本發(fā)明屬于土壤修復(fù)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于土壤修復(fù)的深層攪拌樁設(shè)備及其施工方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國對于環(huán)境保護的越來越重視，尤其在“十三五”規(guī)劃中土壤修復(fù)也列入至其中。現(xiàn)在土壤修復(fù)常用的技術(shù)措施是固化/穩(wěn)定化處理的方式，其方法是指運用物理或化學(xué)的方法將土壤中的有害污染物固定起來，或者將污染物轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài)，阻止其在環(huán)境中遷移、擴散等過程，從而降低污染物質(zhì)的毒害程度的修復(fù)技術(shù)。一般的土壤固化/穩(wěn)定化處理需要將污染的土壤先挖掘出來，運輸至固化/穩(wěn)定化車間進行處理，不僅造價較高，而且工期較長，并且施工過程中的挖掘、填埋影響較大，需要專門的車間廠房進行土壤修復(fù)處理。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對一般土壤固化/穩(wěn)定化工藝造價高、施工效率低、工序復(fù)雜等問題，提供一種工期短、費用低、效果好、施工機械簡單、且對周邊土壤影響較小的深層攪拌樁設(shè)備及其施工方法，實現(xiàn)土壤原位修復(fù)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種用于土壤修復(fù)的深層攪拌樁設(shè)備，包括鉆桿組件、給藥組件和加漿組件；所述鉆桿組件包括鉆桿、鉆桿聯(lián)動電機、鉆桿升降立柱和鉆桿支架，所述鉆桿與鉆桿聯(lián)動電機一同安裝于鉆桿升降立柱上，并通過鉆桿升降立柱上的卷揚驅(qū)動升降，所述鉆桿升降立柱通過鉆桿支架設(shè)置于設(shè)備基座上；所述給藥組件包括帶有藥劑計量泵的藥劑收集桶以及和藥劑計量泵連接的藥劑輸送管；所述加漿組件包括水泥漿收集池以及具備泵送功能的水泥漿輸送管；所述鉆桿采用空心鉆桿，鉆桿的內(nèi)腔和藥劑輸送管以及水泥漿輸送管并聯(lián)，依次向鉆進的土壤內(nèi)部加入水泥漿和修復(fù)藥劑。進一步的，所述鉆桿支架通過移動組件設(shè)置在設(shè)備基座上；所述移動組件包括橫向行程電機、傳動軸、傳動齒輪、行走齒條和導(dǎo)軌鋼梁，所述橫向行程電機固定在設(shè)備基座上，電機輸出端通過傳動軸與傳動齒輪連接，所述傳動齒輪與固定在導(dǎo)軌鋼梁上的行走齒條嚙合，所述導(dǎo)軌鋼梁滑動裝配在設(shè)備基座上，所述鉆桿支架與導(dǎo)軌鋼梁固定連接。進一步的，所述導(dǎo)軌鋼梁在鉆桿支架的前后兩端設(shè)置兩組，所述橫向行程電機采用兩組平行布置的雙軸電機，分別通過兩組傳動軸、傳動齒輪和行走齒條與導(dǎo)軌鋼梁連接。進一步的，所述導(dǎo)軌鋼梁通過若干滾軸與設(shè)備基座之間滑動裝配。進一步的，所述設(shè)備基座上還設(shè)有用于定位鉆桿組件的定位壓板。本發(fā)明還公開了一種上述用于土壤修復(fù)的深層攪拌樁設(shè)備的施工方法，包括如下步驟：第一步、采用攪拌樁進行試攪試噴，根據(jù)試攪試噴的土壤治理情況確定水泥漿的水灰比及修復(fù)藥劑參數(shù)配比；第二步、施工測量，確定攪拌點位置；第三步、攪拌樁設(shè)備就位，采用第一步中確定的水泥漿和修復(fù)藥劑進行兩攪兩噴的鉆孔攪拌，其中第一次鉆孔攪拌至設(shè)定深度后，邊向鉆桿內(nèi)噴水泥漿邊提升鉆桿，第二次鉆孔攪拌至設(shè)定深度后，邊向鉆桿內(nèi)噴修復(fù)藥劑邊提升鉆桿；第四步、移動攪拌樁設(shè)備至下一攪拌點，重復(fù)第三步。