CN103748287B - 用于从加压空气和稳固剂混合物中排出传输空气的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于当通过添加稳固剂稳定土体时从加压空气和稳固剂的混合物排放包含在稳固剂中的传输空气的方法。该方法中使用包括产生加压空气的部件(22)、稳固剂容器(21)、用于加压空气和稳固剂的混合物的供给管(26、30)的设备，用于将稳固剂混入土体中的设备。在加压空气输入土体前，用下述措施通过分开的排放管(31)排放转移稳固剂的加压空气：1)将稳固剂输送入存储空间(36)，其带有通入土地的稳固剂排放口(37)，2)调节设备内的压强水平，使存储空间(36)中的压强高于排放口(37)处由于土地导致的反压，于是稳固剂经过排放口(37)从存储空间(36)排出进入到土地中，至少一部分空气可控地从存储空间(30)的上部排放到排放管(31)。

Description

用于从加压空气和稳固剂混合物中排出传输空气的方法

技术领域

本发明涉及一种在通过添加稳固剂稳定土体时从加压空气和稳固剂混合物中排出包含在稳固剂中的传输空气的方法，在此方法中使用了一种包含用于产生加压空气的部件、稳固剂容器、用于加压空气和稳固剂的混合物的供给管的设备和一种用于将稳固剂混入土体的设备，在该方法中，在加压空气传送到土体之前，用作输送稳固剂的加压空气通过分开的排放管采用下述措施排出来：1)将稳固剂输入存储空间，存储空间带有通入土地的稳固剂排放口，和2)将设备内的压强水平调至使存储空间中的压强高于排放口处由于土地引起的反压，于是，稳固剂经过排放口从存储空间排出到土地中，并且至少一部分空气可控地从存储空间上部排放到排放管中。

背景技术

通常用于稳固的方法被划分为两种基本方法。在日本广泛使用的方法是稳固剂与水混合后供入到土地中，所述稳固剂主要是指水泥。稳固剂大量混合后以准备好加入到土地中的形式运送到施工现场。由于液体的供给可以被切断和启动，无需减缓空气供应，所以该系统使得稳固剂的剂量高度精确。供给单元也就是所谓的容纳有泵单元的非加压容器，因此技术简单。这种湿法的问题是它对外部故障的敏感性，即稳固剂的供给必须精确定时，这样混合和进料装置本身不会出现非常严重故障，使稳固剂的硬化不会造成装置内部堵塞。

另一种基本方法是北欧国家开发的方法，其中，稳固剂是以粉状形式运送到施工现场，其以加压形式输送到存储容器内，从存储容器以加压形式进一步进入供给容器。在存储容器和传输容器中的压强通常为1～2Bar，在供给容器内为6～8Bar。在这种方法中，稳固剂以干的形式供应并按一定剂量加入加压空气中，其优点是稳固剂运送的物流是不太严格的，只要稳固剂始终储存在工地存储容器内即可。稳固剂以粉状形式也可以保留可用状态较长时间，因此，突然的停工不会给进给装置带来问题。

在这两种方法中，稳固剂通过固定在转动管末端的搅拌头供应和混合入土地中。这些转动管中的数个可能连成一组，由此在一个工作阶段可以形成几个柱体。所述转动管可能是圆的或多边形的，通常是方形的，稳固剂在转动管内输送到土地里。

由于整根管及在其下端处的搅拌头转动，当其移动更深时，所需要的大部分旋转扭矩不是用于转动实际搅拌头和混合土壤。转动扭矩通常通过固定在管上端的传输链或齿轮传动装置传输到管上。

在所有的方法中，实际的柱体稳固单元是一个庞大而沉重的装置，其从一个工地到另一个工地的移动是缓慢而昂贵的。由于它的巨大，装置本身的投资成本也是昂贵的。

已知方法的优缺点：

湿法的优点是稳固剂的精确供给和对周围土壤的轻微干扰。缺点是对于待处理的土壤自然含水量很高(例如，斯堪的纳维亚的多数粘土)的地点而言所述方法不适用。在这些施工现场，柱体质量受到损害，这是因为稳固剂和水的预混混合物未能很好地混入土地，而趋向于渗透到表面，因此，在柱体中引起质量差异。从施工现场到稳固剂生产现场的距离和由此引起的物流问题以及稳固剂生产和供入土地之间的时间限制，这都不允许过程受到干扰或停顿，也都被认作为缺点。

