CN114538723B - 一种原位固化施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种原位固化施工方法采用如下的技术方案，包括如下步骤：步骤1：对待固化河道滩涂区进行勘察，划出分区；步骤2：根据分区的淤泥特性调配固化浆液；步骤3：利用搅拌设备对各个分区内的淤泥搅拌固化，后台供料系统对搅拌设备泵送固化浆液；步骤31：搅拌固化时，搅拌设备先沿当前分区的边界线行进并同时进行搅拌固化作业，以形成环绕当前分区的边框形的第一固化带，接着搅拌设备在分区内搅拌固化形成多道互相平行的第二固化带，相邻的第二固化带之间形成待固化的次分区；步骤32：当第一固化带和第二固化带的淤泥固化后，搅拌设备对同一分区内的各个次分区的淤泥进行搅拌固化作业。

Description

一种原位固化施工方法

技术领域

本申请涉及水利工程技术的领域，尤其是涉及一种原位固化施工方法。

背景技术

河道底泥存在于河道底部，通常为泥沙与各种有机质及金属盐的混合物，当外在环境被改变时，河道底泥中富集的污染物很可能会被再次释放出来，使底泥将作为内污染源影响河道的水体功能。

原位固化处理技术是一种河道底泥处理的方法，原位固化处理技术利用固化材料对淤泥等软土进行原位搅拌，使土体达到一定强度或其他使用要求的原位土体加固技术。该技术的施工设备主要包括：强力搅拌头、配套挖机、后台供料系统等组成。强力搅拌头能够将后台供料系统输送的固化浆液均匀地拌和入淤泥内部。

河道滩涂各区域的淤泥含水率不同，对于含水率较高的区域，搅拌设备在进行固化工作时，固化浆液随搅拌设备浆喷进入淤泥中，固化浆液易随淤泥中的水向外渗流，影响搅拌固化的效果和效率。

发明内容

为了解决在河道底泥的原位固化施工中固化浆液易随淤泥中的水向外渗流的问题，本申请提供一种原位固化施工方法。

本申请提供的一种原位固化施工方法采用如下的技术方案，包括如下步骤：

步骤1：对待固化河道滩涂区进行勘察，根据淤泥性质划出分区；

步骤2：根据分区的淤泥特性调配固化浆液；

步骤3：利用搅拌设备对各个分区内的淤泥搅拌固化，在此过程中，后台供料系统对搅拌设备泵送固化浆液；

步骤31：搅拌固化时，搅拌设备先沿当前分区的边界线行进并同时进行搅拌固化作业，以形成环绕当前分区的边框形的第一固化带，接着搅拌设备在分区内搅拌固化形成多道互相平行的第二固化带，相邻的第二固化带之间形成待固化的次分区；

步骤32：当第一固化带和第二固化带的淤泥固化后，搅拌设备对同一分区内的各个次分区的淤泥进行搅拌固化作业。

通过采用上述技术方案，第一固化带和第二固化带将分区分隔为多个次分区，由于第一固化带和第二固化带是搅拌设备通过在行进过程中搅拌固化形成的，使第一固化带和第二固化带覆盖的区域的淤泥固化，当搅拌设备对次分区内的淤泥进行搅拌固化时，通过搅拌设备注入次分区内的固化浆液受到第一固化带和第二固化带的阻挡作用，使固化浆液不易随淤泥中的水向周围渗透扩散，以便于控制淤泥与固化浆液的混合比例，从而控制淤泥的原位固化效果。

可选的，步骤31中，第二固化带的一端与第一固化带的其中一侧边衔接，所述第二固化带的另一端与第一固化带的另一侧边之间留有供搅拌设备通过的预留间隙。

通过采用上述技术方案，当搅拌设备对一个次分区内的淤泥完成搅拌固化工作后，可经预留间隙进入下一个次分区内，以减少搅拌设备移动跨越两个相邻的次分区时，对第二固化带造成碾压破坏的作用；另外，通过设置预留间隙，当预留间隙部位的淤泥固化后，可使位于两个次分区内固化后的淤泥的连接加强。

