超厚层淤泥质土固化处理系统及方法与流程

本发明属于淤泥质土固化，更具体地，涉及一种超厚层淤泥质土固化处理系统及方法。

背景技术：

1、随着城镇化建设的快速发展，用地需求急剧增加，建设用地需求与土地供应不足的矛盾日渐突出，在沿海地区为解决建设地不足问题，出现了大量的围海造地工程，通过对沿海滩涂地进行围垦、回填而形成的深厚软弱地质层经过短时间沉淀和一系列处理后作为规划建设用地，近几年来，随着大量的海洋滩涂及疏浚吹填所形成的软弱地质土地亟待开发利用，大量的深厚层淤泥及淤泥质软土层无法满足上部建筑物施工时大型施工机械作业和施工临时设施及施工道路等承载力要求，需对超厚层淤泥质软土地基进行处理。

2、目前，超厚层淤泥质软土地基(3～10m)处理主要采用换填、深层搅拌桩、砂石或碎石挤密桩、浅层固化和堆载预压处理等方法。对于大面积超厚层淤泥质软土地基处理采用换填、深层搅拌桩和砂石或碎石挤密桩不经济，也浪费资源、破坏自然环境；固化处理和堆载预压处理是大面积深厚层淤泥质软土地基处理比较合适的方法，堆载预压处理耗费周期太长，一般均需要6个月时间堆载预压排水，使软土地基具备使用条件，对现行的开发时间和建设周期带来了很大的时间投资成本，而现行软土固化处理主要包括集中固化回填和原位固化，集中固化回填需要将淤泥质土挖运至固化场地固化后再运到现场回填，增加挖填及运输成本，固化处理需要配套硬化建设临时固化供料、后台操作场地，固化供料系统需通过长输送胶管输至淤泥固化处理设备，对于固化深度不同、强度不同要求的区域还需通过更换适用不同深度的固化装置来满足固化要求，对于大面积超厚层淤泥质固化需要建设多处后台，临时设施建造占用土地造成资源浪费，长距离管线输送易渗漏造成固化液体污染水源环境，更换不同长度固化装置需要浪费施工时间。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种超厚层淤泥质土固化处理系统及方法，通过将行走机构、固化剂供料仓、固化剂自动定量控制系统、固化搅拌机构、用于调节固化搅拌机构的工作深度、工作角度以及水平位移的多维度可调机械臂一体化集成，实现大面积超厚层淤泥质土不同深度、不同强度要求实现连续固化作业；能够减少传统的固化供料系统、自动定量控制系统后台的临时用地硬化建设，节约土地资源和临时设施建设成本；能够缩短传统固化供料系统与固化装置之间的输送距离，降低固化液体运输管渗漏造成水资源污染风险，节约输送材料采购成本；通过多维度可调机械臂调节固化搅拌机构的工作深度、工作角度以及水平位移，实现超厚层淤泥质土不同深度固化作业无缝衔接，无需更换固化处理装置，能够缩短淤泥质土固化工期。

2、为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种超厚层淤泥质土固化处理系统，包括行走机构，可旋转设于所述行走机构上的承载平台，设于所述承载平台上的操作仓、供料仓、固化液混合高压输送装置、多维度可调机械臂、连接所述固化液混合高压输送装置和所述固化搅拌机构的固化液输送管道，设于所述多维度可调机械臂末端的固化搅拌机构；其中，

3、所述操作仓上设有用于调节淤泥质土的固化配合比数据的自动定量控制系统；所述操作仓上设有用于控制所述行走机构行走的移动控制手柄、用于控制承载平台旋转的旋转控制手柄、用于控制所述固化液混合高压输送装置将固化剂混合并喷浆的喷浆按钮、用于控制所述多维度可调机械臂动作的多维控制手柄以及用于控制所述固化搅拌机构旋转的搅拌按钮；所述固化液混合高压输送装置与所述供料仓相连；所述固化搅拌机构包括周向均匀间隔设于所述多维度可调机械臂末端的至少四个带切割刀片的固定式搅拌切割头；

4、通过所述多维度可调机械臂调节所述固化搅拌机构的工作深度、工作角度以及水平位移，通过所述自动定量控制系统调整淤泥质土的固化配合比，实现不同区域超厚层淤泥质土不同深度、不同强度要求的连续固化作业。

5、进一步地，所述行走机构包括行走马达和设有所述行走马达上的行走履带和转向轮；

6、所述承载平台与行走机构通过旋转轴承连接；所述旋转轴承上连接有旋转马达。

7、进一步地，所述多维度可调机械臂包括可升降设于所述承载平台上的主机械臂、可旋转设于所述主机械臂末端的副机械臂、可旋转设有设于所述副机械臂末端的固化搅拌机构固定臂；

8、进一步地，所述主机械臂与承载平台之间设有液压升降装置；

9、所述副机械臂包括三角机械臂主体、设于所述三角机械臂主体上的转动端、底部耳板和头部耳轴；所述转动端与主机械臂的端部连接；所述底部耳板与所述三角机械臂主体之间通过第二液压组件连接；所述第二液压组件用于实现固化搅拌机构固定臂和固化搅拌机构的整体前后水平位移；

10、所述固化搅拌机构固定臂包括与所述副机械臂相连的固定端和与所述固化搅拌机构相连的调节端；所述固定端与所述三角机械臂主体之间设有第三液压组件；所述第三液压组件用于实现所述固化搅拌机构的整体竖向角度调节；所述调节端头部与固化搅拌机构连接，所述固定端与所述调节端之间设有用于调节所述固化搅拌机构固化深度的第一液压组件；

