CN111119157A - 一种移动式广域软土固化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式广域软土固化装置，包括支架，在支架内设有两端封闭的外套筒，外套筒内设有内套筒，每一个液压缸的输出端上均设有驱动块，在腔室Ⅰ内设有振动管，振动管上端开放且下端封闭，振动管的上端通过弹簧与驱动块下表面连接，振动管的下端依次活动贯穿内套筒、外套筒后向下延伸；伸缩管上端与腔室Ⅱ的驱动块下表面连接，伸缩管下端依次活动贯穿内套筒、外套筒后向下延伸，且在伸缩管的延伸段上设有搅拌器。本发明以移动式的承载平台为基础，利用振动与旋转搅拌来减小固化装置的移动阻力，且同时向软土区域注浆，进而实现广域软土地基开展高效加固处理。

Description

一种移动式广域软土固化装置

技术领域

本发明涉及软土地基加固领域，具体涉及一种移动式广域软土固化装置。

背景技术

随着我国海洋强国战略部署的深入实施，为满足景观塑造、大众休闲所需，大规模岸滩功能性改造工程蓬勃兴起。由于此类工程多位于海相软土地区，海相软土具有高含水率、高压缩性、低强度等特点，基础施工前常需对地基土层进行加固处理，方能满足建筑物承载力需求。目前提高软土地基承载力常用方法是预压法和原位固化法。预压法又可分为为真空预压和堆载预压两种方法，真空预压法通常先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体，进而利用建筑物本身重量逐级加载；堆载预压法是在地基上预加荷载，使土体逐渐排水固结，地基逐步提高。但预压法常需大量堆载材料且耗时普遍较长，如遇深的饱和软土，排水固结耗时更长，往往导致工期成本大幅增加。原位固化法通常采用水泥、工业废料及其他外掺剂等固化材料对软土地基进行原位固化改良，使其形成较高强度的硬壳层或板体以满足地基承载力要求。该法具有处理快速、工艺简单、适用范围广、可快速形成硬壳层便于后续围堰施工等优势。现有原位固化技术一般采用事先搭设作业平台，将机械置于作业平台的方式进行施工，当需要更换施工位置时，拆卸作业平台并于新位置重新搭建。然而，施工平台反复拆建难免耗时费工、效率低下、成本陡增。[王海林.一种软基固化处理设备.实用新型专利.授权公告号CN208136891U]；此外，现有原位固化装置的体积和载重较大，不具有滩涂行走功能，无法快速到达指定地点开展施工作业；海相软土阻力较大，固化所需搅拌系统只能垂直移动，导致水平向加固处理范围较小，垂直向加固效果较差，因此无法针对广域软土地基开展高效加固处理。

发明内容

本发明目的在于提供一种移动式广域软土固化装置，通过移动式作业与不间断喷搅功能，有效解决广域软土地基加固领域长期面临的慢速率、高耗能、低功效的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种移动式广域软土固化装置，包括支架，在所述支架的底部设有开口，在所述支架内设有两端封闭的外套筒，外套筒内设有与之同轴的内套筒，沿所述内套筒轴向将其内部分隔成腔室Ⅰ和腔室Ⅱ，且在腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内均设有液压缸，每一个液压缸的输出端上均设有驱动块，在腔室Ⅰ内设有振动管，振动管上端开放且下端封闭，振动管的上端通过弹簧与腔室Ⅰ内的驱动块下表面连接，振动管的下端依次活动贯穿内套筒、外套筒后向下延伸，且在腔室Ⅰ内至少设有一个空气振动器；在腔室Ⅱ内设有伸缩管，伸缩管上端与腔室Ⅱ的驱动块下表面连接，伸缩管下端依次活动贯穿内套筒、外套筒后向下延伸，且在伸缩管的延伸段上设有搅拌器。

