本技術(shù)涉及巖土工程地基處理施工機械設(shè)備領(lǐng)域，具體地說是用于軟土地基加固處理的干法攪拌樁施工專用的一種橫向螺旋供料噴射裝置。

背景技術(shù)：

1、我國的軟土地基分布廣泛，特別是在海湖江河區(qū)域的地基土含水量率高、空隙比大、壓縮性高，針對這類軟土地基，國土開發(fā)需要進行大量的軟土地基工程處理。近70年來，在土木建筑工程界經(jīng)常應(yīng)用傳統(tǒng)的漿噴攪拌樁技術(shù)加固處理這類軟弱地基。然而，運用漿噴攪拌樁施工技術(shù)與工法來加固處理這類軟土地基，所獲得的加固處理后的地基強度和承載力常常無法滿足設(shè)計目的。

2、為此，北歐國家開發(fā)了干法攪拌樁技術(shù)，其利用石灰或水泥等固化劑干粉料加固飽和軟土地基，該項技術(shù)與工法特別適用于含水量率高、空隙比大、壓縮性高的地基土，土木建筑工程中應(yīng)用干法攪拌樁技術(shù)可以通過吸水和固化兩種途徑獲得良好的軟弱地基加固處理效果。然而，現(xiàn)有的干法攪拌樁施工后臺主要采用人工控制的供料罐、通用噴射機及輸料管道設(shè)備，在施工過程中，粉體下料與噴射機裝置操作都是采用人工手動方式，完全是憑工人經(jīng)驗完成的。由于施工人員的技能水平與熟練程度的差異，常會導(dǎo)致粉料下料與噴射輸送出現(xiàn)非均勻且不穩(wěn)定狀態(tài)，特別容易造成固化材料的輸送管道堵塞，從而使干法攪拌樁施工中的固化劑粉料的下料、噴射與輸送不連續(xù)，施工鉆具的固化劑噴射量不均勻，攪拌樁體的施工質(zhì)量難以保證；并且還會引發(fā)施工原材料、用工量和施工工期的浪費。

3、現(xiàn)有技術(shù)中存在如下具體技術(shù)缺陷：

4、(1)干法攪拌樁施工使用的灰料罐的持續(xù)供料方式一般采用氣壓式或轉(zhuǎn)盤式方法，供料速度與供料量均由施工人員手動控制，無法按設(shè)計供料量要求準(zhǔn)確控制，單位樁長的固化劑噴入量波動幅度很大，甚至?xí)r斷時續(xù)時多時少，樁身強度連續(xù)性差，遠低于設(shè)計樁身強度，特別是在深部樁段經(jīng)常發(fā)生無固化劑或少固化劑的現(xiàn)象。

5、(2)粉料噴射機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，噴射機系統(tǒng)噴嘴前方的粉料流化管道及輸送管道均采用等直徑設(shè)計，無法生成良好的氣固兩相混合旋流，降低了固化劑粉料的氣力輸送能力，難以滿足攪拌樁施工鉆機的連續(xù)穩(wěn)定供料要求，這會造成干法攪拌樁的樁身材料與強度的不連續(xù)性，導(dǎo)致出現(xiàn)干法攪拌樁的鉆孔抽芯失敗和質(zhì)量檢測結(jié)果不合格。

6、(3)由于灰料罐的固化劑供料量無法按設(shè)計要求準(zhǔn)確控制、粉料噴射機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷及干法攪拌樁后臺缺失智能控制裝置，使得國內(nèi)干法攪拌樁技術(shù)與工法的應(yīng)用被限制在500mm直徑和15m深度范圍之內(nèi)，嚴(yán)重限制了干噴技術(shù)的工程應(yīng)用范圍，并且由于干法攪拌樁施工質(zhì)量常常出現(xiàn)工程質(zhì)量檢測不合格的工程事故，因而被多個省市自治區(qū)限制使用。

7、上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷還會導(dǎo)致增大施工成本，包括材料成本、人工成本、時間成本以及工程設(shè)計變更成本，造成干法攪拌樁技術(shù)的市場競爭力下降。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型解決的問題是，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個缺陷，提供一種橫向螺旋供料噴射裝置，其為軟土地基干法攪拌樁施工提供了一種可靠穩(wěn)定的施工后臺設(shè)備，并且施工過程對供料速度與供料量等參數(shù)實現(xiàn)自動化控制。

2、為解決上述問題，本實用新型提供一種橫向螺旋供料噴射裝置，包括罐體、螺旋送料機構(gòu)、噴射機構(gòu)以及控制器，所述螺旋送料機構(gòu)橫向連接在所述罐體的下端，所述罐體的上端設(shè)置有進料口，且所述進料口處設(shè)置有開關(guān)閥一，且所述螺旋送料機構(gòu)的進料口與所述罐體連通，所述噴射機構(gòu)包括接受室、管道混合器、進氣組件以及氣料輸送管道，所述螺旋送料機構(gòu)的出料口與所述接受室的入口連通，所述接受室的出口連通至所述管道混合器，所述進氣組件的一端與外部氣源連通，另一端連通至所述接受室，由罐體內(nèi)輸送的固化劑粉料在高壓氣體噴射作用下，經(jīng)過管道混合器混合壓縮后經(jīng)由氣料輸送管道氣力輸送至鉆機的鉆具進料通道中；