可选的，步骤32中，搅拌设备对次分区进行搅拌固化时，搅拌设备从次分区内远离预留间隙的区域开始，以逐渐后退靠近预留间隙的方向逐渐进行搅拌固化作业；当次分区搅拌固化完成后，搅拌设备经预留间隙进入下一个次分区；在对次分区进行搅拌固化时，利用挖掘机挖掘淤泥将预留间隙处进行堆高阻塞。

通过采用上述技术方案，搅拌设备对次分区内的淤泥以搅拌固化边后退靠近预留间隙的方式进行，搅拌设备工作工程中，搅拌设备相对次分区内受搅拌区域靠近预留间隙，使搅拌设备可以阻碍受搅拌部位的固化浆液经预留间隙流向相邻的次分区内；另外，通过挖掘机挖掘淤泥将预留间隙处进行堆高阻塞，有利于进一步减少固化浆液流向相邻的次分区内。

可选的，后台供料系统包括移动供料仓，所述移动供料仓通过软管对搅拌设备泵送固化浆液，所述软管连接有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件为长条形结构，所述弹性缓冲件的两端沿所述软管的长度错位设置，所述弹性缓冲件的两端分别与所述软管固定连接，所述软管位于所述弹性缓冲件的两端之间的长度大于所述弹性缓冲件的长度。

通过采用上述技术方案，搅拌设备在搅拌固化作业的过程中，搅拌设备需要移动，虽然移动供料仓可以配合搅拌设备进行移动，但是移动供料仓与搅拌设备之间的间距难免出现变化，使得软管难免受到牵引拖拽作用，通过设置弹性缓冲件，弹性缓冲件的长度小于软管位于弹性缓冲件两端之间的长度，当软管在绷紧之前，弹性缓冲件先出现受拉变形的现象，使工作人员通过观察弹性缓冲件的变形情况，预防使软管绷紧的情况，从而有利于保护软管。

可选的，所述弹性缓冲件为橡胶条，所述橡胶条与所述软管之间共同连接有多个捆扎件，各所述捆扎件沿所述橡胶条的长度方向依次错位设置，所述橡胶条位于每两个相邻的捆扎件之间的部位设为橡胶条分段，所述软管位于每两个相邻的捆扎件之间的部位设为分管段，所述分管段的长度大于对应的所述橡胶条分段的长度。

通过采用上述技术方案，橡胶条与软管之间通过多个捆扎件捆扎，从而使软管上分隔为多个分管段，使橡胶条分隔为多个橡胶条分段，由于分管段的长度大于对应的橡胶条分段的长度，使软管整体沿波浪形路径延伸，当软管受拉力作用时，橡胶条出现拉伸变形，软管趋向于拉伸变直，使软管受到保护作用；当橡胶条局部因老化或磨损而断裂时，橡胶条其余部位可保持弹性变形的功能，有利于尽可能使软管受到保护作用。

可选的， 所述软管包括第一软管和第二软管，所述第一软管与所述第二软管之间连接有缓冲罐，所述缓冲罐与搅拌设备之间转动连接，所述缓冲罐与所述搅拌设备之间的转动中心沿竖直方向设置，所述第一软管的一端可拆卸地连接于所述缓冲罐的侧壁，所述第一软管的另一端用于连接移动供料仓；所述第二软管的一端连接缓冲罐的顶壁，所述第二软管的另一端用于连接搅拌设备。

通过采用上述技术方案，软管包括第一软管和第二软管，第一软管与第二软管通过缓冲罐连接，且第一软管与缓冲罐之间为可拆卸连接，当原位固化施工结束后，可使第一软管与缓冲罐分离，以便于收纳第一软管；第一软管连接于缓冲罐的侧壁，当缓冲罐相对搅拌设备旋转时，第一软管绕缓冲罐进行摆动，有利于减少第一软管出现扭转的情况。