现有技术中，针对海相软土地区的固化采用预压法和原位固化法，原位固化法相对于预压法而言，施工周期短、适用范围广、可快速形成硬壳层便于后续围堰施工，但以上优势仅仅限于局部海相软土，在对全区域的海相软土地区进行固化时，原位固化法的缺点显露无疑，即原位固化装置的体积和载重较大，不具有滩涂行走功能，无法快速到达指定地点开展施工作业，并且在更换作业区域时需要对承载平台进行反复搭建拆卸，无法实现连续固化作业；对此，申请人针对上述缺陷设计出一种移动式的广域软土基固化装置，以移动式的承载平台为基础，利用振动与旋转搅拌来减小固化装置的移动阻力，由搅拌器向软土区域注浆，进而实现广域软土地基开展高效加固处理。作业时，将支架固定于移动式的承载平台上，振动管以及伸缩管与初始作业面垂直，且按照固化作业路线以及承载平台的移动方向，振动管位于伸缩管的前方，启动腔室Ⅰ中液压缸，同时启动空气振动器，使得振动管在沿竖直方向深入软土的同时，空气振动器产生高频振动，进而带动振动管振动液化海相软土，然后启动腔室Ⅱ中的液压缸，液压缸驱动伸缩管以及搅拌器在竖直方向上对海相软土进行强力搅拌，可通过单独的注浆管路或是在搅拌器内部设置注浆组件，在搅拌的同时向软土中注入微生物浆液，利用微生物诱导碳酸钙沉淀固化海相软土，即实现承载平台缓慢移动的同时，搅拌、注浆以及振动工序同时进行，确保浆液在软土中混合均匀。其中，位于腔室Ⅱ中的液压缸输出端进行竖直方向的直线往复运动，进而搅拌器在固化点上做竖直方向上的搅拌动作，确保注浆管路或是注浆组件中排出的菌液能深入软土层中且分布均匀，进而提高软土的固化效率；在振动管的上方开放，且通过弹簧与驱动块底部连接，使得振动管在发生高频振动时，弹簧能将振动产生的作用应力缓冲消除，以避免振动传导至内套筒以及外套筒处，进而降低支架以及承载平台发生晃动的几率；减少设备因震动棒影响造成的消耗，进而延长支架以及承载平台的使用寿命。

在所述振动管内间隔设置有多个底板，相邻的两个底板之间形成分隔腔室，且所述空气振动器固定在分隔腔室内。进一步地，由于广域的海相软土深度不同，振动管以及伸缩管的下潜深度也存在差异，为提高固化点位所处软土层的固化效果，申请人在振动管中设有多个底板，使得单个的空气振动器置于单独的分隔腔室中，在确保任意深度的软土层的振动液化效果的前提下，降低多个空气振动器之间产生相互的干扰。

在所述振动管外壁上开有多个排气孔，且每一个排气孔分别与分隔腔室连通，且在所述腔室Ⅰ内设有多个与排气孔连接的排气软管，排气软管的出气端贯穿外套筒后向外延伸。进一步地，针对广域海相软土区域施工时物料补给相对困难的缺陷，申请人采用气动振动的方式来对软土进行振动液化，而空气振动器的工作原理是通过高压气体对活塞作用使其上下往复运动而产生振动，在高压气体输入空气振动器后，气体会通过排气孔以及排气软管外排出内套筒，避免在分隔腔室内形成有压条件而影响空气振动器的正常工作。

在所述伸缩管内设有电机Ⅱ、封堵板，电机Ⅱ位于封堵板上方，且在电机Ⅱ的输出端上设有连轴，连轴活动贯穿封堵板后向下延伸，且在连轴的延伸段上设有行星齿轮；所述搅拌器包括连接管以及两个圆柱状的搅拌头，连接管水平放置且中部与伸缩管的延伸段连接，两个所述搅拌头转动设置在连接管的两端，两个搅拌头倾斜设置使二者轴线相交，且两个搅拌头轴线的交点位于连接管的中垂线上，在每一个搅拌头内均设有中心轴，且在中心轴上设有与行星齿轮配合的锥形齿轮。进一步地，搅拌器随伸缩管的下移而持续对软土进行强力搅拌，进而提高菌液与软土的混合均匀度，且搅拌器的工作过程如下：电机Ⅱ启动，带动连轴以及行星齿轮转动，两个圆柱状的搅拌头转动设置在连接管的两端，在搅拌头内部设有的中心轴上固定有锥形齿轮，两个锥形齿轮与行星齿轮啮合，即可带动搅拌头沿其轴线进行圆周运动；其中，两个圆柱状搅拌头的轴线并非水平放置，两个搅拌头的轴线与连接管的轴线相交，并且两个搅拌头轴线的交点位于连接管的中垂线上，即两个搅拌头倾斜设置，在搅拌器切入软土中时，能够在一定程度上减低搅拌器的前进阻力，同时当搅拌器移出至软土上方时，会大幅度降低搅拌器上的附着物量。