3、所述進氣組件包括高壓供氣管，所述高壓供氣管的出氣端連通至所述接受室；所述罐體上連接有壓力表一和用于排氣口排氣的開關(guān)閥二，所述罐體的下端與所述螺旋送料機構(gòu)進料口的連通孔位置設(shè)置有開關(guān)閥三；所述高壓供氣管上連接有用于控制進氣流量的調(diào)節(jié)閥、安全閥二、壓力表二以及氣體流量計，所述高壓供氣管上連接有氣源開關(guān)，所述壓力表一、開關(guān)閥二、開關(guān)閥三、調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥一、壓力表二、氣體流量計以及氣源開關(guān)均與所述控制器電信號連接。

4、本實用新型的橫向螺旋供料噴射裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

5、本實用新型作為穩(wěn)定均勻可控的出料機構(gòu)，橫向螺旋供料噴射裝置是一種專用干法攪拌樁后臺機構(gòu)；其利用控制器，消除現(xiàn)有干法攪拌樁施工后臺設(shè)備及其使用中的各種技術(shù)弊病，涵蓋了要解決的罐體和螺旋輸送裝置的均勻定量出料可控性問題，提出用于氣固兩相流噴射的噴射機系統(tǒng)新型結(jié)構(gòu)以及能夠保障將氣固兩相旋流穩(wěn)定輸送的管道系統(tǒng)；最終，實現(xiàn)為干法攪拌樁施工鉆機供應(yīng)穩(wěn)定連續(xù)的氣固兩相流體的混合固化劑粉料的目的，確保干法攪拌樁在整體樁身強度和單樁承載力方面達到設(shè)計要求。此外，也能為降低材料成本、人工成本和時間成本等方面做出實質(zhì)性貢獻；具體的，通過控制器對電機組件、各開關(guān)閥門、各管道壓力表和氣體流量計的自動程序操控，包括有效的實時監(jiān)測與自動調(diào)控各種物理量，實現(xiàn)后臺設(shè)備自動化高效運行及定量供料；同時，增加了攪拌樁施工的設(shè)計樁徑與樁長，并能保證干法攪拌樁的施工質(zhì)量，從而大幅度降低了材料成本、人工成本及時間成本，提高了干法攪拌樁技術(shù)的市場競爭力并拓展了干法攪拌樁的工程應(yīng)用范圍。

6、作為改進的，所述罐體的下端設(shè)置有罐體支架，所述罐體支架的上端連接有稱重傳感器，所述罐體的外壁支撐在所述稱重傳感器上，且所述稱重傳感器與所述控制器電信號連接。

7、再改進的，所述螺旋送料機構(gòu)包括外殼、螺桿以及電機組件，所述螺桿可旋轉(zhuǎn)的連接在所述外殼內(nèi)，且所述螺桿的中心軸線與所述外殼的中心軸線重合；所述電機組件與所述螺桿的一端傳動連接，所述螺桿的外壁上設(shè)置有螺旋葉片，且所述螺旋葉片的徑向外邊緣與所述外殼的內(nèi)周壁之間的間隙小于2mm；所述電機組件與所述控制器電信號連接。

8、再改進的，所述接受室呈牛角型，且所述接受室的入口管與所述外殼直線連通，所述進氣組件平行的設(shè)置在所述外殼的下方，所述進氣組件出口端伸入至所述接受室的出口管內(nèi)，且與管道混合器的入口端處于同一軸線上；所述螺桿的兩端分別通過支撐軸承組件轉(zhuǎn)動連接在所述外殼和接受室的側(cè)壁上，且所述電機組件軸向連接在所述螺桿的一端。

9、再改進的，所述接受室呈圓柱形，所述接受室的兩端分別與所述外殼、管道混合器的入口直線連通；所述螺桿為中空管，所述螺桿的一端與所述高壓供氣管的出口連通且相對轉(zhuǎn)動連接，所述螺桿的另一端連接有延伸至所述接受室的噴射器。

10、再改進的，所述電機組件包括固定座，所述固定座位于所述高壓供氣管與所述外殼之間，所述外殼遠離所述接受室的一端設(shè)置有支撐軸承組件，所述外殼內(nèi)靠近所述接受室的內(nèi)壁上連接有支撐架，所述螺桿的兩端分別轉(zhuǎn)動連接在所述支撐軸承組件與所述支撐架上；所述螺桿遠離所述接受室的一端可旋轉(zhuǎn)的穿過所述固定座與所述高壓供氣管的出口端通過旋轉(zhuǎn)接頭連接；所述固定座的外壁上連接有與所述螺桿呈垂直布置的所述電機組件，所述電機組件的動力輸出端且位于所述固定座內(nèi)連接有主動齒輪，所述螺桿的外壁上且位于所述固定座內(nèi)連接有與所述主動齒輪嚙合的從動齒輪。

