CN107476297B - 一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置及其成桩操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置及其成桩操作方法，包括粉体储料桶(1)、粉体发射罐(5)、气动系统以及粉喷施工设备钻头，所述粉体储料桶(1)用于存储水泥粉料；所述粉体发射罐(5)将来自所述粉体发射罐(5)的水泥粉料通过气动系统输送至粉喷施工设备钻头；所述气动系统为所述粉体发射罐(5)中水泥粉料末提供输出动力，和/或用于清洗所述粉体发射罐(5)，和/或为所述粉体发射罐(5)已经输出的水泥粉料增压；所述粉喷施工设备钻头在软地基中通过喷粉成桩，当所述粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起至粉喷施工设备钻头再次下降的间隔期间，所述粉体储料桶(1)给所述粉体发射罐(5)补给水泥粉料。

Description

一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置及其成桩操作方法
技术领域
本发明涉及一种软土地基处理技术，尤其是涉及一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置及其成桩操作方法。
背景技术
我国普遍分布软土地基面积较广，且特别是沿海江河流域地区地下含水量较高并饱和，一般都需要粉喷桩的施工工艺来改善地基强度，但目前建筑工程粉喷桩施工市场上的粉体发射系统都是采用纯人工手动凭经验操作，因操作工的技术熟练度的局限，造成了整个桩体水泥掺入量喷射不均匀，导致桩体质量难以保证，又因是纯人工输送施工粉体原料，浪费了大量人工，喷射和废气排放时产生了大量的粉尘和噪音，造成了环境二次污染。
但是现有技术中存在以下技术缺陷：
(1)现有技术中集料罐直接设置于输料罐上方，需要增加集料罐的支架高度或导致输料罐的负载过大，造成成本增加或设备的安全性降低。
(2)现有技术中的粉喷施工设备钻头无法实现连续工作，需要等待输料罐补完料后，粉喷施工设备钻头才能继续进行工作。
发明内容
本发明设计了一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置及其成桩操作方法，其解决的技术问题是：
(1)现有技术中集料罐直接设置于输料罐上方，需要增加集料罐的支架高度或导致输料罐的负载过大，造成成本增加或设备的安全性降低。
(2)现有技术中的粉喷施工设备钻头无法实现连续工作，需要等待输料罐补完料后，粉喷施工设备钻头才能继续进行工作。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，包括粉体储料桶(1)、粉体发射罐(5)、气动系统以及粉喷施工设备钻头；
所述粉体储料桶(1)用于存储水泥粉料；
所述粉体发射罐(5)将来自所述粉体发射罐(5)的水泥粉料通过气动系统输送至粉喷施工设备钻头；
所述气动系统为所述粉体发射罐(5)中水泥粉料末提供输出动力，和/或用于清洗所述粉体发射罐(5)，和/或为所述粉体发射罐(5)已经输出的水泥粉料增压；
所述粉喷施工设备钻头在软地基中通过喷粉成桩；
当所述粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起至粉喷施工设备钻头再次下降的间隔期间，所述粉体储料桶(1)给所述粉体发射罐(5)补给水泥粉料。
进一步，所述粉喷施工设备钻头上设有一传感器，当传感器探测到所述粉喷施工设备钻头由下变为向上运动时，粉体储料桶(1)向粉体发射罐(5)补料；当传感器探测到所述粉喷施工设备钻头由向上变为向下运动时，所述粉体发射罐(5)向所述粉喷施工设备钻头输送水泥粉料。上述传感器可以实现整个补料和送料的自动化和无间断式送料，粉喷施工设备钻头无需停止工作等待补料。
进一步，所述粉体储料桶(1)的送料端高度位置低于所述粉体发射罐(5)的进料端，低位的送料端与高位的进料端通过第二螺杆粉料输送器(13)进行送料。