沿所述搅拌头的周向在其外圆周壁上间隔设置有多个突起。进一步地，为提高搅拌器的搅拌强度和搅拌效率，在两个搅拌头的外圆周壁上均设置有突起，在增大搅拌器与软土接触面积的同时，还能降低搅拌器所受到的阻力，确保菌液能与软土充分混合。

在每一个所述搅拌头内均设有呈环状的暂存腔体，在相邻的两个突起之间设有与暂存腔体连通的喷射孔，在所述封堵板上方设有注浆管，注浆管上端贯穿腔室Ⅱ后与输送软管连接，在所述暂存腔体靠近连接管的一侧壁上开有环形孔，环形板转动设置在环形孔内，且环形板与环形孔之间设有旋转密封圈，注浆管下端依次贯穿封堵板、环形板后与暂存腔体连通。进一步地，在搅拌头内设有暂存腔体，用于菌液的存储，避免搅拌头在旋转搅拌过程中出现菌液供给不足；并且，搅拌头持续转动的同时注浆管与环形板保持不动，而环形孔与环形板之间通过旋转密封圈来保持暂存腔体的封闭状态，能够确保菌液从喷射孔中持续输出。

所述喷射孔的内径沿搅拌头的径向向外递减；沿所述喷射孔的轴向在搅拌头外壁上设有多个分流孔，多个分流孔与喷射孔连通且沿喷射孔出浆端的圆周均匀分布。进一步地，由于搅拌器长时间处于软土中，部分软土容易通过喷射孔进入至暂存腔体中，对此，申请人将喷射孔的内径设置成沿搅拌头的径向向外递减，增加软土通过喷射孔进入到暂存腔体中的难度，同时递减的流通截面能增加菌液向外喷射的速度，间接地提高菌液的在软土中的辐射范围，提高海相软土的固化效果；其中，在喷射孔的四周设有多个分流孔，分流孔与喷射孔连通，且分流孔的轴线与喷射孔的轴线相交，即在菌液沿喷射孔流出的同时会在喷射孔外端的四周形成一个环形的喷射流，在扩大菌液辐射范围的前提下，还能对与分流孔相邻的突起进行冲刷，进而降低搅拌器上的附着物量。

在所述外套筒顶部外壁上设有电机Ⅰ，在所述外套筒顶部内壁上设有两个对置的U型卡块，电机Ⅰ输出端上设有圆盘，圆盘的下表面与所述内套筒顶部连接，两个卡块沿圆盘的轴向对称分布，且所述圆盘的圆周置于两个卡块的U型区域内，在所述外套筒底部开有通孔，所述振动管的下端以及伸缩管的下端均置于通孔内；沿所述圆盘轴线在其外圆周壁上对称设置有两个限位块，在每一个所述卡块侧壁上均设有行程开关，所述行程开关与所述电机Ⅰ电连接。进一步地，初始状态下，圆盘被夹持在两个卡块的U型区域内，限位块与行程开关不发生接触，当承载平台改变行进方向时，电机Ⅰ启动，进而带动圆盘以及内套筒转动180度，直至两个限位块分别与卡块侧壁上的行程开关接触后，行程开关将信息反馈并将控制命令传送至电机Ⅰ处，电机Ⅰ停止运行，即振动管与伸缩管的位置在通孔内发生调换，确保振动管始终在搅拌器前方，提前液化前方海相软土，减小运行方向阻力。

