一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备及其施工方法，包括钻杆组件、给药组件和加浆组件；钻杆组件包括钻杆、钻杆联动电机、钻杆升降立柱和钻杆支架，钻杆与钻杆联动电机一同安装于钻杆升降立柱上，并通过钻杆升降立柱上的卷扬驱动升降，钻杆升降立柱通过钻杆支架设置于设备基座上；钻杆采用空心钻杆，钻杆的内腔和给药组件的药剂输送管以及加浆组件的水泥浆输送管并联，依次向钻进的土壤内部加入水泥浆和修复药剂。本发明专利技术使用可精确定位的深层搅拌桩设备就地钻进切削污染土体，同时从钻杆前端将水泥浆和修复药剂依次注入污染土体，使之在搅拌过程中与污染的土体反复混合搅拌形成水泥药剂修复土体，最后达到污染土体原位修复的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备及其施工方法。
技术介绍
随着我国对于环境保护的越来越重视，尤其在“十三五”规划中土壤修复也列入至其中。现在土壤修复常用的技术措施是固化/稳定化处理的方式，其方法是指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来，或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。一般的土壤固化/稳定化处理需要将污染的土壤先挖掘出来，运输至固化/稳定化车间进行处理，不仅造价较高，而且工期较长，并且施工过程中的挖掘、填埋影响较大，需要专门的车间厂房进行土壤修复处理。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对一般土壤固化/稳定化工艺造价高、施工效率低、工序复杂等问题，提供一种工期短、费用低、效果好、施工机械简单、且对周边土壤影响较小的深层搅拌桩设备及其施工方法，实现土壤原位修复。本专利技术采用如下技术方案实现：一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，包括钻杆组件、给药组件和加浆组件；所述钻杆组件包括钻杆、钻杆联动电机、钻杆升降立柱和钻杆支架，所述钻杆与钻杆联动电机一同安装于钻杆升降立柱上，并通过钻杆升降立柱上的卷扬驱动升降，所述钻杆升降立柱通过钻杆支架设置于设备基座上；所述给药组件包括带有药剂计量泵的药剂收集桶以及和药剂计量泵连接的药剂输送管；所述加浆组件包括水泥浆收集池以及具备泵送功能的水泥浆输送管；所述钻杆采用空心钻杆，钻杆的内腔和药剂输送管以及水泥浆输送管并联，依次向钻进的土壤内部加入水泥浆和修复药剂。进一步的，所述钻杆支架通过移动组件设置在设备基座上；所述移动组件包括横向行程电机、传动轴、传动齿轮、行走齿条和导轨钢梁，所述横向行程电机固定在设备基座上，电机输出端通过传动轴与传动齿轮连接，所述传动齿轮与固定在导轨钢梁上的行走齿条啮合，所述导轨钢梁滑动装配在设备基座上，所述钻杆支架与导轨钢梁固定连接。进一步的，所述导轨钢梁在钻杆支架的前后两端设置两组，所述横向行程电机采用两组平行布置的双轴电机，分别通过两组传动轴、传动齿轮和行走齿条与导轨钢梁连接。进一步的，所述导轨钢梁通过若干滚轴与设备基座之间滑动装配。进一步的，所述设备基座上还设有用于定位钻杆组件的定位压板。本专利技术还公开了一种上述用于土壤修复的深层搅拌桩设备的施工方法，包括如下步骤：第一步、采用搅拌桩进行试搅试喷，根据试搅试喷的土壤治理情况确定水泥浆的水灰比及修复药剂参数配比；第二步、施工测量，确定搅拌点位置；第三步、搅拌桩设备就位，采用第一步中确定的水泥浆和修复药剂进行两搅两喷的钻孔搅拌，其中第一次钻孔搅拌至设定深度后，边向钻杆内喷水泥浆边提升钻杆，第二次钻孔搅拌至设定深度后，边向钻杆内喷修复药剂边提升钻杆；第四步、移动搅拌桩设备至下一搅拌点，重复第三步。