进一步，所述粉体发射罐(5)的进料端设有进料开关(3)，所述粉体发射罐(5)的出料端与所述粉喷施工设备钻头之间依次设有第一螺杆粉料输送器(10)、出料阀门(21)以及出粉管道(22)。
进一步，所述粉体发射罐(5)还设有水泥粉体的重量记数器和/或压力表(15)。
进一步，所述第一螺杆粉料输送器(10)的送料速度可为调节的，其送料速度与所述粉喷施工设备钻头的转速成正比。
进一步，气动系统包括空气压缩机(12)、储气罐(8)、空气干燥器(25)、进气阀门(18)、主进气管道(19)、空气冲击波冲洗及增压阀门(20)、第一分支管道以及第二分支管道，主进气管道(19)一端通过空气干燥器(25)与储气罐(8)连接，主进气管道(19)另一端与第一分支管道一端以及第二分支管道一端组成三通结构，第一分支管道另一端与所述粉体发射罐(5)连通，第二分支管道另一端与出粉管道(22)连通，第一分支管道上设有进气阀门(18)，第二分支管道上设有空气冲击波冲洗及增压阀门(20)；所述空气压缩机(12)为储气罐(8)提供高压气体。
进一步，还包括废气处理系统，包括废气排放阀(6)、废气排放管(7)、废气粉尘噪音过滤器(9)以及净化空气排放口(11)，废气排放管(7)一端与所述粉体发射罐(5)连通，废气排放管(7)另一端与废气粉尘噪音过滤器(9)的输入端连接，废气排放管(7)上设有所述废气排放阀(6)，废气粉尘噪音过滤器(9)输出端设有所述净化空气排放口(11)。
进一步，所述进料开关(3)、所述废气排放阀(6)、所述进气阀门(18)、所述空气冲击波冲洗及增压阀门(20)以及出料阀门(21)都是电磁气动阀，电磁气动阀信号指令接收箱(23)与上述各个电磁气动阀信号连接，电磁气动阀信号指令接收箱(23)通过电磁信号输送线(24)与电磁气动阀信号指令发射箱连接，电磁气动阀信号指令发射箱通过控制面板控制上述各个电磁气动阀。
进一步，所述粉喷施工设备钻头上粉喷口位于钻头叶片的叶缘部位。
本发明软地基处理的粉体搅拌桩施工装置的成桩操作方法，包括以下步骤：
步骤1、开启粉体发射罐(5)的进料开关(3)，粉体储料桶(1)给粉体发射罐(5)补充水泥粉料；
步骤2、粉体发射罐(5)中水泥粉料份量达到预设值时，关闭粉体发射罐(5)的进料开关(3)；
步骤3、开启粉体发射罐(5)的出料阀门(21)，启动气动系统第一输气通道提供的高压气体使得粉体发射罐(5)中的水泥粉料进入粉喷施工设备钻头，粉喷施工设备钻头旋转工作将水泥粉料喷射形成水泥桩；
步骤4、当粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起时，关闭所述气动系统和粉体发射罐(5)的出料阀门(21)，重复步骤1-2；当粉喷施工设备钻头再次下降工作时，重复步骤3。
进一步，在步骤1之前或步骤4完成后重复步骤1之前，还存在粉体发射罐(5)清洗程序：
启动气动系统第二输气通道提供的高压气体从粉体发射罐(5)的出口端进入清洗粉体发射罐(5)的出料阀门(21)，和/或第一螺杆粉料输送器(10)，和/或清洗粉体发射罐(5)与粉喷施工设备钻头之间的出粉管道(22)。
进一步，在步骤3与步骤4之间还存在废气排出程序：确定粉体发射罐(5)的进料开关(3)和出料阀门(21)关闭，然后打开废气排放管(7)上面的废气排放阀(6)，把粉体发射罐(5)罐中施工剩余废气和多余粉尘排放至废气粉尘噪音过滤器(9)里面，从而达到杜绝废气粉尘噪音的对空排放的污染。
进一步，所述步骤3中还包括一增压程序：当粉喷施工设备钻头喷粉能力下降时，将气动系统第一输气通道的送料和气动系统第二输气通道对出粉管道(22)的冲刷进行间隔切换，利用空气冲击波来达到顺利喷粉，杜绝堵管的发生。
该软地基处理的粉体搅拌桩施工装置及其成桩操作方法具有以下有益效果：
(1)本发明中气动系统不仅仅可以实现送料的功能，而且还可以起到清洗和增压的功能，确保了成桩的正常进行和成桩质量。
(2)本发明通过在粉体储料桶与粉体发射罐之间设置螺杆粉料输送器，避免了需要将粉体储料桶设置在粉体发射罐上方，减少的设备的负担和制作成本，并且也减少了事故的发送。
