CN108080409A - 一种土壤修复三重旋喷设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤修复三重旋喷设备及其方法，包括修复钻机、履带行走系统、液压支撑系统、井架、动力头、水平板支撑、三重旋喷系统，所述三重旋喷系统包括高压注药泵、空压机、高压注水泵、旋喷管本发明所述设备采用三重高压旋喷管进行高压水、高压空气、高压药剂的注射，高压射流对土壤具有更高的破坏力，可进一步增加高压射流的喷射范围。同时本发明可根据修复钻机的钻孔深度调整旋喷管的喷射深度，增加土壤的修复深度和修复范围。同时本发明采用引孔钻具钻孔砂卵石地层，因此本发明不限于不同硬度的土壤环境，在粘土、粉土、砂土、淤泥质土等复杂硬质地质条件同样具有良好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤修复施工设备及其方法，尤其涉及一种土壤修复三重旋喷设备及其方法。
背景技术
随着工业经济的发展，土壤污染日益严重，尤其是深层土壤的污染治理对修复技术的要求越来越高。土壤修复药剂结合三重管高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将修复药剂喷入土层与土体混合，是修复土壤一种方法，用于深层土壤的修复。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体仅土壤进行加固。然而旋喷桩在土壤修复方面的研究甚少。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种土壤修复三重旋喷设备及其方法，利用旋喷桩进行土壤修复，提高土壤的修复效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种土壤修复三重旋喷设备，包括修复钻机、履带行走系统、液压支撑系统、井架、动力头、水平板支撑、三重旋喷系统，所述修复钻机设置在所述履带行走系统上，所述修复钻机上设置有引孔钻具，所述井架焊接在所述水平板支撑上，所述液压支撑系统（9）的一端与所述修复钻机固定连接、另一端与所述井架活动连接，所述动力头设置在所述井架上并相对井架上下滑动；所述三重旋喷系统包括高压注药泵、空压机、高压注水泵、旋喷管，所述旋喷管设置在所述动力头上，所述高压注药泵的进液端通过回流管与药剂桶的出液口相连接、出液端通过高压管与旋喷管相连通，所述空压机的空气输出端通过高压风管与旋喷管相连通，所述高压注水泵的进液端通过回流管与水箱的出液口相连接、出液端通过高压管与旋喷管相连通，所述旋喷管的底端侧壁上设有多组输出口，每组输出口上均设有高压空气口、高压水口和高压药剂口，所述高压空气口、高压水口和高压药剂口与水平面成不同的角度进行喷射。
进一步的，所述旋喷管外部于所述输出口以上套设有套管。
优选的，所述多组输出口在旋喷管的底端相对对称设置。
本发明所述井架主要是通过油缸控制实现上下移动以及左右偏摆，以适应多种地形，提供支撑并为动力头上下移动提供轨道。
本发明所述动力头通过液压气缸沿井架轨道上下移动，可实现引孔、破岩、旋喷等功能。
本发明所述的土壤修复三重旋喷方法，包括以下步骤：
步骤1、场地平整
清理施工现场的障碍物，平整施工场地；并检查三重旋喷设备内高压设备和管路的完好性；
步骤2、测量放线
根据已施工的围护桩实际位置进行测量放线，确定三重旋喷的桩位；
步骤3、修复钻机就位
确定三重旋喷的桩位后，将所述修复钻机进行就位，对修复钻机进行整平和对中，调整钻机的垂直度，使得钻杆与桩位一致；
步骤4、钻探引孔
使用修复钻机钻孔，钻孔后取出钻具，换上旋喷管下到预定深度；在下管过程中，采用防护措施防止泥沙堵塞旋喷管喷嘴；
在砂卵石地层采用引孔钻具，钻孔达到设计孔深后注入修复药剂，再拔出套管，修复药剂应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计和试验，在现场配制使用。
步骤5、喷浆提升