在所述外套筒底部的内壁上设有与通孔同轴的支撑环，且支撑环的内径大于所述通孔的内径。进一步地，内套筒以及其内部的各部件的重量相对较大，对此，申请人为增加固化过程中各部件的工作稳定性，在外套筒底部的内壁上设置支撑环，支撑环上表面与内套筒底部接触，能够为其提供稳定的支撑，避免在振动管发生振动以及搅拌器发生旋转时内套筒产生径向跳动。

在所述支架上设有存储柜，存储柜内中部设有隔板，所述隔板将存储柜分隔成两个相互独立的存储区域，在位于上方的储存区域内设有储气罐，储气罐的排气端依次连接有气泵、出气管，振动管内设有与出气管连通的进气管，进气管依次与多个空气振动器的进气口连通，在位于下方的存储区域内设有PLC控制系统、储液罐，储液罐的出液口与输送软管连通。进一步地，支架上设置的存储柜用于放置储气罐、储液罐以及PLC控制系统等，能够分别为空气振动器、搅拌器提供气体或是菌液的补给，并且通过PLC控制系统，能够对电机Ⅰ、电机Ⅱ以及两个液压缸进行自动控制，以满足海相软土的固化要求。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明能够安装于履带设备或两栖平台上，运用空气振动器液化海相软土，减小前进方向阻力，使得强力搅拌器可在软土中快速移动，且搅拌过程中，强力搅拌器同时进行垂直往复运动和水平运动，速度快、效率高、面积广；

2、本发明采用空气振动器，通过高压气体使气动振动管振动，减少能耗，降低排放，同时采用强力搅拌器，边注浆边搅拌，注浆均匀，噪音影响小，相较于均匀性较差的传统原位固化设备，注浆均匀性更高，使菌液分布均匀，可进行微生物注浆，避免污染环境；

3、本发明中的两个圆柱状搅拌头的轴线并非水平放置，两个搅拌头的轴线与连接管的轴线相交，并且两个搅拌头轴线的交点位于连接管的中垂线上，即两个搅拌头倾斜设置，在搅拌器切入软土中时，能够在一定程度上减低搅拌器的前进阻力，同时当搅拌器移出至软土上方时，会大幅度降低搅拌器上的附着物量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为注浆筒的结构示意图；

图3为注浆筒的剖视图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为圆盘的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-支架、2-外套筒、3-电机Ⅰ，4-储气罐，5-气泵、6-出气管，7-存储柜，8-隔板，9-PLC控制系统，10-储液罐，11-开口，12-振动管，13-伸缩管，14-搅拌器，15-突起，16-喷射孔，17-圆盘，18-卡块，19-限位块，20-液压缸，21-驱动块，22-电机Ⅱ，23-注浆管，24-封堵板，25-连轴，26-通孔，27-支撑环，28-连接管，29-底板，30-空气振动器，31-分隔腔室，32-进气管，33-弹簧，34-排气孔，35-内套筒，36-暂存腔体，37-转轴，38-锥形齿轮，39-行程开关，40-分流孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～5所示，本实施例包括支架1，在所述支架1的底部设有开口11，在所述支架1内设有两端封闭的外套筒2，外套筒2内设有与之同轴的内套筒35，沿所述内套筒35轴向将其内部分隔成腔室Ⅰ和腔室Ⅱ，且在腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内均设有液压缸20，每一个液压缸20的输出端上均设有驱动块21，在腔室Ⅰ内设有振动管12，振动管12上端开放且下端封闭，振动管12的上端通过弹簧33与腔室Ⅰ内的驱动块21下表面连接，振动管12的下端依次活动贯穿内套筒35、外套筒2后向下延伸，且在腔室Ⅰ内至少设有一个空气振动器30；在腔室Ⅱ内设有伸缩管13，伸缩管13上端与腔室Ⅱ的驱动块21下表面连接，伸缩管13下端依次活动贯穿内套筒35、外套筒2后向下延伸，且在伸缩管13的延伸段上设有搅拌器14。