干法的优点是稳固剂供给的更强独立性和在施工现场稳固剂的可储存性，它允许更灵活的工作方式。其缺点包括加压空气输送进入土地中，这会干扰周围的土壤和损害柱体的质量，并且由于不同层的土壤，一部分稳固剂通过压强排放通道从柱体中排出。有时灰尘也成为一个问题，尽管使用合适的工作方法几乎完全可以将之消除。周围土壤的干扰会影响柱体的承受力，并且取决于土壤的孔隙度，在柱体中稳固剂的量可在短距离内发生很大变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，通过它可以避免或至少显著减少上述已知方法的缺点。

通过根据本发明的方法可实现这个目的，其特征在权利要求1中披露。从属权利要求披露本发明的优选实施例。

附图说明

以下参照附图对本发明进行了说明，附图描绘了根据一种实施例的装置，通过该装置可实现根据本发明的方法。

图1示出了一种用于实施本发明方法的装置的透视图，该装置可以与图2所示的外部装置进行连接。

图2示出了整个设备，包括用于实施本发明所述方法的装置和服务于其应用的外部装置。

图3以部分剖视示出了实施本发明方法的装置的上部。

图4以与图3不同的剖视方向示出了装置的上部。

图5以部分剖视示出了装置的下部，其中不带搅拌叶片。

图6示出了该装置的竖直吊杆1的横截面。

图7示出了本发明的装置的下端，其中搅拌叶片3向内翻转，和

图8示出了装置的下端，其中搅拌叶片3径向向外翻转。

具体实施方式

图1为实施本发明方法的装置的整体结构。所述装置包括主体10和竖直吊杆1，所述主体和竖直吊杆的移动由四个转动的法兰辊11引导。辊11通过轴承安装在主体10上，至少一个辊设置有旋转马达，马达位于主体壳体内。辊11设有弹性涂层，如弹性体、橡胶或硅树脂，其同时形成了摩擦面，辊11成对压靠在竖直吊杆1上，由此竖直吊杆1可相对于主体10沿着一个方向或另一个方向移动。

竖直吊杆1在对应于其移动距离的部分处包含四根管，其中一根管形成稳固剂供给管30，两根管形成供给空气排放管31。第四根管形成用于液压管5的通道，所述液压管与竖直吊杆1的上端的歧管7和下端处的搅拌头2的旋转马达4相连。因此，竖直吊杆1在使用时是非旋转的，只有搅拌头2是转动的。

搅拌头2包括翻转的搅拌叶片3，当沿着一个方向转动时，由于泥土阻力的作用，搅拌叶片向内翻转。换向连接器3a如图7和图8所示。换向连接器3a的轴向相对于搅拌头2的旋转轴线倾斜。搅拌叶片3可以设计成这样一种方式，在向内翻转位置，它们形成围绕竖直吊杆的向下牵引螺纹。这样竖直吊杆容易穿过地表层推进到土地中而不会不必要地破坏地表层，在其中只留下小直径的孔。一旦搅拌叶片3已驱动到所需的深度或面对结实的土壤，搅拌头2的转动方向反向，例如，从逆时针到顺时针，于是土壤压强使搅拌叶片3张开，稳固剂的进给和混合以及竖直吊杆1的提升移动开始。

为调节搅拌横截面，搅拌叶片3的翻转角度可以设置成可调节的，例如，通过调节件限制翻转，或者混合叶片3可以用长度不同的搅拌叶片来代替。通过可调节的搅拌叶片3，可使得该装置迅速地制造具有所需直径的柱体。例如，目前最常见的直径为600、700或800毫米的柱体可使用同一套快速调节搅拌叶片来生产。直径为900、1000、1200毫米的柱体可以通过更换搅拌叶片来获得。采用依据本发明的方法，柱体的直径的上限是由土壤质量和施工现场的实际因素所决定，因此，直径为2000毫米的柱体很容易实现。采用翻转搅拌叶片，还消除了大直径叶片穿透地表层的问题。

主体10包括用于将斗式装载机17固定到吊杆18的固定部件12。带有辊11的主体10与所述辊11的旋转马达可以被指定为竖直吊杆1的传输装置，用附图标记10a表示。固定装置12可以是标准的适配器，传输装置10a通过该固定装置12被连接，代替斗式装载机17的铲斗。使得竖直吊杆1的传输装置10a和搅拌头2转动的液压马达4是由斗式装载机17的液压系统驱动的。