(3)本发明利用利用粉喷施工设备钻头上提对桩体搅拌的时间对粉体发射罐进行下一根桩施工的提前加料，两个过程可同步进行，因而节约了加料时间，增加了工作效率。
(4)本发明由于设置了废气处理系统，可以实现环保施工，杜绝了废气、粉尘以及噪音对环境的直接污染，并且优质的气体通过净化空气排放口排放。
(5)本发明实现自动控制，节约了人工、降低了人工成本，传统粉体发射系统需要三个人工，本系统可达到一人可操作。
(6)本发明中利用可调节出粉量大小的螺杆粉料输送器对施工桩体进行每米的粉体喷入量精确控制，钻头设备钻进速度和喷粉量形成正比，满足设计喷入量要求。
(7)本发明中粉喷施工设备钻头的出粉口采用叶缘喷粉，在施工钻头叶片边缘部分把出粉口往外延长，增加喷粉的均匀持续性。
附图说明
图1：本发明软地基处理的粉体搅拌桩施工装置的结构示意图。
附图标记说明：
1—粉体储料桶；2—进料口；3—进料开关；4—第一重量记数器；5—粉体发射罐；6—废气排放阀；7—废气排放管；8—储气罐；9—废气粉尘噪音过滤器；10—第一螺杆粉料输送器；11—净化空气排放口；12—空气压缩机；13—第二螺旋粉料输送器；14—粉体发射罐支架；15—压力表；16—第二重量记数器；17—粉体发射罐进气管；18—进气阀门；19—主进气管道；20—空气冲击波冲洗及增压阀门；21—出料阀门；22—出粉管道；23—电磁气动阀信号指令接收箱；24—电磁信号输送线；25—空气干燥器。
具体实施方式
下面结合图1，对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，包括粉体储料桶1、粉体发射罐5、气动系统以及粉喷施工设备钻头。其中，粉体储料桶1用于存储水泥粉料；粉体发射罐5将来自粉体发射罐5的水泥粉料通过气动系统输送至粉喷施工设备钻头；气动系统为粉体发射罐5中水泥粉料末提供输出动力，和/或用于清洗粉体发射罐5，和/或为粉体发射罐5已经输出的水泥粉料增压；粉喷施工设备钻头在软地基中通过喷粉成桩。当粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起至粉喷施工设备钻头再次下降的间隔期间，粉体储料桶1给粉体发射罐5补给水泥粉料。
粉体储料桶1的送料端高度位置低于粉体发射罐5的进料端，低位的送料端与高位的进料端通过第二螺杆粉料输送器13进行送料。
粉体发射罐5的通过粉体发射罐支架14进行支撑。粉体发射罐5的进料端设有进料开关3，粉体发射罐5的出料端与粉喷施工设备钻头之间依次设有第一螺杆粉料输送器10、出料阀门21以及出粉管道22。粉体发射罐5还设有水泥粉料的重量记数器和压力表15。第一螺杆粉料输送器10的送料速度可为调节的，其送料速度与粉喷施工设备钻头的转速成正比。
气动系统包括空气压缩机12、储气罐8、进气阀门18、主进气管道19、空气冲击波冲洗及增压阀门20、第一分支管道以及第二分支管道，主进气管道19一端通过空气干燥器25与储气罐8连接，主进气管道19另一端与第一分支管道一端以及第二分支管道一端组成三通结构，第一分支管道另一端与粉体发射罐5连通，第二分支管道另一端与出粉管道22连通，第一分支管道上设有进气阀门18，第二分支管道上设有空气冲击波冲洗及增压阀门20；空气压缩机12为储气罐8提供高压气体。空气压缩机12为静音环保空气压缩机，启动静音环保空气压缩机对粉体发射罐5进行空气加压、根据要处理的地质情况加压到0.55-0.75兆帕左右，通过电磁压力表、电磁压力显示屏来监测加压压力，确保安全。
还包括废气处理系统，包括废气排放阀6、废气排放管7、废气粉尘噪音过滤器9以及净化空气排放口11，废气排放管7一端与粉体发射罐5连通，废气排放管7另一端与废气粉尘噪音过滤器9的输入端连接，废气排放管7上设有废气排放阀6，废气粉尘噪音过滤器9输出端设有净化空气排放口11。
进料开关3、废气排放阀6、进气阀门18、空气冲击波冲洗及增压阀门20以及出料阀门21都是电磁气动阀，电磁气动阀信号指令接收箱23与上述各个电磁气动阀信号连接，电磁气动阀信号指令接收箱23通过电磁信号输送线24与电磁气动阀信号指令发射箱连接，电磁气动阀信号指令发射箱通过控制面板控制上述各个电磁气动阀。粉喷施工设备钻头上粉喷口位于钻头叶片的叶缘部位。