具體的，所述第二步中，確定攪拌點位置時，每個攪拌點的樁位平面偏差不大于2cm，藥劑擴散直徑根據(jù)樁機鉆桿直徑大小確定，要求相鄰鉆孔位置的藥劑擴散直徑的邊界保持50-100mm重疊，保障藥劑充分在施工區(qū)擴散。具體的，所述第三步中，調(diào)整攪拌樁設(shè)備的鉆桿垂直度偏差小于0.5％。具體的，所述第三步中，第二次鉆孔至設(shè)定深度后，選用慢檔提升鉆桿，保證修復(fù)藥劑和土壤攪拌均勻，要求鉆桿每提升15mm時攪拌不超過1周，鉆桿的提升速度每分鐘不大于0.6m。具體的，所述第四步采用逐點移動鉆孔攪拌或者奇偶交替移動鉆孔攪拌的方式。本發(fā)明在土木工程中應(yīng)用的水泥深層攪拌樁基礎(chǔ)上進行創(chuàng)造性改進，通過在水泥深層攪拌樁的鉆孔攪拌過程中按配比計量加入土壤修復(fù)的藥劑，從而達到修復(fù)土壤的目的。配合科學(xué)的施工方法，使用可精確定位的深層攪拌樁的設(shè)備就地鉆進切削污染土體，同時從鉆桿前端將水泥漿和計量配備好的藥劑依次注入污染土體，使之在攪拌過程中與污染的土體反復(fù)混合攪拌形成水泥藥劑修復(fù)土體，可以實現(xiàn)深度達到10～20m、藥劑的噴灑半徑為0.5～1m的地底土壤原位修復(fù)。由上所述，本發(fā)明可通過現(xiàn)有的土木工程攪拌樁進行改進，機械結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，不需要將土壤進行挖埋施工，治理工期短，費用低，并且對周邊的土壤影響小。以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。附圖說明圖1為實施例1中的深層攪拌樁設(shè)備連接給藥組件狀態(tài)下的主視圖。圖2為實施例1中的深層攪拌樁設(shè)備連接加漿組件狀態(tài)下的側(cè)視圖。圖3-1為實施例2中的攪拌點移動施工順序一。圖3-2為實施例2中的攪拌點移動施工順序二。圖中標(biāo)號：1-鉆桿，2-鉆桿聯(lián)動電機，3-鉆桿升降立柱，4-鉆桿支架，5-藥劑計量泵，6-藥劑收集桶，7-藥劑輸送管，8-水泥漿收集池，9-水泥漿輸送管，10-橫向行程電機，11-傳動軸，12-傳動齒輪，13-行走齒條，14-導(dǎo)軌鋼梁，15-設(shè)備基座，16-滾軸，17-定位壓板。具體實施方式實施例1參見圖1和圖2，圖示中的深層攪拌樁設(shè)備為本發(fā)明中的優(yōu)選實施方式，具體包括鉆桿組件、給藥組件和加漿組件三大部分。其中鉆桿組件包括鉆桿1、鉆桿聯(lián)動電機2、鉆桿升降立柱3、鉆桿支架4，鉆桿1采用空心鉆桿，鉆桿的頭端設(shè)置絞龍用于鉆孔攪拌泥土，鉆桿的尾端與鉆桿聯(lián)動電機2連接，并一同安裝在鉆桿升降立柱3上，鉆桿升降立柱3豎直設(shè)置在鉆桿支架4上，其上設(shè)有用于提升鉆桿的卷揚機構(gòu)，卷揚機構(gòu)放松，鉆桿在鉆桿聯(lián)動電機2的作用下自上而下切土拌和下沉，直到鉆頭下沉鉆進至樁底標(biāo)高，在通過卷揚機構(gòu)將鉆桿連同鉆桿聯(lián)動電機一同提升，鉆桿組件整體通過鉆桿支架4設(shè)置在設(shè)備基座15上。本實施例的鉆桿1采用空心鉆桿，其頂部分別與加藥組件和加漿組件通過管路對接。具體的，加藥組件包括藥劑計量泵5、藥劑收集桶6和藥劑輸送管7，藥劑計量泵5設(shè)置在藥劑收集桶6內(nèi)，通過藥劑輸送管7與鉆桿對接，藥劑計量泵5可控制藥劑的泵送流量。