管盘保持器19固定到主体10并且包括：用于稳固剂传送软管26的管盘25；用于液压软管的管盘13；和水软管6，其中水由箱14通过泵15和软管16供给到水软管6。

稳固剂是从稳固剂容器21通过由压缩机22产生的加压空气供给。定量进给器23将稳固剂定量供到传送软管24，其经过管盘25中央轴中的输入端连接到缠绕在管盘25上的软管26。软管26的上端经流动弯头27连接到拉伐尔喷嘴29，拉伐尔喷嘴29又连接到实际的稳固剂供给管30，供给管30的下端对竖直吊杆1的下端处的存储空间36开口，存储空间36中有排放口37向外通入土地中。在稳固剂中包含的传输空气从存储空间36的上部通过排放管31被排放出来。在所示的情形中，排放的空气用旋风除尘器33进一步纯化，排放管31的上端通过开口32与旋风除尘器33连接。开口32连接导流器(未示出)来使气流进行旋转运动。空气可控制地从旋风除尘器33的上凸缘中心的开口34排出。在旋风除尘器33的旋转运动中，细微的稳固剂被分离并通过与旋风除尘器33的下端相连的管35排出回到排放管31，在排放管中排出的气流用喷射水进行洗涤(未示出)。洗涤泥浆回流到存储空间36。

供水管6与歧管7连接，水从歧管7通过管8经喷嘴9供应至文丘里型喷嘴，也就是所谓的拉伐尔喷嘴29。空气、稳固剂和水的混合物的流速在喷嘴29中被瞬间加速，于是水分散成薄雾，粉末状稳固剂粘附到薄雾，从而形成泥浆状物质而被引导至所述存储空间36。

调整该设备中的压强水平，使得存储空间36中的压强超过排放口37中由土壤导致的反压，于是，稳固剂经过排放口37从存储空间36排放到土地中，并且尽可能大量的空气可控地从存储空间36的上部排放到排放管31。因此，供给空气流的方向以急弯曲线从存储空间36上部中的向下指向供给流方向反向为向上的排放流，通过利用排放管31的横截面积，向上指向的流速降至低于向下指向的流速的一半，该排放管的横截面积是供给管30横截面积的至少两倍大小。

在使流向上反向之前，将供给空气的流向设置为相对于存储空间中的竖直轴线的旋转运动，由此通过离心力加强稳固剂和水与空气的分离。

从管31排放的排出空气量可通过例如节流来进行调整。通过对排出空气量的调节，设备的压强水平被调节，使得通过压强推动将稳固剂从存储空间36排放到土地中，即，调整后的压强高于在稳固剂排放点37处由土壤阻力产生的压强。

根据本发明的方法可提供优异质量的柱体，因为加压空气未被不必要地输送到土地内而干扰周围的土壤，稳固剂可以均匀地分配到柱体的横断面，由此，可以得到质量一致及承受力良好的柱体。

在上文中，结合柱体钻头说明了本发明的应用，但可以理解，本发明也可应用于不同类型的稳定装置，通过所述稳定装置，稳固剂被输送并混合入土地中。

Claims (6)

1.一种用于排放传输空气的方法，用于当通过添加稳固剂稳定土体时从加压空气和稳固剂的混合物排放包含在稳固剂中的传输空气，所述方法中使用包括用于产生加压空气的部件(22)、稳固剂容器(21)、用于加压空气和稳固剂的混合物的供给管(30)的设备，以及用于将稳固剂混入土体中的设备，在所述方法中，在加压空气输送入土体前，使用下述措施通过分开的排放管(31)排放用于传输稳固剂的加压空气：

1)将稳固剂输送入存储空间(36)，存储空间(36)带有通入土地的稳固剂排放口(37)，和

2)调节设备内的压强水平，使得存储空间(36)中的压强高于排放口(37)处由于土地导致的反压，于是稳固剂经过排放口(37)从存储空间(36)排出进入到土地中，并且至少一部分空气可控地从存储空间(36)的上部排放到排放管(31)，其特征在于，水被喷入供给管(30)，通过文丘里型喷嘴，瞬间加速空气、稳固剂和水的混合物的流速，以使水分散成薄雾，粉末状稳固剂粘附到薄雾，由此形成引入存储空间(36)的泥浆状的物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，供给的空气流动方向以急弯曲线从存储空间(36)的上部的向下指向的供给流反向成向上指向的排放流，通过利用排放管(31)的横截面积，向上指向的流速降至低于向下指向的流速的一半，该排放管的横截面积是供给管(30)的横截面积的至少两倍大小。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，排放流在排放管(31)中用喷射水进行清洗。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，排出的空气用位于排放管(31)的上端处的旋风除尘器(33)进行清洗，在旋风除尘器(33)处，细微的稳固剂从待排出的空气中分离，并且从旋风除尘器(33)的上凸缘的中心，空气被可控排出，由此调节设备的压强 水平。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法用于通过深稳固在土地中制造柱体。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在使流向上反向之前，将供给空气的流向设置成相对于存储空间中的竖直轴线的旋转运动，以通过离心力加强稳固剂和水与空气的分离。