作业时，将支架1固定于移动式的承载平台上，振动管12以及伸缩管13与初始作业面垂直，且按照固化作业路线以及承载平台的移动方向，振动管12位于伸缩管13的前方，启动腔室Ⅰ中液压缸20，同时启动空气振动器30，使得振动管12在沿竖直方向深入软土的同时，空气振动器30产生高频振动，进而带动振动管12振动液化海相软土，然后启动腔室Ⅱ中的液压缸20，液压缸20驱动伸缩管13以及搅拌器14在竖直方向上对海相软土进行强力搅拌，可通过单独的注浆管23路或是在搅拌器14内部设置注浆组件，在搅拌的同时向软土中注入微生物浆液，利用微生物诱导碳酸钙沉淀固化海相软土，即实现承载平台缓慢移动的同时，搅拌、注浆以及振动工序同时进行，确保浆液在软土中混合均匀。其中，位于腔室Ⅱ中的液压缸20输出端进行直线往复运动，进而搅拌器14在固化点上做直线往复的搅拌动作，确保注浆管23路或是注浆组件中排出的菌液能深入软土层中且分布均匀，进而提高软土的固化效率；在振动管12的上方开放，且通过弹簧33与驱动块21底部连接，使得振动管12在发生高频振动时，弹簧33能将振动产生的作用应力缓冲消除，以避免振动传导至内套筒35以及外套筒2处，进而降低支架1以及承载平台发生晃动的几率。

其中振动管12以及搅拌器14的运行原理如下：

本实施例中，在所述振动管12内间隔设置有多个底板29，相邻的两个底板29之间形成分隔腔室31，且所述空气振动器30固定在分隔腔室31内；在所述振动管12外壁上开有多个排气孔34，且每一个排气孔34分别与分隔腔室31连通，且在所述腔室Ⅰ内设有多个与排气孔34连接的排气软管，排气软管的出气端贯穿外套筒2后向外延伸。由于广域的海相软土深度不同，振动管12以及伸缩管13的下潜深度也存在差异，为提高固化点位所处软土层的固化效果，本技术方案在振动管12中设有多个底板29，使得单个的空气振动器置于单独的分隔腔室31中，在确保任意深度的软土层的振动液化效果的前提下，降低多个空气振动器之间产生相互的干扰。本实施例采用气动振动的方式来对软土进行振动液化，而空气振动器的工作原理是通过高压气体对活塞作用使其上下往复运动而产生振动，在高压气体输入空气振动器后，气体会通过排气孔34以及排气软管外排出内套筒35，避免在分隔腔室31内形成有压条件而影响空气振动器的正常工作。需要进一步指出的是，依据振动管12下潜深度，排气软管不会随振动管12的下段进入至软土中，以确保空气振动器30所需气量的正常供给。

本实施例中，在所述伸缩管13内设有电机Ⅱ22、封堵板24，电机Ⅱ22位于封堵板24上方，且在电机Ⅱ22的输出端上设有连轴25，连轴25活动贯穿封堵板24后向下延伸，且在连轴25的延伸段上设有行星齿轮；

所述搅拌器14包括连接管以及两个圆柱状的搅拌头，连接管28水平放置且中部与伸缩管13的延伸段连接，两个所述搅拌头转动设置在连接管28的两端，两个搅拌头倾斜设置使二者轴线相交，且两个搅拌头轴线的交点位于连接管的中垂线上，在每一个搅拌头内均设有中心轴37，且在中心轴37上设有与行星齿轮配合的锥形齿轮38。搅拌器14随伸缩管13的下移而持续对软土进行强力搅拌，进而提高菌液与软土的混合均匀度，且搅拌器14的工作过程如下：电机Ⅱ22启动，进而带动连轴25以及行星齿轮转动，而两个圆柱状的搅拌头转动设置在连接管28的两端，而在搅拌头内部设有的中心轴37上固定有锥形齿轮38，两个锥形齿轮38与行星齿轮啮合，即可带动搅拌头沿其轴线进行圆周运动；其中，两个圆柱状搅拌头的轴线并非水平放置，两个搅拌头的轴线与连接管的轴线相交，并且两个搅拌头轴线的交点位于连接管的中垂线上，即两个搅拌头倾斜设置，在搅拌器14切入软土中时，能够在一定程度上减低搅拌器14的前进阻力，同时当搅拌器14移出至软土上方时，会大幅度降低搅拌器14上的附着物量。