加漿組件包括水泥漿收集池8和水泥漿輸送管9，水泥漿輸送管9兩端將水泥漿收集池8和鉆桿內(nèi)腔連通，水泥漿輸送管具備泵送功能，將水泥漿收集池內(nèi)配比好的水泥漿泵送至鉆桿內(nèi)。水泥將輸送管上設(shè)置普通的水泥漿輸送泵即可，不需要對注入的水泥進行準(zhǔn)確計量。藥劑輸送管7和水泥漿輸送管9的出口端均固定設(shè)置在鉆桿頂部，其出口與鉆桿頂部內(nèi)腔對接，并且隨鉆桿一同升降，解決鉆桿和管道的旋轉(zhuǎn)連接問題。本實施例中的鉆桿組件通過直線移動組件設(shè)置在設(shè)備基座15上，該直線移動組件包括橫向行程電機10、傳動軸11、傳動齒輪12、行走齒條13和導(dǎo)軌鋼梁14，橫向行程電機10固定安裝在設(shè)備基座15上，電機輸出端通過傳動軸11與傳動齒輪12連接，傳動齒輪12與固定在導(dǎo)軌鋼梁14上的行走齒條13嚙合，導(dǎo)軌鋼梁14滑動裝配在設(shè)備基座15上，鉆桿組件的鉆桿支架4與導(dǎo)軌鋼梁14固定連接。橫向行程電機10通過傳動軸11、傳動齒輪12和行走齒輪13將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成導(dǎo)軌鋼梁14的橫向直線運動，實現(xiàn)鉆桿組件的橫向平移，用于連續(xù)移位鉆孔攪拌。為了保證鉆桿組件的平穩(wěn)移動，在鉆桿支架4的前后兩端底部設(shè)置有兩組導(dǎo)軌鋼梁14，兩組導(dǎo)軌鋼梁14通過由若干滾軸16構(gòu)成的滑動組件滑動裝配在設(shè)備基座15上，同時采用兩組雙軸電機作為橫向行程電機10，橫向行程電機10的電機軸平行并且對稱布置在鉆桿升降架的兩端，兩組橫向行程電機10分別通過兩組傳動軸、傳動齒輪和行走齒條與兩端的兩組導(dǎo)軌鋼梁連接，提高了鉆桿組件的驅(qū)動平穩(wěn)性。在將鉆桿組件進行橫向移動到位后，在設(shè)備基座15上還設(shè)有用于將定位鉆桿組件壓緊的定位壓板17，防止鉆桿組件工作時發(fā)生意外移動。實施例2本實施例說明使用實施例1中的深層攪拌樁設(shè)備進行土壤修復(fù)的施工方法。以某鎘污染場地為例，將鎘污染場地在不同的污染位置劃分污染區(qū)段，分別取10個樣品其污染土壤毒性浸出檢測結(jié)果如下表。表1-1.施工前土壤毒性浸出檢測結(jié)果編號12345678910浸出鑒定標(biāo)準(zhǔn)鎘mg/L2.6131.7389.633.59.5299.61固化穩(wěn)定化處理雖然可以異位處理達到處理的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是需要修建固化穩(wěn)定化車間和新建填埋場，其工程造價太高和造成工程的工期過長，而采用實施例1中的深層攪拌樁設(shè)備進行原位深層治理，造價低廉且能夠大大縮短工程的工期，其具體的施工步驟如下：第一步、采用攪拌樁進行試攪試噴，根據(jù)試攪試噴的土壤治理情況確定水泥漿的水灰比及修復(fù)藥劑參數(shù)配比。1.1.架設(shè)試驗樁進行試攪試噴，確定水灰比和施工參數(shù)。1.2.配置重金屬穩(wěn)定藥劑，采用有機硫化物、聚合硫酸鐵、水泥、過硫酸鈉配置重金屬治理穩(wěn)定劑(幾種藥劑中的一種或幾種組合視污染種類及含量不同來確定)。1.3.根據(jù)試驗樁得出的各試驗施工參數(shù)要求進行配制修復(fù)藥劑溶液，藥液配制后通過藥劑計量泵泵送到各施工機械的藥劑收集桶中，以保證施工正常進行。第二步、施工測量，確定攪拌點位置。2.1.