本发明软地基处理的粉体搅拌桩施工装置的安装方式如下：
1、平整和固化好整个粉体发射系统的场地。
2、把整个软地基处理的粉体搅拌桩施工装置平整的安放在固化好的场地上。
3、把第二螺旋粉料输送器13的进料口安装在粉体储料桶1的最底部出料口。
4、把第二螺旋粉料输送器13的出料口连接在粉体发射罐5的进料口上。
5、把粉体发射罐5的粉体出料口通过出粉管道22连接到粉喷施工设备钻头。
6、把电磁气动阀信号指令发射箱、可调节出粉量大小的螺杆粉料输送器调速器、电磁压力表显示屏、可监控粉体重量和施工深度的计量系统都安装在粉体施工设备上。
7、电磁气动阀信号指令发射箱和电磁气动信号接收箱23之间通过电磁信号输送线24连接。
本发明软地基处理的粉体搅拌桩施工装置的成桩操作原理如下：
步骤1、开启粉体发射罐5的进料开关3，粉体储料桶1给粉体发射罐5补充水泥粉料；步骤2、粉体发射罐5中水泥粉料份量达到预设值时，关闭粉体发射罐5的进料开关3；步骤3、开启粉体发射罐5的出料阀门21，启动气动系统第一输气通道提供的高压气体使得粉体发射罐5中的水泥粉料进入粉喷施工设备钻头，粉喷施工设备钻头旋转工作将水泥粉料喷射形成水泥桩；步骤4、当粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起对桩体搅拌时，关闭气动系统和粉体发射罐5的出料阀门21，重复步骤1-2；当粉喷施工设备钻头再次下降工作时，重复步骤3。
此外，在步骤1之前或步骤4完成后重复步骤1之前，还存在粉体发射罐5清洗程序：启动气动系统第二输气通道提供的高压气体从粉体发射罐5的出口端进入清洗粉体发射罐5的出料阀门21，和/或第一螺杆粉料输送器10，和/或清洗粉体发射罐5与粉喷施工设备钻头之间的出粉管道22。
此外，在步骤3与步骤4之间还存在废气排出程序：确定粉体发射罐5的进料开关3和出料阀门21关闭，然后打开废气排放管7上面的废气排放阀6，把粉体发射罐5罐中施工剩余废气和多余粉尘排放至废气粉尘噪音过滤器9里面，从而达到杜绝废气粉尘噪音的对空排放的污染。
此外，步骤3中还包括一增压程序：当粉喷施工设备钻头喷粉能力下降时，将气动系统第一输气通道的送料和气动系统第二输气通道对出粉管道22的冲刷进行间隔切换，利用空气冲击波来达到顺利喷粉，杜绝堵管的发生。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，包括粉体储料桶（1）、粉体发射罐（5）、气动系统以及粉喷施工设备钻头；所述粉体储料桶（1）用于存储水泥粉料；所述粉体发射罐（5）将来自所述粉体发射罐（5）的水泥粉料通过气动系统输送至粉喷施工设备钻头；所述气动系统为所述粉体发射罐（5）中水泥粉料末提供输出动力，和/或用于清洗所述粉体发射罐（5），和/或为所述粉体发射罐（5）已经输出的水泥粉料增压；所述粉喷施工设备钻头在软地基中通过喷粉成桩；
其特征在于：当所述粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起至粉喷施工设备钻头再次下降的间隔期间，所述粉体储料桶（1）给所述粉体发射罐（5）补给水泥粉料；
所述粉喷施工设备钻头上设有一传感器，当传感器探测到所述粉喷施工设备钻头由向下变为向上运动时，粉体储料桶（1）向粉体发射罐（5）补料；当传感器探测到所述粉喷施工设备钻头由向上变为向下运动时，所述粉体发射罐（5）向所述粉喷施工设备钻头输送水泥粉料；
所述粉体储料桶（1）的送料端高度位置低于所述粉体发射罐（5）的进料端，低位的送料端与高位的进料端通过第二螺杆粉料输送器（13）进行送料；
所述粉体发射罐（5）的进料端设有进料开关（3），所述粉体发射罐（5）的出料端与所述粉喷施工设备钻头之间依次设有第一螺杆粉料输送器（10）、出料阀门（21）以及出粉管道（22）；
所述第一螺杆粉料输送器（10）的送料速度可为调节的，其送料速度与所述粉喷施工设备钻头的转速成正比；
