CN104563094B - 一种淤泥软基处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淤泥软基处理设备，其包括自航式输料罐车和自航式三维搅拌固化机，自航式输料罐车由第一平台、第一行走系统及用于存放和输送干粉形式的固化剂的储料罐组成，第一行走系统安装于第一平台的底部，储料罐安装于第一平台的顶部，储料罐以压缩空气为动力输出固化剂，自航式三维搅拌固化机由第二平台、第二行走系统及用于将固化剂喷出且将固化剂与淤泥充分混合搅拌的喷料搅拌机构组成，第二行走系统安装于第二平台的底部，喷料搅拌机构安装于第二平台的顶部，储料罐的出料口通过输料管与喷料搅拌机构连接为喷料搅拌机构提供固化剂；优点是能够直接在淤泥软基上进行施工作业的淤泥软基处理设备，其施工效率高，且固化软基的速度快。

Description

一种淤泥软基处理设备

技术领域

本发明涉及一种软基稳定处理技术，尤其是涉及一种淤泥软基处理设备，其适用于处理中浅层淤积泥土的固结施工，特别适用于在沉积的超软粘土地基上进行固结施工。

背景技术

随着我国沿海地区国民经济的快速发展，其生活建设用地需求量骤增，从而导致围垦面积不断扩大，但是，在围垦工程中会有大量的海涂淤泥存在，不仅危害着海洋生态环境，而且使围垦工程的基础稳定性存在安全隐患。同时，河道、航道疏浚工程中也会产生大量的废弃淤泥，绝大部分的疏浚淤泥是通过废弃于陆地抛填区或低洼地区进行处理，或设置堆场进行存放，不仅占用渔塘和耕地，而且形成的土地由于非常软弱而很难进行开发利用。

如何利用淤泥软基固化，提高其承载能力，或者将淤泥处理后作为围垦回填材料成为了目前淤泥处理的关键问题，现在一般采用的方法是利用砂垫层排水与真空预压相结合处理，深层采取塑料排水板处理，但这些处理方法也只是解决土体自身排水固结，一时也难以提高土体自身强度，而且成本比较昂贵，处理后承载能力仍难以满足施工机械设备施工能力的要求。

近年来，固化剂技术在路基、软基处理上得以应用，但由于淤泥软基机械设备无法行走，因此深厚淤泥层目前还没有施工作业机械设备，浅层也只是将淤泥挖出，陆上进行固化剂搅拌混和后，再进行回填，但处理量比较小，不仅效率低，而且成本高，且远距离大面积的吹填工程根本无法实施。因此，有必要研究一种能够直接在淤泥软基上进行固结剂搅拌施工的机械设备，这对促进淤泥固化的发展、推进社会经济繁荣有着重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够直接在淤泥软基上进行施工作业的淤泥软基处理设备，其施工效率高，且固化软基的速度快。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种淤泥软基处理设备，其特征在于包括自航式输料罐车和自航式三维搅拌固化机，所述的自航式输料罐车由第一平台、能够在淤泥上自由行走的第一行走系统及用于存放和输送干粉形式的固化剂的储料罐组成，所述的第一行走系统安装于所述的第一平台的底部，所述的储料罐安装于所述的第一平台的顶部，所述的储料罐以压缩空气为动力输出固化剂，所述的自航式三维搅拌固化机由第二平台、能够在淤泥上自由行走的第二行走系统及用于将固化剂喷出且将固化剂与淤泥充分混合搅拌的喷料搅拌机构组成，所述的第二行走系统安装于所述的第二平台的底部，所述的喷料搅拌机构安装于所述的第二平台的顶部，所述的储料罐的出料口通过输料管与所述的喷料搅拌机构连接为所述的喷料搅拌机构提供固化剂。

所述的第一行走系统包括第一液压行走马达和至少两个第一螺旋滚筒推进器，所述的第一螺旋滚筒推进器通过轴承安装于所述的第一平台的底部上，所述的第一液压行走马达提供动力给所述的第一螺旋滚筒推进器；在此，由第一液压行走马达驱动具有浮力的第一螺旋滚筒推进器可在淤泥面上实现自由前进与后退。

所述的储料罐连接有空气压缩机，所述的空气压缩机输出压缩空气给所述的储料罐作为所述的储料罐输出固化剂的动力；在此，利用压缩空气来输送固化剂，不仅方便，而且辅助设备少，在实际设计时也可采用其他能够使储料罐中的固化剂输出的设备。

所述的第一平台的尾部可收放的连接有能够使所述的自航式输料罐车在水中自由行走的第一螺旋桨推进器，所述的第一螺旋桨推进器的工作过程由液压动力完成；在此，通过设置第一螺旋桨推进器，并由液压动力来完成第一螺旋桨推进器的前进与后退，使得自航式输料罐车能够在水中自由行走。