旋喷管下到设计深度后，首先输送高压水，再输送修复药剂和压缩空气，与修复药剂相比压缩空气可迟送30s，之后原地静喷 1～3min，待达到预定的喷射压力（25～30MPa）和喷浆量（80～120L/min），且孔口冒出浆液后，再按预先定好的提升、旋转或摆动速度（70～160mm/min），自下而上进行喷射作业，直到设计高度（13m）方可停送水、气、药剂，提出旋喷管；喷射过程中必须时刻注意检查药剂的流量、压力、气量以及旋、摆、提升速度等参数是否符合要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线；
步骤6、清洗器具：
当旋喷管提升到设计标高后，喷射完毕，应及时将各管路冲洗干净，管内、机内不得残存修复药剂，以防堵塞；通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵旋喷管内的药剂全部排出，直至出现清水为止；
步骤7、移机至新孔位：
喷射灌浆结束后，把修复钻机等机具设备移到新孔位上，进行下一孔的施工操作。
优选的，所述步骤4中的防护措施是采用塑料膜或胶布包扎旋喷管喷嘴，或边低压送水、气、浆边下管，水压力不超过1MPa。
有益效果：本发明公开了一种土壤修复三重旋喷设备及其方法，本发明所述设备采用三重高压旋喷管进行高压水、高压空气、高压药剂的注射，高压射流对土壤具有更高的破坏力，可进一步增加高压射流的喷射范围。同时本发明可根据修复钻机的钻孔深度调整旋喷管的喷射深度，增加土壤的修复深度和修复范围。同时本发明采用引孔钻具钻孔砂卵石地层，因此本发明不限于不同硬度的土壤环境，在粘土、粉土、砂土、淤泥质土等复杂硬质地质条件同样具有良好的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明的结构示意图。
图2 为本发明引孔钻具的结构示意图。
其中：1、高压注药泵；2、空压机；3、高压注水泵；4、修复钻机；5、旋喷管；51、高压空气口；52、高压水口；53、高压药剂口；6、引孔钻具；7、套管；8、履带行走系统；9、液压支撑系统；10、水平板支撑；11、井架；12、动力头。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
一种土壤修复三重旋喷设备，包括：修复钻机4、履带行走系统8、液压支撑系统9、井架11、动力头12、水平板支撑10、三重旋喷系统，所述修复钻机4设置在所述履带行走系统8上，所述修复钻机4上设置有引孔钻具6，所述井架11焊接在所述水平板支撑10上，所述液压支撑系统9的一端与所述修复钻机4相连接、另一端与所述井架11相连接，所述动力头12设置在所述井架11上并相对井架11上下滑动；所述三重旋喷系统包括高压注药泵1、空压机2、高压注水泵3、旋喷管5，所述旋喷管5设置在所述动力头12上，所述高压注药泵1的进液端通过回流管与药剂桶的出液口相连接、出液端通过高压管与旋喷管5相连通，所述空压机2的空气输出端通过高压风管与旋喷管5相连通，所述高压注水泵3的进液端通过回流管与水箱的出液口相连接、出液端通过高压管与旋喷管5相连通，所述旋喷管5的底端侧壁上设有多组输出口，每组输出口上均设有高压空气口51、高压水口52和高压药剂口53，所述高压空气口51、高压水口52和高压药剂口53与水平面成不同的角度进行喷射。
进一步的，所述旋喷管5外部于所述输出口以上套设有套管7。
优选的，所述多组输出口在旋喷管5的底端相对对称设置。
本发明的工作原理为：（1）修复钻机整体系统集成在履带行走系统上方，修复钻机通过履带行走系统行进至制定注药点位，通过液压支撑系统将钻具升起，调整角度方向垂直对准点位，通过水平板支撑进行支撑定位；（2）使用修复钻机钻孔，钻孔后取出钻具，换上旋喷管下到预定深度；在下管过程中，采用防护措施防止泥沙堵塞旋喷管喷嘴；在砂卵石地层采用引孔钻具，钻孔达到设计孔深后注入修复药剂，再拔出套管，修复药剂应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计和试验，在现场配制使用；（3）旋喷管下到设计深度后，首先输送高压水，再输送修复药剂和压缩空气。