作为优选，为提高搅拌器14的搅拌强度和搅拌效率，在两个搅拌头的外圆周壁上均设置有突起15，在增大搅拌器14与软土接触面积的同时，还能降低搅拌器14所受到的阻力，确保菌液能与软土充分混合。

实施例2

如图1～5所示，本实施例在每一个所述搅拌头内均设有呈环状的暂存腔体36，在相邻的两个突起15之间设有与暂存腔体36连通的喷射孔16，在所述封堵板24上方设有注浆管23，注浆管23上端贯穿腔室Ⅱ后与输送软管连接，在所述暂存腔体36靠近连接管的一侧壁上开有环形孔，环形板转动设置在环形孔内，且环形板与环形孔之间设有旋转密封圈，注浆管23下端依次贯穿封堵板24、环形板后与暂存腔体36连通；所述喷射孔16的内径沿搅拌头的径向向外递减；沿所述喷射孔16的轴向在搅拌头外壁上设有多个分流孔40，多个分流孔40与喷射孔16连通且沿喷射孔16出浆端的圆周均匀分布。

注浆时，搅拌头持续转动的同时注浆管23与环形板保持不动，而环形孔与环形板之间通过旋转密封圈来保持暂存腔体36的封闭状态，能够确保菌液从喷射孔16中持续输出；由于搅拌器14长时间处于软土中，部分软土容易通过喷射孔16进入至暂存腔体36中，对此，本实施例将喷射孔16的内径设置成沿搅拌头的径向向外递减，增加软土通过喷射孔16进入到暂存腔体36中的难度，同时递减的流通截面能增加菌液向外喷射的速度，间接地提高菌液的在软土中的辐射范围，提高海相软土的固化效果。

其中，在喷射孔16的四周设有多个分流孔40，分流孔40与喷射孔16连通，且分流孔40的轴线与喷射孔16的轴线相交，即在菌液沿喷射孔16流出的同时会在喷射孔16外端的四周形成一个环形的喷射流，在扩大菌液辐射范围的前提下，还能对与分流孔40相邻的突起15进行冲刷，进而降低搅拌器14上的附着物量。

需要进一步指出的是，为保证注浆管23与暂存腔体36连通同时对暂存腔体36的转动不产生干扰，环形板与暂存腔体36之间需要产生相对位移，即环形板保持静止，暂存腔体36发生旋转，由于暂存腔体36作为加压浆液的存储空间，其外壁的壁厚相对较大，而对应的环形板的厚度与暂存腔体36的壁厚对应，通过在环形孔的两个内圆周壁上均固定有旋转密封圈，以保证环形板与环形孔之间连接密闭性，避免暂存腔体36中的浆液溢出；而旋转密封圈由填充聚四氟乙烯制成的滑环和一个提供天理的橡胶O型密封圈构成，橡胶O型密封圈固定在滑环的内圆周壁上，使用时，在环形孔的两侧内圆周壁上开设有与滑环匹配的环形凹槽，两个橡胶O型密封圈则分别与环形板的内圆周壁与外圆周壁接触，在当暂存腔体36转动时，旋转密封圈即能保证环形板处无浆液溢出。