所述的第二行走系统包括第二液压行走马达和至少两个第二螺旋滚筒推进器，所述的第二螺旋滚筒推进器通过轴承安装于所述的第二平台的底部上，所述的第二液压行走马达提供动力给所述的第二螺旋滚筒推进器；在此，由第二液压行走马达驱动具有浮力的第二螺旋滚筒推进器可在淤泥面上实现自由前进与后退。

所述的喷料搅拌机构包括控制台、设置于所述的控制台上的机械臂及设置于所述的机械臂的末端的三维强力搅拌头，所述的控制台安装于所述的第二平台的顶部上，所述的输料管的出料端与所述的三维强力搅拌头的进料口连接；在此，采用三维强力搅拌头可在空间上呈球形转动，从而可在三维空间内实现固化剂与淤泥的搅拌和混合，且混合更加均匀。

所述的控制台内设置有控制器，所述的机械臂的动作由所述的控制器控制，所述的三维强力搅拌头在三维空间中的旋转由所述的控制器控制。

所述的输料管上设置有手动阀门、流量计和流速仪，所述的手动阀门位于所述的流量计和所述的流速仪的上游，所述的流量计和所述的流速仪分别与所述的控制器连接；在此，通过在输料管上设置流量计和流速仪可实时测得输送的固化剂的流量和流速，控制器根据固化剂的流量和流速及淤泥的情况可确定是否需要调整流量，固化剂流量的调整可通过操作手动阀门来实现。

所述的第二平台的尾部可收放的连接有能够使所述的自航式三维搅拌固化机在水中自由行走的第二螺旋桨推进器，所述的第二螺旋桨推进器的工作过程由液压动力完成；在此，通过设置第二螺旋桨推进器，并由液压动力来完成第二螺旋桨推进器的前进与后退，使得自航式三维搅拌固化机能够在水中自由行走。

所述的第一螺旋桨推进器和所述的第二螺旋桨推进器采用相同结构的螺旋桨推进器，其由具有双桨叶的折叠式螺旋桨和尾轴组成，所述的尾轴呈L型结构包括相连接的长轴和短轴，所述的短轴的另一端与所述的折叠式螺旋桨连接，所述的长轴的另一端通过轴承与所述的第一平台或所述的第二平台的尾部连接，所述的长轴的另一端与液压动力源连接，所述的长轴采用两段式可折叠结构；在此，将螺旋桨推进器的尾轴的长轴设计成两段式可折叠结构，且两片桨叶也可折叠，这样如需在水中行走，则打开尾轴，使螺旋桨推进器正常工作，如需在淤泥面上行走，则可以折叠尾轴，使螺旋桨推进器收起，减少淤泥面上工作时螺旋桨推进器带来的阻力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该淤泥软基处理设备工作时储料罐中的固化剂在压缩空气的作用下从储料罐的出料口输出，从储料罐的出料口输出的固化剂通过输料管输送给喷料搅拌机构，喷料搅拌机构将固化剂喷向淤泥，且在喷料搅拌机构中的三维强力搅拌头的作用下将固化剂与淤泥充分混合搅拌，实现淤泥软基的固化处理，而在淤泥中行走则靠第一行走系统和第二行走系统来完成，该设备能够直接在淤泥软基上进行施工作业，而且能够实现在淤泥中直接添加干粉形式的固化剂的同时完成搅拌工作，施工效率高，固化软基的速度快；此外，由于储料罐的出料口是通过输料管与喷料搅拌机构连接的，且储料罐中的固化剂的输送依靠空气压缩机输出的压缩空气来实现，因此在空气压缩机输出的压缩空气的压力作用下，能够实现固化剂的远距离输送。