11、所述液压升降装置、第一液压组件、第二液压组件、第三液压组件的动作均通过所述操作仓内的控制手柄控制。

12、进一步地，所述主机械臂为l形，一端垂直固定于所述承载平台上，另一端悬于空中；

13、进一步地，所述副机械臂为倒三角形块状结构；所述副机械臂的转动端位于三角机械臂主体的顶角位置；所述底部耳板位于三角机械臂主体靠近所述主机械臂的一端；头部耳轴位于所述三角机械臂主体靠近所述固化搅拌机构固定臂的一端。

14、进一步地，所述固化搅拌机构固定臂为套筒结构，包括顶板、设于所述顶板底部的第一套筒、活动设于所述第一套筒内部的第二套筒、设于所述第二套筒上的限位板；

15、所述第一液压组件设于所述顶板与所述限位板之间。

16、进一步地，所述固化搅拌机构还包括与所述固化搅拌机构固定臂的调节端固定的安装板、设于所述安装板底部的安装柱；至少四个所述带切割刀片的固定式搅拌切割头周向均匀间隔设于所述安装柱上；

17、所述安装板与所述限位板固定连接；

18、所述带切割刀片的固定式搅拌切割头上设有与所述固化液输送管道相连的喷射通道。

19、本发明的另一个方面提供一种超厚层淤泥质土固化处理方法，应用所述的超厚层淤泥质土固化处理系统实现，包括如下步骤：

20、s1:通过操作仓的移动控制手柄控制行走机构移动到固化剂运输车附近，为供料仓加料；通过移动控制手柄控制行走机构将供料仓已加注满固化剂的超厚层淤泥质土固化处理系统行驶至拟淤泥固化位置；通过操作仓的旋转控制手柄控制承载平台旋转使主机械臂转到合适的工作方向；

21、s2:在操作仓的自动定量控制系统输入拟固化淤泥质土的固化配合比数据；

22、s3:通过操作仓的多维控制手柄控制第三液压组件动作使固化搅拌机构固定臂及与其相连的固化搅拌机构竖向保持垂直；控制第二液压组件动作使使固化搅拌机构处于合适的水平工作位置；

23、s4:通过操作仓的多维控制手柄控制液压升降装置动作使固化搅拌机构整体做升降运动，同时，通过操作仓的喷浆按钮控制固化液混合高压输送装置工作将固化剂混合并送至固化搅拌机构内部喷射通道接口，并沿着切割头上的刀片孔道高压喷射，同时通过操作仓的搅拌按钮控制固化搅拌机构旋转搅拌，随着固化搅拌机构的重复搅拌、下沉、上升、喷浆，使得淤泥质土与固化液充分搅拌混合，达到固化效果；

24、s5:在一个位置的作业范围内一个固化点的淤泥质土固化完成后，通过操作仓的移动控制手柄控制行走机构前进或后退到该位置作业范围内下一个固化点，再次通过操作仓的旋转控制手柄控制承载平台旋转使主机械臂转到合适的工作方向；重复步骤s2～s4，直至完成该位置作业范围内所有的淤泥质土固化完成；

25、s6:在一个位置作业范围内所有的淤泥质土固化完成后，通过操作仓的移动控制手柄控制行走机构行驶至下一位置固化点重复步骤s1～s5，实现不同区域淤泥质土不同固化深度、不同固化强度的连续固化作业。

26、进一步地，步骤s4中，当需要对不同深度的淤泥质土固化时，通过操作仓的多维控制手柄控制手柄控制第一液压组件动作来调节固化搅拌机构固定臂的长度，使固化搅拌机构下沉合适深度进行搅拌，以满足不同固化深度需求；

27、当需要对不同固化强度要求的淤泥质土固化时，重复步骤s2在操作仓中配备的自动定量控制系统调整固化剂配合比参数来实现不同固化强度要求淤泥质土的固化强度调整。

28、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

29、本发明的一种超厚层淤泥质土固化处理系统及方法，在行走机构上可旋转设置承载平台，在承载平台上设为提供固化施工作业人员实现超厚层淤泥质土固化系统行走、承载平台的旋转、固化液混合高压输送装置的固化喷浆、固化搅拌机构升降、搅拌以及固化液自动定量控制操作的操作仓、用于装固化剂的供料仓、用于将固化剂混合并喷出的固化液混合高压输送装置、用于调节固化搅拌机构的工作深度、工作角度以及水平位移的多维度可调机械臂，所述多维度可调机械臂的末端设固化搅拌机构；在连接所述固化液混合高压输送装置和所述固化搅拌机构执之间设固化液输送管道；通过将行走机构、固化剂供料仓、固化剂自动定量控制系统、固化搅拌机构、用于调节固化搅拌机构的工作深度、工作角度以及水平位移的多维度可调机械臂一体化集成，通过行走机构的行走后退连续作业或左右行走以及承载平台的旋转，实现作业半径覆盖不到的位置淤泥质土固化的连续性，进而实现大面积超厚层淤泥质土不同深度、不同强度要求实现连续固化作业；本发明能够实现3～10米深度范围内的淤泥质土固化，能够减少传统的固化供料系统、自动定量控制系统后台的临时用地硬化建设，节约土地资源和临时设施建设成本；能够缩短传统固化供料系统与固化装置之间的输送距离，降低固化液体运输管渗漏造成水资源污染风险，节约输送材料采购成本；能够实现不同区域淤泥质土固化处理的连续作业和固化强度任意调整；通过所述多维度可调机械臂调节所述固化搅拌机构的工作深度、工作角度以及水平位移，实现超厚层淤泥质土不同深度固化作业无缝衔接，无需更换固化处理装置，能够缩短淤泥质土固化工期。