具体的，所述第二步中，确定搅拌点位置时，每个搅拌点的桩位平面偏差不大于2cm，药剂扩散直径根据桩机钻杆直径大小确定，要求相邻钻孔位置的药剂扩散直径的边界保持50-100mm重叠，保障药剂充分在施工区扩散。具体的，所述第三步中，调整搅拌桩设备的钻杆垂直度偏差小于0.5％。具体的，所述第三步中，第二次钻孔至设定深度后，选用慢档提升钻杆，保证修复药剂和土壤搅拌均匀，要求钻杆每提升15mm时搅拌不超过1周，钻杆的提升速度每分钟不大于0.6m。具体的，所述第四步采用逐点移动钻孔搅拌或者奇偶交替移动钻孔搅拌的方式。本专利技术在土木工程中应用的水泥深层搅拌桩基础上进行创造性改进，通过在水泥深层搅拌桩的钻孔搅拌过程中按配比计量加入土壤修复的药剂，从而达到修复土壤的目的。配合科学的施工方法，使用可精确定位的深层搅拌桩的设备就地钻进切削污染土体，同时从钻杆前端将水泥浆和计量配备好的药剂依次注入污染土体，使之在搅拌过程中与污染的土体反复混合搅拌形成水泥药剂修复土体，可以实现深度达到10～20m、药剂的喷洒半径为0.5～1m的地底土壤原位修复。由上所述，本专利技术可通过现有的土木工程搅拌桩进行改进，机械结构简单、造价低廉，不需要将土壤进行挖埋施工，治理工期短，费用低，并且对周边的土壤影响小。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为实施例1中的深层搅拌桩设备连接给药组件状态下的主视图。图2为实施例1中的深层搅拌桩设备连接加浆组件状态下的侧视图。图3-1为实施例2中的搅拌点移动施工顺序一。图3-2为实施例2中的搅拌点移动施工顺序二。图中标号：1-钻杆，2-钻杆联动电机，3-钻杆升降立柱，4-钻杆支架，5-药剂计量泵，6-药剂收集桶，7-药剂输送管，8-水泥浆收集池，9-水泥浆输送管，10-横向行程电机，11-传动轴，12-传动齿轮，13-行走齿条，14-导轨钢梁，15-设备基座，16-滚轴，17-定位压板。具体实施方式实施例1参见图1和图2，图示中的深层搅拌桩设备为本专利技术中的优选实施方式，具体包括钻杆组件、给药组件和加浆组件三大部分。其中钻杆组件包括钻杆1、钻杆联动电机2、钻杆升降立柱3、钻杆支架4，钻杆1采用空心钻杆，钻杆的头端设置绞龙用于钻孔搅拌泥土，钻杆的尾端与钻杆联动电机2连接，并一同安装在钻杆升降立柱3上，钻杆升降立柱3竖直设置在钻杆支架4上，其上设有用于提升钻杆的卷扬机构，卷扬机构放松，钻杆在钻杆联动电机2的作用下自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高，在通过卷扬机构将钻杆连同钻杆联动电机一同提升，钻杆组件整体通过钻杆支架4设置在设备基座15上。本实施例的钻杆1采用空心钻杆，其顶部分别与加药组件和加浆组件通过管路对接。具体的，加药组件包括药剂计量泵5、药剂收集桶6和药剂输送管7，药剂计量泵5设置在药剂收集桶6内，通过药剂输送管7与钻杆对接，药剂计量泵5可控制药剂的泵送流量。加浆组件包括水泥浆收集池8和水泥浆输送管9，水泥浆输送管9两端将水泥浆收集池8和钻杆内腔连通，水泥浆输送管具备泵送功能，将水泥浆收集池内配比好的水泥浆泵送至钻杆内。水泥将输送管上设置普通的水泥浆输送泵即可，不需要对注入的水泥进行准确计量。药剂输送管7和水泥浆输送管9的出口端均固定设置在钻杆顶部，其出口与钻杆顶部内腔对接，并且随钻杆一同升降，解决钻杆和管道的旋转连接问题。