附图说明

图1为本发明的淤泥软基处理设备的结构示意图；

图2为连接在一起的两个螺旋滚筒推进器的结构示意图；

图3a为ALLUPM强力搅拌头的结构示意图一；

图3b为ALLUPM强力搅拌头的结构示意图二；

图4a为螺旋桨推进器中的尾轴的长轴的结构示意图；

图4b为螺旋桨推进器中的具有双桨叶的折叠式螺旋桨的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的一种淤泥软基处理设备，如图1和图2所示，其包括自航式输料罐车和自航式三维搅拌固化机；自航式输料罐车由第一平台1、能够在淤泥上自由行走的第一行走系统2及用于存放和输送干粉形式的固化剂的储料罐3组成，第一行走系统2安装于第一平台1的底部，储料罐3安装于第一平台1的顶部，第一平台1的底部可收放的连接有能够使自航式输料罐车在水中自由行走的第一螺旋桨推进器4，第一螺旋桨推进器4的工作过程由液压动力完成，第一行走系统2包括第一液压行走马达（图中未示出）和两个第一螺旋滚筒推进器21，第一螺旋滚筒推进器21通过轴承22安装于第一平台1的底部上，第一液压行走马达的转轴分别与两个第一螺旋滚筒推进器21的推进轴连接，第一液压行走马达提供动力给第一螺旋滚筒推进器21，储料罐3以压缩空气为动力输出固化剂，即储料罐3连接有空气压缩机（图中未示出），空气压缩机输出压缩空气给储料罐3作为储料罐3输出固化剂的动力；自航式三维搅拌固化机由第二平台5、能够在淤泥上自由行走的第二行走系统6及用于将固化剂喷出且将固化剂与淤泥充分混合搅拌的喷料搅拌机构7组成，第二行走系统6安装于第二平台5的底部，喷料搅拌机构7安装于第二平台5的顶部，第二平台5的底部可收放的连接有能够使自航式三维搅拌固化机在水中自由行走的第二螺旋桨推进器8，第二螺旋桨推进器8的工作过程由液压动力完成，第二行走系统6包括第二液压行走马达（图中未示出）和两个第二螺旋滚筒推进器61，第二螺旋滚筒推进器61通过轴承62安装于第二平台5的底部上，第二液压行走马达的转轴分别与两个第二螺旋滚筒推进器61的推进轴连接，第二液压行走马达提供动力给第二螺旋滚筒推进器61，储料罐3的出料口通过输料管9与喷料搅拌机构7连接为喷料搅拌机构7提供固化剂。

在本实施例中，喷料搅拌机构7包括控制台71、设置于控制台71上的机械臂72及设置于机械臂72的末端的三维强力搅拌头73，控制台71安装于第二平台5的顶部上，控制台71内设置有控制器（图中未示出），机械臂72的动作由控制器控制，三维强力搅拌头73在三维空间中的旋转由控制器控制，输料管9的进料端与储料罐3的出料口连接，输料管9的出料端与三维强力搅拌头73的进料口连接。在此，机械臂72由三节臂杆连接而成，在控制器的控制下机械臂72能够实现360度旋转和上下移动；三维强力搅拌头73直接采用现有的国外生产的ALLUPM强力搅拌头，如图3a和图3b所示。实际上，喷料搅拌机构7可由现有的挖土机等改进得到，即用三维强力搅拌头替换挖斗。

在本实施例中，可在输料管9上设置手动阀门91、流量计92和流速仪93，手动阀门91位于流量计92和流速仪93的上游，流量计92和流速仪93分别与控制器连接，流量计92和流速仪93可实时测得输送的固化剂的流量和流速，一方面，控制器根据固化剂的流量和流速及淤泥的情况可确定是否需要调整流量，固化剂流量的调整可通过操作手动阀门91来实现；另一方面，根据流量计92和流速仪93收集的固化剂的掺入量信息，辅助操作员对喷料搅拌机构7的操作，实现固化施工精确可控。

在本实施例中，第一螺旋桨推进器4和第二螺旋桨推进器8可均采用现有的螺旋桨推进器，它们各自通过一个液压马达驱动实现前进与后退，液压马达的转轴与螺旋桨推进器的推进轴连接；为实现第一螺旋桨推进器4能够收放，以减少阻力，可采用现有的收放控制机构来控制第一螺旋桨推进器4的收与放，同样为实现第二螺旋桨推进器8能够收放，以减少阻力，可采用相同的收放控制机构来控制第二螺旋桨推进器8的收与放。第一螺旋桨推进器4和第二螺旋桨推进器8也可采用自行设计的结构，如第一螺旋桨推进器4和第二螺旋桨推进器8均采用以下结构，即由具有双桨叶的折叠式螺旋桨41和尾轴42组成，尾轴42呈L型结构包括相连接的长轴43和短轴44，短轴44的另一端与折叠式螺旋桨41连接，长轴43的另一端通过轴承与第一平台1或第二平台5的尾部连接，长轴43的另一端与液压动力源连接，液压动力源可采用液压马达，长轴43采用常见的两段式可折叠结构，如图4a中给出的结构，即长轴43由两段组成，两段相连接的端头分别设置有至少一个螺孔431，利用螺栓通过螺孔431连接两段，可以方便地进行折叠。在此，具有双桨叶的折叠式螺旋桨41可直接采用申请号为201410127018.8的中国发明专利申请中公开的折叠式螺旋桨，如图4b所示，该折叠式螺旋桨上设置的电机轴安装孔与短轴44的另一端固定连接。