11、再改進的，所述噴射器包括噴射管和工作噴嘴，且所述噴射管、工作噴嘴以及管道混合器的截面中線處于同一軸線上；所述管道混合器包括順序連接的收縮管、混合管以及擴散管，且所述接受室的出口與所述收縮管的入口連通；所述收縮管、擴散管均錐形管，所述混合管為圓柱管，所述收縮管的大徑端與所述接受室的出口連通，所述收縮管的小徑端與所述混合管的一端連通，所述混合管的另一端與所述擴散管的小徑端聯(lián)通，所述擴散管的大徑端與所述氣料輸送管道的入口連通。

12、再改進的，所述工作噴嘴的出口端在所述接受室中的位置處于所述接受室的中垂線右側(cè)，且所述工作噴嘴的噴氣口內(nèi)孔直徑呈先縮小后增大的結(jié)構(gòu)。

13、再改進的，所述罐體為壓力容器，且所述罐體的下端為上部大下部小的錐形結(jié)構(gòu)；所述罐體下部的錐形斜面上連接有若干振動器。

14、本實用新型所帶來的有益技術(shù)效果：

15、1、本實用新型提供的一種橫向螺旋供料噴射裝置在結(jié)構(gòu)上較為靈活，這種橫向螺旋輸送裝置可調(diào)整放置的水平角度，適用于不同的施工場地條件；螺旋輸送裝置利用螺旋葉片的規(guī)律性分布及旋轉(zhuǎn)速度的精確控制，能夠?qū)崿F(xiàn)罐體內(nèi)的固化劑粉料按設(shè)計輸出量穩(wěn)定均勻地輸出；螺旋輸送裝置外殼與螺旋葉片之間采用緊密配合設(shè)計，施工中可保證螺旋葉片間的固化劑粉料不產(chǎn)生回流，在罐體與噴射機構(gòu)的接受室之間形成有壓密閉空間且兩個有壓空間互不串通，有效保證了氣固兩相流對固化劑粉料介質(zhì)的定量且穩(wěn)定地通過氣力輸送方式進入施工鉆具進料通道內(nèi)；工作噴嘴可根據(jù)施工要求采用不同的形式，從而可調(diào)節(jié)工作噴嘴在接受室中的位置，以便達到最佳噴射氣料效果；螺旋輸送裝置的螺桿若采用中空結(jié)構(gòu)兼做高壓氣體通道，還可減少氣體和固化劑的輸送距離和變向次數(shù)，從而有效降低噴射機構(gòu)內(nèi)的壓力損失。

16、2、本實用新型應(yīng)用噴射機結(jié)構(gòu)的力學(xué)功能原理和試驗研究成果，在充分考慮氣固兩相流能夠生成旋流及增壓的管道腔室結(jié)構(gòu)條件以及噴嘴型式與位置條件下，基于試驗結(jié)果和優(yōu)化設(shè)計確定了合理的反映特定的幾何特點與形狀特征的管道混合器型式，包括牛角型接受室(或圓柱型接受室)、管道混合器和氣料輸送管道，確保了氣固兩相旋流生成與管道內(nèi)的輸送壓力提升，進而增大了氣固兩相流的穩(wěn)定氣力輸送能力并避免堵管現(xiàn)象發(fā)生，有效保障了干法攪拌樁的連續(xù)穩(wěn)定供料施工。

17、3、本實用新型的結(jié)構(gòu)中利用智能控制器，消除現(xiàn)有干法攪拌樁施工后臺設(shè)備及其使用中的各種技術(shù)弊病，涵蓋了要解決的罐體和螺旋輸送裝置的均勻定量出料可控性問題，提出用于氣固兩相流噴射的噴射機系統(tǒng)新型結(jié)構(gòu)以及能夠保障將氣固兩相旋流穩(wěn)定輸送的管道系統(tǒng)；最終實現(xiàn)為干法攪拌樁施工鉆機供應(yīng)穩(wěn)定連續(xù)的氣固兩相流體的混合固化劑粉料的目的，確保干法攪拌樁在整體樁身強度和單樁承載力方面達到設(shè)計要求，同時，也增加了設(shè)計樁徑和設(shè)計樁長，擴展了工程應(yīng)用范圍；此外，也能為降低材料成本、人工成本和時間成本等方面做出實質(zhì)性貢獻；具體的，通過控制器對驅(qū)動機構(gòu)、各開關(guān)閥門、各管道壓力表和氣體流量計的自動程序操控，包括有效的實時監(jiān)測與自動調(diào)控各種物理量，實現(xiàn)后臺設(shè)備自動化高效運行及定量穩(wěn)定供料，保證了干法攪拌樁的施工質(zhì)量，從而大幅度降低了材料成本、人工成本及時間成本，提高了干法攪拌樁技術(shù)的市場競爭力并拓展了干法攪拌樁的工程應(yīng)用范圍。

18、本實用新型的其他改進特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。