实施例3

如图1～5所示，本实施例在所述外套筒2顶部外壁上设有电机Ⅰ3，在所述外套筒2顶部内壁上设有两个对置的U型卡块18，电机Ⅰ3输出端上设有圆盘17，圆盘17的下表面与所述内套筒35顶部连接，两个卡块18沿圆盘17的轴向对称分布，且所述圆盘17的圆周置于两个卡块18的U型区域内，在所述外套筒2底部开有通孔26，所述振动管12的下端以及伸缩管13的下端均置于通孔26内；沿所述圆盘17轴线在其外圆周壁上对称设置有两个限位块19，在每一个所述卡块18侧壁上均设有行程开关39，所述行程开关39与所述电机Ⅰ3电连接；在所述外套筒2底部的内壁上设有与通孔26同轴的支撑环27，且支撑环27的内径大于所述通孔26的内径。

初始状态下，圆盘17被夹持在两个卡块18的U型区域内，限位块19与行程开关39不发生接触，当承载平台改变行进方向时，电机Ⅰ3启动，进而带动圆盘17以及内套筒35转动180度，直至两个限位块19分别与卡块18侧壁上的行程开关39接触后，行程开关39将信息反馈并将控制命令传送至电机Ⅰ3处，电机Ⅰ3停止运行，即振动管12与伸缩管13的位置在通孔26内发生调换，确保振动管12始终在搅拌器14前方，提前液化前方海相软土，减小运行方向阻力；内套筒35以及其内部的各部件的重量相对较大，对此，本实施例为增加固化过程中各部件的工作稳定性，在外套筒2底部的内壁上设置支撑环27，支撑环27上表面与内套筒35底部接触，能够为其提供稳定的支撑，避免在振动管12发生振动以及搅拌器14发生旋转时内套筒35产生径向跳动。

本实施例中，在对海相软土固化过程中，承载平台持续低速进行直线运动，在承载平台切换移动方向后搅拌器14所掠过的软土区域与之前已完成固化工序的区域有部分重叠，即该重叠的软土区域会被进行二次振动、搅拌以及注浆工序，进而提高浆液与液化后的软土之间的混合均匀度，达到海相软土高效固化的目的。

作为优选，本实施例在所述支架1上设有存储柜7，存储柜7内中部设有隔板8，所述隔板8将存储柜7分隔成两个相互独立的存储区域，在位于上方的储存区域内设有储气罐4，储气罐4的排气端依次连接有气泵5、出气管6，振动管12内设有与出气管6连通的进气管32，进气管32依次与多个空气振动器30的进气口连通，在位于下方的存储区域内设有PLC控制系统9、储液罐10，储液罐10的出液口与输送软管连通。支架1上设置的存储柜7用于放置储气罐4、储液罐10以及PLC控制系统9等，能够分别为空气振动器30、搅拌器14提供气体或是菌液的补给，并且通过PLC控制系统9，能够对电机Ⅰ3、电机Ⅱ22以及两个液压缸20进行自动控制，以满足海相软土固化施工的要求。

其中，储液罐10中不仅能储存菌液，还可存储水泥浆液、化学浆液等，根据海相软土的实际固化需求，采用不同的浆液，进而增加固化装置的使用灵活性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动式广域软土固化装置，包括支架(1)，在所述支架(1)的底部设有开口(11)，其特征在于：在所述支架(1)内设有两端封闭的外套筒(2)，外套筒(2)内设有与之同轴的内套筒(35)，沿所述内套筒(35)轴向将其内部分隔成腔室Ⅰ和腔室Ⅱ，且在腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内均设有液压缸(20)，每一个液压缸(20)的输出端上均设有驱动块(21)，在腔室Ⅰ内设有振动管(12)，振动管(12)上端开放且下端封闭，振动管(12)的上端通过弹簧(33)与腔室Ⅰ内的驱动块(21)下表面连接，振动管(12)的下端依次活动贯穿内套筒(35)、外套筒(2)后向下延伸，且在腔室Ⅰ内至少设有一个空气振动器(30)；在腔室Ⅱ内设有伸缩管(13)，伸缩管(13)上端与腔室Ⅱ的驱动块(21)下表面连接，伸缩管(13)下端依次活动贯穿内套筒(35)、外套筒(2)后向下延伸，且在伸缩管(13)的延伸段上设有搅拌器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在所述振动管(12)内间隔设置有多个底板(29)，相邻的两个底板(29)之间形成分隔腔室(31)，且所述空气振动器(30)固定在分隔腔室(31)内。

