本技術涉及巖土工程地基處理施工機械設備，具體地說是用于軟土地基加固處理的干法攪拌樁施工用的一種豎向螺旋供料噴射裝置。

背景技術：

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)常應用傳統(tǒng)的漿噴攪拌樁技術加固處理這類軟弱地基。然而，運用漿噴攪拌樁施工技術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計目的。

2、為此，北歐國家開發(fā)了干法攪拌樁技術，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，土木建筑工程中應用干法攪拌樁技術可以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)有技術中存在如下具體技術缺陷：

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，無法按設計供料量要求準確控制，單位樁長的固化劑噴入量波動幅度很大，甚至時斷時續(xù)時多時少，樁身強度連續(xù)性差，遠低于設計樁身強度，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計，無法生成良好的氣固二相混合旋流，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計要求準確控制、粉料噴射機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計缺陷及干法攪拌樁后臺缺失智能控制裝置，使得國內(nèi)干法攪拌樁技術與工法的應用被限制在500mm直徑和15m深度范圍之內(nèi)，嚴重限制了干噴技術的工程應用范圍，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)有技術缺陷還會導致增大施工成本，包括材料成本、人工成本、時間成本以及工程設計變更成本，造成干法攪拌樁技術的市場競爭力下降。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型解決的問題是，為了克服現(xiàn)有技術中的至少一個缺陷，提供一種豎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豎向螺旋供料噴射裝置，包括罐體、螺旋送料機構(gòu)、噴射機系統(tǒng)以及控制器，所述螺旋送料機構(gòu)豎向連接在所述罐體內(nèi)且位于其中心軸線上，所述噴射機系統(tǒng)包括接受室、管道混合器、進氣組件以及氣料輸送管道，所述罐體底部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，另一端通過噴射器連通至所述接受室，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所述攪拌鉆具的主進料通道中；

3、所述進氣組件包括高壓供氣管和罐體增壓管，所述高壓供氣管的出氣端連通至所述接受室，所述罐體增壓管的一端與所述高壓供氣管連通，另一端連通至所述罐體的頂部，且所述罐體增壓管上連接有開關閥四；所述罐體頂部設有用于啟閉進料口的開關閥一，所述罐體上連接有壓力表一和用于啟閉排氣口的開關閥二，所述罐體的下端與所述接受室的入口連接處設置有開關閥三；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，所述開關閥四、開關閥一、壓力表一、開關閥二、開關閥三、調(diào)節(jié)閥、壓力表二、氣體流量計以及氣源開關均與所述控制器電信號連接。

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

5、本實用新型結(jié)構(gòu)的出料檢測機構(gòu)是一種專用機構(gòu)，其利用控制器，消除現(xiàn)有干法攪拌樁施工后臺設備及其使用中的各種技術弊病，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穩(wěn)定連續(xù)的氣固兩相流體的混合固化劑粉料，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的市場競爭力并拓展了干法攪拌樁的工程應用范圍。

6、作為改進的，所述罐體的下端設置有罐體支架，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)包括螺桿以及電機組件，所述螺桿沿豎向可旋轉(zhuǎn)的連接在所述罐體內(nèi)，所述電機組件連接在所述罐體的頂部或底部，且用于驅(qū)動所述螺桿旋轉(zhuǎn)；所述螺桿下端的外壁上設置有連續(xù)的螺旋葉片，所述螺桿上端的外壁上設置有若干螺旋分布的旋攪葉片；所述電機組件與所述控制器電信號連接。

8、再改進的，所述旋攪葉片包括固定葉片、旋轉(zhuǎn)軸和擴展葉片，所述固定葉片和擴展葉片通過所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，當所述螺桿正轉(zhuǎn)時，所述擴展葉片往外旋轉(zhuǎn)展開，且所述擴展葉片完全展開時，所述旋攪葉片總長度小于罐體直徑；當所述螺桿反轉(zhuǎn)時，所述擴展葉片往內(nèi)旋轉(zhuǎn)回縮。

9、再改進的，當所述電機組件連接在所述罐體的底部時，所述電機組件連接在所述罐體底部的罐體支架上或直接通過固定座支撐固定在地面上，所述螺桿的上端與所述罐體的頂壁轉(zhuǎn)動連接，所述螺桿的下端穿過所述接受室與所述電機組件的動力輸出軸連接。

10、再改進的，所述罐體的底部連接有與其內(nèi)腔連通的下料管，所述下料管的下端與所述接受室的入口連接；所述螺旋葉片的徑向外緣與所述下料管的內(nèi)壁之間的間隙小于1mm。

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，所述收縮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效果：

15、1、本實用新型的豎向螺旋供料噴射裝置采用了電機組件上置或下置式驅(qū)動方式，在結(jié)構(gòu)上更加靈活，可針對不同的施工場地條件選擇適合的驅(qū)動結(jié)構(gòu)安裝方式。

16、2、螺旋送料機構(gòu)利用螺旋葉片的規(guī)律性設計及智能控制器，有效控制了螺旋送料機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度和定量輸料，從而保證能夠向噴射機系統(tǒng)的接受室內(nèi)恒量穩(wěn)定的輸送固化劑粉料。此外，旋轉(zhuǎn)軸上的擴展葉片，在螺桿正轉(zhuǎn)時可展開加長，當螺桿反轉(zhuǎn)時擴展葉片可收回并縮短，采用這種結(jié)構(gòu)設計既能夠保證擴展葉片的順利安裝，又可以推動罐體內(nèi)的固化劑粉料向下移動，有利于固化劑粉料的順利輸出。

17、3、通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，下料管內(nèi)壁與螺旋葉片外緣之間的間隙小于1mm，既保證了處于間隙帶的固化劑粉料不下泄，同時又讓噴射機系統(tǒng)與罐體之間形成了兩個互不串通的相對隔離空間結(jié)構(gòu)，使固化劑粉料能夠通過下料管底端順利地定量穩(wěn)定輸入到接受室內(nèi)。

18、4、噴射機系統(tǒng)中，通過對管道混合器的改進，包括一次連接的收縮管、混合管以及擴散管，即管道混合器直徑呈縮徑-等徑-擴徑的結(jié)構(gòu)形式，可使氣固兩相流充分混合壓縮增壓，再利用氣力輸送方式把固化劑粉料通過氣料輸送管道定量穩(wěn)定地輸送到鉆機的鉆具中，進而有效保證了粉噴樁的高質(zhì)量施工。

19、5、通過控制器能夠在施工中實時監(jiān)測與自動控制設備中的各種壓力表、流量計、稱重傳感器、振動器以及多種閥門與開關的啟閉，從而安全有效地控制了施工全過程，保證了高效率、高質(zhì)量的粉噴樁施工。

20、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。