Claims (5)
1.一种土壤修复三重旋喷设备，其特征在于，包括修复钻机（4）、履带行走系统（8）、液压支撑系统（9）、井架（11）、动力头（12）、水平板支撑（10）、三重旋喷系统，所述修复钻机（4）设置在所述履带行走系统（8）上，所述修复钻机（4）上设置有引孔钻具（6），所述井架（11）焊接在所述水平板支撑（10）上，所述液压支撑系统（9）的一端与所述修复钻机（4）固定连接、另一端与所述井架（11）活动连接，所述动力头（12）设置在所述井架（11）上并相对井架（11）上下滑动；所述三重旋喷系统包括高压注药泵（1）、空压机（2）、高压注水泵（3）、旋喷管（5），所述旋喷管（5）设置在所述动力头（12）上，所述高压注药泵（1）的进液端通过回流管与药剂桶的出液口相连接、出液端通过高压管与旋喷管（5）相连通，所述空压机（2）的空气输出端通过高压风管与旋喷管（5）相连通，所述高压注水泵（3）的进液端通过回流管与水箱的出液口相连接、出液端通过高压管与旋喷管（5）相连通，所述旋喷管（5）的底端侧壁上设有多组输出口，每组输出口上均设有高压空气口（51）、高压水口（52）和高压药剂口（53），所述高压空气口（51）、高压水口（52）和高压药剂口（53）与水平面成不同的角度进行喷射。
2.根据权利要求1所述的一种土壤修复三重旋喷设备，其特征在于，所述旋喷管（5）外部于所述输出口以上套设有套管（7）。
3.根据权利要求1所述的一种土壤修复三重旋喷设备，其特征在于，所述多组输出口在旋喷管（5）的底端相对对称设置。
4.一种使用权利要求1、2或3任一项所述的设备进行的土壤修复三重旋喷方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、场地平整
清理施工现场的障碍物，平整施工场地；并检查三重旋喷设备内高压设备和管路的完好性；
步骤2、测量放线
根据已施工的围护桩实际位置进行测量放线，确定三重旋喷的桩位；
步骤3、修复钻机就位
确定三重旋喷的桩位后，将所述修复钻机进行就位，对修复钻机进行整平和对中，调整钻机的垂直度，使得钻杆与桩位一致；
步骤4、钻探引孔
使用修复钻机钻孔，钻孔后取出钻具，换上旋喷管下到预定深度；在下管过程中，采用防护措施防止泥沙堵塞旋喷管喷嘴；
在砂卵石地层采用引孔钻具，钻孔达到设计孔深后注入修复药剂，再拔出套管，修复药剂应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计和试验，在现场配制使用；
步骤5、喷浆提升
旋喷管下到设计深度后，首先输送高压水，再输送修复药剂和压缩空气，与修复药剂相比压缩空气可迟送30s，之后原地静喷 1～3min，待达到预定的喷射压力（25～30MPa）和喷浆量（80～120L/min），且孔口冒出浆液后，再按预先定好的提升、旋转或摆动速度（70～160mm/min），自下而上进行喷射作业，直到设计高度（13m）方可停送水、气、药剂，提出旋喷管；喷射过程中必须时刻注意检查药剂的流量、压力、气量以及旋、摆、提升速度等参数是否符合要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线；
步骤6、清洗器具：
当旋喷管提升到设计标高后，喷射完毕，应及时将各管路冲洗干净，管内、机内不得残存修复药剂，以防堵塞；通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵旋喷管内的药剂全部排出，直至出现清水为止；
步骤7、移机至新孔位。
5.根据权利要求4所述的土壤修复三重旋喷方法，其特征在于，所述步骤4中的防护措施是采用塑料膜或胶布包扎旋喷管喷嘴，或边低压送水、气、浆边下管，水压力不超过1MPa。
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