还包括废气处理系统，包括废气排放阀（6）、废气排放管（7）、废气粉尘噪音过滤器（9）以及净化空气排放口（11），废气排放管（7）一端与所述粉体发射罐（5）连通，废气排放管（7）另一端与废气粉尘噪音过滤器（9）的输入端连接，废气排放管（7）上设有所述废气排放阀（6），废气粉尘噪音过滤器（9）输出端设有所述净化空气排放口（11）；
所述软地基处理的粉体搅拌桩施工装置的成桩操作方法，包括以下步骤：
步骤1、开启所述粉体发射罐（5）的所述进料开关（3），所述粉体储料桶（1）给所述粉体发射罐（5）补充水泥粉料；
步骤2、所述粉体发射罐（5）中水泥粉料份量达到预设值时，关闭所述粉体发射罐（5）的所述进料开关（3）；
步骤3、开启所述粉体发射罐（5）的所述出料阀门（21），启动所述气动系统第一输气通道提供的高压气体使得所述粉体发射罐（5）中的水泥粉料进入所述粉喷施工设备钻头，所述粉喷施工设备钻头旋转工作将水泥粉料喷射形成水泥桩；
步骤4、当所述粉喷施工设备钻头完成水泥桩作业后向上提起时，关闭所述气动系统和所述粉体发射罐（5）的所述出料阀门（21），重复步骤1-2；当所述粉喷施工设备钻头再次下降工作时，重复步骤3；
在所述步骤1之前或所述步骤4完成后重复所述步骤1之前，还存在粉体发射罐（5）清洗程序：启动所述气动系统第二输气通道提供的高压气体从所述粉体发射罐（5）的出口端进入所述粉体发射罐（5）的所述出料阀门（21），和/或所述第一螺杆粉料输送器（10），和/或所述粉体发射罐（5）与所述粉喷施工设备钻头之间的出粉管道（22）；
所述步骤3中还包括一增压程序：当所述粉喷施工设备钻头喷粉能力下降时，将所述气动系统第一输气通道的送料和所述气动系统第二输气通道对所述出粉管道（22）的冲刷进行间隔切换，利用空气冲击波来达到顺利喷粉，杜绝堵管的发生。
2.根据权利要求1所述软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，其特征在于：所述粉体发射罐（5）还设有水泥粉料的重量记数器，和/或压力表（15）。
3.根据权利要求1所述软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，其特征在于：所述气动系统包括空气压缩机（12）、储气罐（8）、空气干燥器（25）、进气阀门（18）、主进气管道（19）、空气冲击波冲洗及增压阀门（20）、第一分支管道以及第二分支管道，主进气管道（19）一端通过空气干燥器（25）与储气罐（8）连接，主进气管道（19）另一端与第一分支管道一端以及第二分支管道一端组成三通结构，第一分支管道另一端与所述粉体发射罐（5）连通，第二分支管道另一端与出粉管道（22）连通，第一分支管道上设有进气阀门（18），第二分支管道上设有空气冲击波冲洗及增压阀门（20）；所述空气压缩机（12）为储气罐（8）提供高压气体。
4.根据权利要求3所述软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，其特征在于：所述进料开关（3）、所述废气排放阀（6）、所述进气阀门（18）、所述空气冲击波冲洗及增压阀门（20）以及所述出料阀门（21）都是电磁气动阀，电磁气动阀信号指令接收箱（23）与上述各个电磁气动阀信号连接，电磁气动阀信号指令接收箱（23）通过电磁信号输送线（24）与电磁气动阀信号指令发射箱连接，电磁气动阀信号指令发射箱通过控制面板控制上述各个电磁气动阀。
5.根据权利要求4所述软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，其特征在于：所述粉喷施工设备钻头上粉喷口位于钻头叶片的叶缘部位。
6.根据权利要求1所述软地基处理的粉体搅拌桩施工装置，其特征在于：在所述步骤3与所述步骤4之间还存在废气排出程序：
确定所述粉体发射罐（5）的所述进料开关（3）和所述出料阀门（21）关闭，然后打开所述废气排放管（7）上面的所述废气排放阀（6），把所述粉体发射罐（5）罐中施工剩余废气和多余粉尘排放至所述废气粉尘噪音过滤器（9）里面，从而达到杜绝废气粉尘噪音的对空排放的污染。
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