可选的，所述第二软管与所述缓冲罐的顶壁之间通过旋转密封组件连接，所述缓冲罐与所述搅拌设备之间的转动中心线与所述旋转密封组件的旋转中心线重合。

通过采用上述技术方案，第二软管与缓冲罐的顶壁之间通过旋转密封组件连接，且缓冲罐与搅拌设备之间的转动中心线与旋转密封组件的旋转中心线重合，当缓冲罐相对搅拌设备旋转时，旋转密封组件内部构件之间的相对旋转代替第二软管的扭转，有利于减少第二软管出现扭转的情况，从而有利于保护第二软管。

可选的，所述缓冲罐整体呈锥台状，所述缓冲罐的小端朝上；所述缓冲罐的侧壁与顶壁之间设有第一圆角，所述缓冲罐的侧壁与底壁之间设有第二圆角。

通过采用上述技术方案，固化浆液内通常含有固体颗粒状的组分，固化浆液从第一软管进入缓冲罐的下部，经过缓冲罐的上部后进入第二软管，通过使缓冲罐呈上小下大的锥台状结构，使缓冲罐内的固化浆液受到缓冲罐的内壁的导向作用，使固化浆液内的固体颗粒组分较为易于从缓冲罐内进入第二软管，从而减少固体颗粒组分滞留在缓冲罐内的情况。

可选的，所述缓冲罐连接有冲洗短管，所述冲洗短管设有锁止阀。

通过采用上述技术方案，通过设置冲洗短管，可利用冲洗短管对缓冲罐内通入具有压力的清水，从而对缓冲罐、第一软管和第二软管进行反冲洗工作，使缓冲罐和软管内保持清洁，以利于输送固化浆液。

可选的，所述软管通过转动座与搅拌设备连接，所述转动座与搅拌设备之间的转动中心沿竖直方向设置，所述软管与所述转动座固定连接。

搅拌设备在使用过程中难免相对移动供料仓出现角度变化，使软管出现扭转，通过采用上述技术方案，软管通过转动座与搅拌设备连接，转动座可相对搅拌设备旋转，当搅拌设备与移动供料仓之间出现角度变化时，软管靠近转动座的部位较为易于出现扭转，使软管发生扭转的部位较为固定，减少软管扭转盘曲的情况，以便于后续整理软管。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.第一固化带和第二固化带将分区分隔为多个次分区，第一固化带和第二固化带覆盖的区域的淤泥固化，使次分区内的固化浆液受到第一固化带和第二固化带的阻挡作用，不易随淤泥中的水向周围渗透扩散，以便于控制淤泥与固化浆液的混合比例，从而控制淤泥的原位固化效果；

2.通过设置弹性缓冲件，弹性缓冲件的长度小于软管位于弹性缓冲件两端之间的长度，当软管在绷紧之前，弹性缓冲件先出现受拉变形的现象，使工作人员通过观察弹性缓冲件的变形情况，预防使软管绷紧的情况，从而有利于保护软管；

3.软管包括第一软管和第二软管，第一软管与第二软管通过缓冲罐连接，且第一软管与缓冲罐之间为可拆卸连接，当原位固化施工结束后，可使第一软管与缓冲罐分离，以便于收纳第一软管。

附图说明

图1是原位固化施工方法的流程示意图。

图2是用于体现分区的结构的示意图。

图3是用于体现实施例1中搅拌设备与移动供料仓通过软管连接的示意图。

图4是用于体现实施例1中软管与缓冲罐之间的连接关系的示意图。

图5是用于体现实施例1中旋转密封组件的结构的剖视图。

图6是用于体现实施例2中软管与转动座之间的连接关系的示意图。

附图标记说明：1、分区；11、次分区；12、第一固化带；13、第二固化带；14、预留间隙；2、搅拌设备；3、移动供料仓；4、软管；41、第一软管；411、分管段；42、第二软管；5、缓冲罐；51、第一圆角；52、第二圆角；53、冲洗短管；54、锁止阀；55、转轴；6、旋转密封组件；61、外螺纹管；62、连接套筒；621、通孔；63、连接管；631、凸缘；64、机械密封；7、弹性缓冲件；71、橡胶条；711、橡胶条分段；72、捆扎件；8、转动座；81、半圆形管卡。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种原位固化施工方法。参照图1和图2，原位固化施工方法包括如下步骤：