本实施例中的钻杆组件通过直线移动组件设置在设备基座15上，该直线移动组件包括横向行程电机10、传动轴11、传动齿轮12、行走齿条13和导轨钢梁14，横向行程电机10固定安装在设备基座15上，电机输出端通过传动轴11与传动齿轮12连接，传动齿轮12与固定在导轨钢梁14上的行走齿条13啮合，导轨钢梁14滑动装配在设备基座15上，钻杆组件的钻杆支架4与导轨钢梁14固定连接。横向行程电机10通过传动轴11、传动齿轮12和行走齿轮13将旋转运动转换成导轨钢梁14的横向直线运动，实现钻杆组件的横向平移，用于连续移位钻孔搅拌。为了保证钻杆组件的平稳移动，在钻杆支架4的前后两端底部设置有两组导轨钢梁14，两组导轨钢梁14通过由若干滚轴16构成的滑动组件滑动装配在设备基座15上，同时采用两组双轴电机作为横向行程电机10，横向行程电机10的电机轴平行并且对称布置在钻杆升降架的两端，两组横向行程电机10分别通过两组传动轴、传动齿轮和行走齿条与两端的两组导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，其特征在于：包括钻杆组件、给药组件和加浆组件；所述钻杆组件包括钻杆、钻杆联动电机、钻杆升降立柱和钻杆支架，所述钻杆与钻杆联动电机一同安装于钻杆升降立柱上，并通过钻杆升降立柱上的卷扬驱动升降，所述钻杆升降立柱通过钻杆支架设置于设备基座上；所述给药组件包括带有药剂计量泵的药剂收集桶以及和药剂计量泵连接的药剂输送管；所述加浆组件包括水泥浆收集池以及具备泵送功能的水泥浆输送管；所述钻杆采用空心钻杆，钻杆的内腔和药剂输送管以及水泥浆输送管并联，依次向钻进的土壤内部加入水泥浆和修复药剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，其特征在于：包括钻杆组件、给药组件和加浆组件；所述钻杆组件包括钻杆、钻杆联动电机、钻杆升降立柱和钻杆支架，所述钻杆与钻杆联动电机一同安装于钻杆升降立柱上，并通过钻杆升降立柱上的卷扬驱动升降，所述钻杆升降立柱通过钻杆支架设置于设备基座上；所述给药组件包括带有药剂计量泵的药剂收集桶以及和药剂计量泵连接的药剂输送管；所述加浆组件包括水泥浆收集池以及具备泵送功能的水泥浆输送管；所述钻杆采用空心钻杆，钻杆的内腔和药剂输送管以及水泥浆输送管并联，依次向钻进的土壤内部加入水泥浆和修复药剂。2.根据权利要求1所述的一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，所述钻杆支架通过移动组件设置在设备基座上；所述移动组件包括横向行程电机、传动轴、传动齿轮、行走齿条和导轨钢梁，所述横向行程电机固定在设备基座上，电机输出端通过传动轴与传动齿轮连接，所述传动齿轮与固定在导轨钢梁上的行走齿条啮合，所述导轨钢梁滑动装配在设备基座上，所述钻杆支架与导轨钢梁固定连接。3.根据权利要求2所述的一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，所述导轨钢梁在钻杆支架的前后两端设置两组，所述横向行程电机采用两组平行布置的双轴电机，分别通过两组传动轴、传动齿轮和行走齿条与导轨钢梁连接。4.根据权利要求3所述的一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，所述导轨钢梁通过若干滚轴与设备基座之间滑动装配。5.根据权利要求2所述的一种用于土壤修复的深层搅拌桩设备，所述设备基座上...

【专利技术属性】
技术研发人员：易佑新，李娟，史学峰，李鹏，姜志平，刘晓月，韩凤，
申请(专利权)人：湖南凯天重金属污染治理工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43