一喷粉口，在第二搅拌装置上设有第二喷粉口 ；在所述第一搅拌装置或第二搅拌装置上设有含水率传感器，在所述固化剂输送管道上设置有用于根据所述含水率传感器获取的含水率数据来调整固化剂输送量的调节阀；所述系统还包括插板装置、压实密封装置和通气碳化装置，所述插板装置包括插板框架以及设置在所述插板框架上用于插入排水板的滑动装置；所述压实密封装置包括压实装置和铺膜装置，铺膜装置通过连接杆与压实装置连接；所述通气碳化装置包括储气罐以及输气管，所述输气管输出端连接至所述排水板的端部。所述履带式均混装置还包括履带式搅拌机、控制集合器、控制操作系统、可动臂架以及液压动力装置；所述控制集合器、控制操作系统、可动臂架以及液压动力装置设置在履带式搅拌机上，在可动臂架的端头固定有第一液压杆，第一液压杆与所述传力板通过法兰盘连接，传力板底部固定有第二液压杆和第三液压杆，第二液压杆的端部安设所述第一搅拌装置，第三液压杆的端部安设所述第二搅拌装置；所述含水率传感器沿第二液压杆外侧附设于第一搅拌装置上或沿第三液压杆外侧附设于第二搅拌装置上，所述第一液压杆、第二液压杆和第三液压杆均通过液压管连接在所述液压动力装置上。所述固化剂供给装置包括履带车、气压动力装置、储气及干燥装置、第一粉剂储存罐、第二粉剂储存罐，所述气压动力装置、储气及干燥装置、第一粉剂储存罐和第二粉剂储存罐设置在履带车上；所述气压动力装置与储气及干燥装置通过通气管A连接，通气管A上设有第一压力控制阀，所述第一粉剂储存罐顶部与储气及干燥装置通过通气管B连接，通气管B上设有第二压力控制阀，所述第二粉剂储存罐顶部与储气及干燥装置通过通气管C连接，通气管C上设有第三压力控制阀；所述第一粉剂储存罐底部通过粉剂输送管A与合并接头的第一支端连接，粉剂输送管A上设有第一粉剂计量传感器；所述第二粉剂储存罐底部通过粉剂输送管B与合并接头的第二支端连接，粉剂输送管B上设有第二粉剂计量传感器；所述合并接头的并端通过粉剂输送管C与分流接头的总端连接；所述分流接头的第一支端与第一喷粉口通过粉剂输送管D连接，分流接头的第二支端与第二喷粉口通过粉剂输送管E连接； 所述插板框架包括插板框架顶梁、插板框架柱、插板框架底梁以及第五液压杆，所述滑动装置包括滑动架上梁、滑动柱、剪刀、第六液压杆、滑动架中梁、滑动架底梁和脱模板，所述插板框架顶梁的中侧部与第四液压杆活动连接，第四液压杆与可动臂架活动连接；所述插板框架顶梁和插板框架底梁均与插板框架柱固定连接，滑动架上梁、滑动架中梁和滑动架底梁均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅层软弱地基原位碳化固化处理系统，包括履带式均混装置和固化剂供给装置，所述履带式均混装置包括搅拌装置以及喷粉口，所述固化剂供给装置包括固化剂储存罐以及固化剂输送管道，所述喷粉口与该固化剂输送管道连通，其特征在于：所述搅拌装置包括第一搅拌装置（110）和第二搅拌装置（114），所述第一搅拌装置（110）连接和第二搅拌装置（114）连接在一传力板（108）上，所述第一搅拌装置（110）具有第一搅拌深度，所述第二搅拌装置（114）具有第二搅拌深度，在第一搅拌装置（110）上设有第一喷粉口（111），在第二搅拌装置（114）上设有第二喷粉口（115）；在所述第一搅拌装置（110）或第二搅拌装置（114）上设有含水率传感器（113），在所述固化剂输送管道上设置有用于根据所述含水率传感器（113）获取的含水率数据来调整固化剂输送量的调节阀；所述系统还包括插板装置、压实密封装置和通气碳化装置，所述插板装置包括插板框架以及设置在所述插板框架上用于插入排水板（129）的滑动装置；所述压实密封装置包括压实装置（301）和铺膜装置（304），铺膜装置（304）通过连接杆（303）与压实装置（301）连接；所述通气碳化装置包括储气罐（401）以及输气管（402），所述输气管（402）输出端连接至所述排水板（129）的端部。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡光华，刘松玉，杜延军，秦小青，曹菁菁，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32