按照設(shè)計要求確定攪拌樁設(shè)備的攪拌點，由測量施工人員提前施放完畢，在施工區(qū)域外設(shè)置參照點保障施工精度，每個攪拌點位置的樁位平面偏差不大于2cm。本實施例采用單軸攪拌樁進行兩攪兩噴工藝，將用于測量攪拌樁放樣的定位型鋼之間的間距設(shè)定為500mm，將測量好的攪拌點位置用紅色油漆做好標(biāo)記，保證攪拌樁設(shè)備每次鉆孔攪拌時的準(zhǔn)確定位。采用單軸攪拌樁機，樁間搭接20mm，如圖3-1和圖3-2所示，藥劑擴散直徑根據(jù)采用的鉆孔直徑大小確定，藥劑擴散的邊界設(shè)置50-100mm重疊，保障藥劑充分在施工區(qū)擴散。第三步、攪拌樁設(shè)備就位，采用第一步中確定的水泥漿和修復(fù)藥劑進行兩攪兩噴的鉆孔攪拌，其中第一次鉆孔攪拌至設(shè)定深度后，邊向鉆桿內(nèi)噴水泥漿邊提升鉆桿，第二次鉆孔攪拌至設(shè)定深度后，邊向鉆桿內(nèi)噴修復(fù)藥劑邊提升鉆桿，具體操作注意事項如下：3.1.攪拌樁就位，當(dāng)施工場地土面過軟時，采取鋪設(shè)路基箱的措施防止攪拌樁施工機械失穩(wěn)并調(diào)整樁架垂直度偏差小于0.5％。3.2.啟動攪拌樁，根據(jù)土質(zhì)情況設(shè)計鉆孔速率，放松卷揚機使攪拌頭自上而下切土拌和下沉，直到鉆桿頭部下沉鉆進至樁底標(biāo)高。3.2.當(dāng)?shù)谝淮毋@至設(shè)計深度后，將鉆桿反轉(zhuǎn)提升，同時通過加漿組件向鉆桿內(nèi)噴水泥漿，邊噴水泥漿邊提升鉆桿，利用鉆桿頭部反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生向下的壓力，把水泥漿充分噴出到土壤中。3.3.控制鉆桿進行第二次下鉆，下鉆到設(shè)計深度后，鉆桿反轉(zhuǎn)提升的同時通過給藥組件向鉆桿內(nèi)部噴藥劑，邊噴藥劑邊提升鉆桿，利用鉆桿頭部反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生向下的壓力，把藥劑充分噴出到土壤中。在提升噴藥劑攪拌時不能使用快檔，不論設(shè)計噴藥劑量的大小，均宜選用慢檔提升鉆桿，保證攪拌均勻，具體要求鉆桿每提升15mm攪拌不超過1周，鉆桿的提升速度每分鐘不大于0.6m，施工時，噴藥劑時司機與送藥劑操作人員應(yīng)集中注意力，相互配合，確保摻入比準(zhǔn)確無誤，送藥劑應(yīng)注意藥劑計量泵的顯示，隨時調(diào)整藥劑泵送流量閥門，保證送藥劑量的準(zhǔn)確性、均勻性。第四步、移動攪拌樁設(shè)備至下一攪拌點，重復(fù)第三步。4.1.本攪拌點施工完成后，經(jīng)確認達到要求后，通過攪拌樁設(shè)備上的移動組件控制鉆桿組件移至下一個樁點進行施工，施工順序可按照圖3-1中的a-b-c-d-e-f-g-h-i的順序逐點移動鉆孔攪拌，也可按照圖3-2中的a-c-b-d-f-e-g-i-h的順序進行奇偶交替移動鉆孔攪拌。在某鎘污染場地采用上述深層攪拌樁的施工方法修復(fù)后，經(jīng)過毒性浸出的檢測其相關(guān)的檢測報告如下表。表1-2.施工后毒性浸出檢測報告經(jīng)過檢測其修復(fù)后的檢測結(jié)果均能夠符合浸出毒性鑒定標(biāo)準(zhǔn)值。以上實施例是對本發(fā)明的說明，并非對本發(fā)明的限定，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的具體工作原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當(dāng)前第1頁1 2 3