在本实施例中，第一螺旋滚筒推进器21和第二螺旋滚筒推进器61均采用专利号为201120203592.9的实用新型专利中公开的螺旋滚筒推进器，即其采用圆柱形滚筒结构，滚筒外围为旋转的叶片，叶片采用反旋转阿基米德螺线，两个滚筒的旋转叶片相反布置，推进器由液压动力带动；其自身的滚筒浮体结构，为该淤泥软基处理设备提供了浮力，可降低与淤泥面的接地比压，反旋转阿基米德螺线结构可降低与淤泥的粘结力，且增大推进器驱动推力，从而提高该淤泥软基处理设备的抗滑转性能。

在本实施例中，所采用的固化剂可采用现有的用于软基固化的固化剂。

施工前，将所需掺加的固化剂原材料加入储料罐中，根据淤泥软基处理所需要达到的效果确定掺加固化剂的传输速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间内喷入量，在输料管上安装电子流量计与流速仪，通过屏蔽线连接到控制器，控制器通过收集的数据辅助驾驶员对喷料搅拌系统插入搅拌的操作；施工时，控制器控制机械臂360度旋转与上下移动，同时控制器控制三维强力搅拌头进行固化剂与淤泥的搅拌混合。

Claims (10)

1.一种淤泥软基处理设备，其特征在于包括自航式输料罐车和自航式三维搅拌固化机，所述的自航式输料罐车由第一平台、能够在淤泥上自由行走的第一行走系统及用于存放和输送干粉形式的固化剂的储料罐组成，所述的第一行走系统安装于所述的第一平台的底部，所述的储料罐安装于所述的第一平台的顶部，所述的储料罐以压缩空气为动力输出固化剂，所述的自航式三维搅拌固化机由第二平台、能够在淤泥上自由行走的第二行走系统及用于将固化剂喷出且将固化剂与淤泥充分混合搅拌的喷料搅拌机构组成，所述的第二行走系统安装于所述的第二平台的底部，所述的喷料搅拌机构安装于所述的第二平台的顶部，所述的储料罐的出料口通过输料管与所述的喷料搅拌机构连接为所述的喷料搅拌机构提供固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的第一行走系统包括第一液压行走马达和至少两个第一螺旋滚筒推进器，所述的第一螺旋滚筒推进器通过轴承安装于所述的第一平台的底部上，所述的第一液压行走马达提供动力给所述的第一螺旋滚筒推进器。

3.根据权利要求1或2所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的储料罐连接有空气压缩机，所述的空气压缩机输出压缩空气给所述的储料罐作为所述的储料罐输出固化剂的动力。

4.根据权利要求3所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的第一平台的尾部可收放的连接有能够使所述的自航式输料罐车在水中自由行走的第一螺旋桨推进器，所述的第一螺旋桨推进器的工作过程由液压动力完成。

5.根据权利要求4所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的第二行走系统包括第二液压行走马达和至少两个第二螺旋滚筒推进器，所述的第二螺旋滚筒推进器通过轴承安装于所述的第二平台的底部上，所述的第二液压行走马达提供动力给所述的第二螺旋滚筒推进器。

6.根据权利要求5所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的喷料搅拌机构包括控制台、设置于所述的控制台上的机械臂及设置于所述的机械臂的末端的三维强力搅拌头，所述的控制台安装于所述的第二平台的顶部上，所述的输料管的出料端与所述的三维强力搅拌头的进料口连接。

7.根据权利要求6所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的控制台内设置有控制器，所述的机械臂的动作由所述的控制器控制，所述的三维强力搅拌头在三维空间中的旋转由所述的控制器控制。

8.根据权利要求7所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的输料管上设置有手动阀门、流量计和流速仪，所述的手动阀门位于所述的流量计和所述的流速仪的上游，所述的流量计和所述的流速仪分别与所述的控制器连接。

9.根据权利要求8所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的第二平台的尾部可收放的连接有能够使所述的自航式三维搅拌固化机在水中自由行走的第二螺旋桨推进器，所述的第二螺旋桨推进器的工作过程由液压动力完成。

10.根据权利要求9所述的一种淤泥软基处理设备，其特征在于所述的第一螺旋桨推进器和所述的第二螺旋桨推进器采用相同结构的螺旋桨推进器，其由具有双桨叶的折叠式螺旋桨和尾轴组成，所述的尾轴呈L型结构包括相连接的长轴和短轴，所述的短轴的另一端与所述的折叠式螺旋桨连接，所述的长轴的另一端通过轴承与所述的第一平台或所述的第二平台的尾部连接，所述的长轴的另一端与液压动力源连接，所述的长轴采用两段式可折叠结构。