步骤1：对待固化河道滩涂区进行勘察，根据不同区域的淤泥含水率、淤泥厚度等性质划出分区1；

步骤2：在进行原位固化施工前，对于不同的分区1，根据分区1的淤泥特性调配固化浆液；

步骤3：利用搅拌设备2对各个分区1内的淤泥进行搅拌固化，搅拌设备2具体可以使用履带浮箱强力搅拌机，搅拌设备2的搅拌执行部件为强力搅拌头，在搅拌固化的过程中，后台供料系统对搅拌设备2泵送固化浆液，固化浆液通过搅拌设备2的搅拌执行部件浆喷进入淤泥中；

步骤31：搅拌设备2对分区1内的淤泥进行搅拌固化时，搅拌设备2先沿当前分区1的边界线行进并同时进行搅拌固化作业，以形成环绕当前分区1的边框形的第一固化带12，接着搅拌设备2在分区1内搅拌固化形成多道互相平行的第二固化带13，第二固化带13的一端与第一固化带12的其中一侧边衔接，第二固化带13的另一端与第一固化带12的另一侧边之间留有供搅拌设备2通过的预留间隙14，每两个相邻的预留间隙14之间沿第二固化带13的长度方向错位设置；相邻的第二固化带13之间形成待固化的次分区11；

步骤32：当第一固化带12和第二固化带13的淤泥固化后，搅拌设备2对同一分区1内的各个次分区11的淤泥进行搅拌固化作业；搅拌设备2对次分区11进行搅拌固化时，搅拌设备2从次分区11内远离预留间隙14的区域开始，以逐渐后退靠近预留间隙14的方向逐渐进行搅拌固化作业；当次分区11搅拌固化完成后，搅拌设备2经预留间隙14进入下一个次分区11；在对次分区11进行搅拌固化时，利用挖掘机挖掘淤泥将预留间隙14处进行堆高阻塞。

原位固化施工方法的实施原理为：第一固化带12和第二固化带13将分区1分隔为多个次分区11，第一固化带12和第二固化带13覆盖的区域的淤泥受到搅拌固化，当搅拌设备2对次分区11内的淤泥进行搅拌固化时，固化浆液受到第一固化带12和第二固化带13的阻挡作用，不易随淤泥中的水向周围渗透扩散，以便于控制淤泥与固化浆液的混合比例，从而控制淤泥的原位固化效果；搅拌设备2通过预留间隙14跨越相邻的两个次分区11，有助于避免搅拌设备2在跨越两个次分区11时碾压损坏第二固化带13的情况。

参照图3和图4，原位施工方法中使用的后台供料系统包括移动供料仓3，移动供料仓3通过其内部的泵浦泵送固化浆液，移动供料仓3通过软管4对搅拌设备2泵送固化浆液；软管4包括第一软管41和第二软管42，第一软管41与第二软管42之间连接有缓冲罐5，缓冲罐5的底壁垂直固定连接有转轴55，缓冲罐5通过转轴55与搅拌设备2之间转动连接，缓冲罐5与搅拌设备2之间的转动中心沿竖直方向设置，第一软管41的一端可拆卸地连接于缓冲罐5的侧壁，第一软管41的另一端用于连接移动供料仓3；第二软管42的一端连接缓冲罐5的顶壁，第二软管42的另一端用于连接搅拌设备2。