3.根据权利要求2所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在所述振动管(12)外壁上开有多个排气孔(34)，且每一个排气孔(34)分别与分隔腔室(31)连通，且在所述腔室Ⅰ内设有多个与排气孔(34)连接的排气软管，排气软管的出气端贯穿外套筒(2)后向外延伸。

4.根据权利要求3所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在所述伸缩管(13)内设有电机Ⅱ(22)、封堵板(24)，电机Ⅱ(22)位于封堵板(24)上方，且在电机Ⅱ(22)的输出端上设有连轴(25)，连轴(25)活动贯穿封堵板(24)后向下延伸，且在连轴(25)的延伸段上设有行星齿轮；所述搅拌器(14)包括连接管(28)以及两个圆柱状的搅拌头，连接管水平放置且中部与伸缩管(13)的延伸段连接，两个所述搅拌头转动设置在连接管的两端，两个搅拌头倾斜设置使二者轴线相交，且两个搅拌头轴线的交点位于连接管的中垂线上，在每一个搅拌头内均设有中心轴(37)，且在中心轴(37)上设有与行星齿轮配合的锥形齿轮(38)。

5.根据权利要求4所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：沿所述搅拌头的周向在其外圆周壁上间隔设置有多个突起(15)。

6.根据权利要求5所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在每一个所述搅拌头内均设有呈环状的暂存腔体(36)，在相邻的两个突起(15)之间设有与暂存腔体(36)连通的喷射孔(16)，在所述封堵板(24)上方设有注浆管(23)，注浆管(23)上端贯穿腔室Ⅱ后与输送软管连接，在所述暂存腔体(36)靠近连接管的一侧壁上开有环形孔，环形板转动设置在环形孔内，且环形板与环形孔之间设有旋转密封圈，注浆管(23)下端依次贯穿封堵板(24)、环形板后与暂存腔体(36)连通。

7.根据权利要求6所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：所述喷射孔(16)的内径沿搅拌头的径向向外递减；沿所述喷射孔(16)的轴向在搅拌头外壁上设有多个分流孔(40)，多个分流孔(40)与喷射孔(16)连通且沿喷射孔(16)出浆端的圆周均匀分布。

8.根据权利要求3～7任意一项所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在所述外套筒(2)顶部外壁上设有电机Ⅰ(3)，在所述外套筒(2)顶部内壁上设有两个对置的U型卡块(18)，电机Ⅰ(3)输出端上设有圆盘(17)，圆盘(17)的下表面与所述内套筒(35)顶部连接，两个卡块(18)沿圆盘(17)的轴向对称分布，且所述圆盘(17)的圆周置于两个卡块(18)的U型区域内，在所述外套筒(2)底部开有通孔(26)，所述振动管(12)的下端以及伸缩管(13)的下端均置于通孔(26)内；沿所述圆盘(17)轴线在其外圆周壁上对称设置有两个限位块(19)，在每一个所述卡块(18)侧壁上均设有行程开关(39)，所述行程开关(39)与所述电机Ⅰ(3)电连接。

9.根据权利要求8所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在所述外套筒(2)底部的内壁上设有与通孔(26)同轴的支撑环(27)，且支撑环(27)的内径大于所述通孔(26)的内径。

10.根据权利要求6所述的一种移动式广域软土固化装置，其特征在于：在所述支架(1)上设有存储柜(7)，存储柜(7)内中部设有隔板(8)，所述隔板(8)将存储柜(7)分隔成两个相互独立的存储区域，在位于上方的储存区域内设有储气罐(4)，储气罐(4)的排气端依次连接有气泵(5)、出气管(6)，振动管(12)内设有与出气管(6)连通的进气管(32)，进气管(32)依次与多个空气振动器(30)的进气口连通，在位于下方的存储区域内设有PLC控制系统(9)、储液罐(10)，储液罐(10)的出液口与输送软管连通。

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