[发明专利]海涂泥快速固结施工机械设备及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及海涂泥快速固结施工机械设备及施工方法，处理沉浅层与深层积淤泥土的固结施工方法，特别是在沉积深厚超软粘土地基上再吹填淤泥固结施工。

背景技术

随着工业化和城市化的加速推进，沿海地区建设用地需求量猛增，回填所需的砂、石料也逐渐减少，国家海洋局2008年发布了《全国科技兴海规划纲要(2008年-2015年)》，文中提到：“集成应用滩涂围垦、滨海公路网络、河口和低洼岸段海塘等生态景观式人工海岸建设模式与海岸线科学化利用的相关技术，推进重大生态型工程、宜居型海上城市建设。”合理开发利用滩涂资源，利用海洋滩涂淤泥作为回填材料，是解决建设用地材料资源短缺、保护沙滩和减少石料开采的重要途径，也是推进陆海经济等联动的有效措施。

如何利用滩涂淤泥作为围垦回填材料就成为开发海洋滩涂的关键问题，现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，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。

所以一种能直接在深厚淤泥软基上进行固结剂搅拌施工的机械设备及施工工艺的发明，对促进围垦事业的发展、推进沿海地区经济繁荣有着重要的意义。

发明内容

为了克服淤泥固结剂不能直接在淤泥软基进行搅拌的施工难题，本发明研制出海涂泥快速固结施工机械设备及施工方法，该设备不仅能直接在淤泥涂面上行走，且在淤泥中添加固结剂的同时直接完成搅拌工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

海涂泥快速固结施工机械设备，设有淤泥涂面的行走系统、高压原料输送系统、旋转旋喷搅拌系统、双动力驱动系统组成。高压原料输送系统输出端连接搅拌系统，搅拌系统固定在淤泥涂面的行走系统上，行走系统安装双动力驱动系统。固化剂通过高压原料输送系统输送至搅拌系统，旋转加高压旋喷搅拌系统将固结剂与超软基础进行充分混合搅拌，在双动力驱动系统的作用下，滩涂行走系统根据施工流程在软基上连续作业，最终实现软基的快速固结处理。本设备的工作：一、淤泥涂面的行走系统，利用2个浮体式螺杆推进器，同时提供牵引和浮力，螺杆采用反旋转阿基米德螺线。推进器自身的滚筒浮体结构，提供设备的浮力，可降低与淤泥涂面的接地比压；推进器的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，提高机械设备的抗滑转性能；行走系统的动力配有两套液压行走马达。二、高压原料输送系统，固化剂输送采用浆剂高压柱塞泵输送，搅拌设备上安装高压旋喷分配阀，分配阀再将固结浆剂高压分配至每一个旋喷头，在高压的作用下喷射到搅拌淤泥中；分配阀上安装增压泵与电子流量控制器，进行控制和调整固结剂的输送流量。三、固结剂与淤泥的搅拌系统，搅拌器采用慢速机械旋转加高压旋喷搅拌，机械搅拌设备采用门架式结构多头搅拌器，搅拌器在液压缸的推动作用下可自由倾斜、自由提升，可使搅拌器处于最佳的搅拌角度；搅拌器绞头采用φ80螺栓结构，可以使淤泥在绞头范围内上下翻转拌和；搅拌轴采用中空结构，做为药剂的输送通道，搅拌头上安装高压旋喷头，在高压的作用下(压力控制在1.5mp)实现固结剂高压旋喷，从而达到快速搅拌均匀的效果。四、设备动力配置系统，采用双动力驱动系统，以柴油发电机为主动力，选配液压泵站为副动力，采用液压泵站为副动力可以大大降低整体的重量。

机械设备的施工工艺：根据工程淤泥的含水率及工程要求，确定固结剂掺加比例(海涂沉积淤泥含水率是60％～150％，对应的固结剂掺和比例为10％～20％，土质好或含有砂质沉积淤泥，施工可减少固结剂的掺和比例，一般为5％～15％)，根据工程输送距离的施工条件，确定固化剂的水灰比(固化剂浆液的水灰比一般控制0.5～2)，根据掺加比例及水灰比确定各设备工作参数(推进器的行走速度、搅拌器的起升速度、浆液的输送流量)。浆液通过高压柱塞泵输送至搅拌系统，结合高压分配阀将固结剂喷射在淤泥中，在设备行走的同时进行搅拌作业，完成固结剂的对应掺和与搅拌，利用电子流量控制器进行浆液掺和比例的控制，最终实现固结剂对淤泥软基的处理。

本发明具有的有益效果是：通过发明海滩软基的固化剂搅拌施工设备及工艺，实现了淤泥软基利用固结剂进行快速固结处理，施工简单、工作效率高、处理深度大，且软基处理成本大大降低。