参照图4和图5，第二软管42与缓冲罐5的顶壁之间通过旋转密封组件6连接，缓冲罐5与搅拌设备2之间的转动中心线与旋转密封组件6的旋转中心线重合；旋转密封组件6包括外螺纹管61、连接套筒62和连接管63，外螺纹管61与缓冲罐5的顶壁垂直固定连接，且与缓冲罐5连通，连接套筒62与外螺纹管61螺纹连接，连接套筒62的顶壁开设有通孔621，连接管63的下端与通孔621穿设连接，连接管63的上端供第二软管42连接，连接管63的下端设有凸缘631，凸缘631的外周面抵接连接套筒62的内壁，凸缘631的上端的环形面抵接连接套筒62的顶壁，连接套筒62的内侧同轴设置有橡胶波纹管式的机械密封64，机械密封64的上端抵接凸缘631的下端面，机械密封64的下端抵接外螺纹管61的上端面。

外螺纹管61、连接套筒62和连接管63共同形成供固化浆液流经的通路，通过设置橡胶波纹管式的机械密封64，使固化浆液不易经连接管63与通孔621之间的间隙向外流出；当缓冲罐5相对搅拌设备2旋转时，第一软管41绕转轴55旋转摆动，而机械密封64自身不同组成部件之间的相对旋转代替第二软管42的扭转，使第一软管41和第二软管42受到保护作用。

参照图4，缓冲罐5整体呈锥台状，缓冲罐5的小端朝上；缓冲罐5的侧壁与顶壁之间设有第一圆角51，缓冲罐5的侧壁与底壁之间设有第二圆角52。固化浆液依次经第一软管41和缓冲罐5进入第二软管42，固化浆液经过缓冲罐5时从下往上流动，由于缓冲罐5呈上小下大的结构，使固化浆液受到缓冲罐5内壁的导向作用；而通过设置第一圆角51和第二圆角52则有利于减少固化浆液在缓冲罐5内流动的阻力。

参照图4，缓冲罐5的周壁连接有冲洗短管53，冲洗短管53设有锁止阀54，锁止阀54具体可选是球阀或截止阀等，冲洗短管53可用于连接给水管，以对缓冲罐5、第一软管41和第二软管42进行反冲洗作业，使缓冲罐5、软管4和强力搅拌头各自的内部保持清洁。

参照图4，软管4通过第一软管41连接有弹性缓冲件7，弹性缓冲件7为橡胶条71，橡胶条71与软管4之间共同连接有多个捆扎件72，捆扎件72具体可以使用管卡、扎带或绳索等，各捆扎件72沿橡胶条71的长度方向依次等距排列，橡胶条71位于每两个相邻的捆扎件72之间的部位设为橡胶条分段711，软管4位于每两个相邻的捆扎件72之间的部位设为分管段411，分管段411的长度大于对应的橡胶条分段711，由于分管段411的长度大于对应的橡胶条分段711的长度，使软管4整体沿波浪形路径延伸。

搅拌设备2需在搅拌固化作业的过程中移动，软管4难免受到牵引拖拽作用，通过设置橡胶条71，当软管4受拉力作用时，软管4趋向于拉伸变直，同时橡胶条71出现拉伸变形，工作人员通过观察橡胶条71的变形情况，可预防使软管4绷紧，以利于保护软管4。当橡胶条71局部因老化或磨损而断裂时，橡胶条71其余部位可保持弹性变形的潜力，有利于尽可能使软管4受到保护作用。

在另外的实施方式中，橡胶条71可替换为多个沿轴向依次排列的弹簧，弹簧通过自身的弹簧线圈与软管4之间绑扎固定。

实施例2：

参照图6，本实施例与实施例1的不同之处在于：软管4通过转动座8与搅拌设备2连接，转动座8与搅拌设备2之间的转动中心沿竖直方向设置，软管4的中间部位通过半圆形管卡81固定于转动座8。

软管4通过转动座8与搅拌设备2连接，转动座8可相对搅拌设备2旋转，当搅拌设备2与移动供料仓3之间出现相对角度变化时，软管4靠近转动座8的部位较为易于出现扭转，使软管4发生扭转的部位较为固定，减少软管4扭转盘曲的情况，以便于后续整理软管4。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种原位固化施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对待固化河道滩涂区进行勘察，根据淤泥性质划出分区(1)；

步骤2：根据分区(1)的淤泥特性调配固化浆液；

步骤3：利用搅拌设备(2)对各个分区(1)内的淤泥搅拌固化，在此过程中，后台供料系统对搅拌设备(2)泵送固化浆液；后台供料系统包括移动供料仓(3)，所述移动供料仓(3)通过软管(4)对搅拌设备(2)泵送固化浆液，所述软管(4)连接有弹性缓冲件(7)，所述弹性缓冲件(7)为长条形结构，所述弹性缓冲件(7)的两端沿所述软管(4)的长度错位设置，所述弹性缓冲件(7)的两端分别与所述软管(4)固定连接，所述软管(4)位于所述弹性缓冲件(7)的两端之间的长度大于所述弹性缓冲件(7)的长度；

所述弹性缓冲件(7)为橡胶条(71)，所述橡胶条(71)与所述软管(4)之间共同连接有多个捆扎件(72)，各所述捆扎件(72)沿所述橡胶条(71)的长度方向依次错位设置，所述橡胶条(71)位于每两个相邻的捆扎件(72)之间的部位设为橡胶条分段(711)，所述软管(4)位于每两个相邻的捆扎件(72)之间的部位设为分管段(411)，所述分管段(411)的长度大于对应的所述橡胶条分段(711)的长度；

所述软管(4)包括第一软管(41)和第二软管(42)，所述第一软管(41)与所述第二软管(42)之间连接有缓冲罐(5)，所述缓冲罐(5)与搅拌设备(2)之间转动连接，所述缓冲罐(5)与搅拌设备(2)之间的转动中心沿竖直方向设置，所述第一软管(41)的一端可拆卸地连接于所述缓冲罐(5)的侧壁，所述第一软管(41)的另一端用于连接移动供料仓(3)；所述第二软管(42)的一端连接缓冲罐(5)的顶壁，所述第二软管(42)与所述缓冲罐(5)的顶壁之间通过旋转密封组件(6)连接，所述缓冲罐(5)与所述搅拌设备(2)之间的转动中心线与所述旋转密封组件(6)的旋转中心线重合，所述第二软管(42)的另一端用于连接搅拌设备(2)；所述缓冲罐(5)连接有冲洗短管(53)，所述冲洗短管(53)设有锁止阀(54)；

步骤31：搅拌固化时，搅拌设备(2)先沿当前分区(1)的边界线行进并同时进行搅拌固化作业，以形成环绕当前分区(1)的边框形的第一固化带(12)，接着搅拌设备(2)在分区(1)内搅拌固化形成多道互相平行的第二固化带(13)，相邻的第二固化带(13)之间形成待固化的次分区(11)；第二固化带(13)的一端与第一固化带(12)的其中一侧边衔接，第二固化带(13)的另一端与第一固化带(12)的另一侧边之间留有供搅拌设备(2)通过的预留间隙(14)；

步骤32：当第一固化带(12)和第二固化带(13)的淤泥固化后，搅拌设备(2)对同一分区(1)内的各个次分区(11)的淤泥进行搅拌固化作业。

2.根据权利要求1所述的原位固化施工方法，其特征在于：步骤32中，搅拌设备(2)对次分区(11)进行搅拌固化时，搅拌设备(2)从次分区(11)内远离预留间隙(14)的区域开始，以逐渐后退靠近预留间隙(14)的方向逐渐进行搅拌固化作业；当次分区(11)搅拌固化完成后，搅拌设备(2)经预留间隙(14)进入下一个次分区(11)；在对次分区(11)进行搅拌固化时，利用挖掘机挖掘淤泥将预留间隙(14)处进行堆高阻塞。

3.根据权利要求1所述的原位固化施工方法，其特征在于：所述缓冲罐(5)整体呈锥台状，所述缓冲罐(5)的小端朝上；所述缓冲罐(5)的侧壁与顶壁之间设有第一圆角(51)，所述缓冲罐(5)的侧壁与底壁之间设有第二圆角(52)。