一种干喷搅拌桩除尘系统装置及使用方法与流程

本发明提供一种干喷搅拌桩除尘系统装置及使用方法，属于岩土工程地基加固处理应用技术与施工设备领域。

背景技术：

1、干喷搅拌桩施工通过深层喷射搅拌钻机将固化剂粉料，如水泥、石灰、粉煤灰、矿渣粉、粉细砂等干料，通过高压气体喷射到被加固的软土地基中。固化剂粉料与地基土经过钻具强力搅拌混合均匀后，固化材料与黏土颗粒之间会发生一系列的物理与化学反应生成新的土体结构，并形成具有一定强度的圆柱形固化桩体。干喷搅拌桩工法同湿喷搅拌桩干法相比，在可节省较多固化材料用量的同时还可获得更高的固化土强度，此外，也可以减小地基沉降量，阻止地基因振动产生液化，提高了固化土桩体的稳定性，因此，干喷搅拌桩技术和工法具有较强的市场竞争力。

2、然而，在现有技术中，干喷搅拌桩工法也存在着重大技术缺陷，即在施工过程中，由于使用高压气体将固化剂粉料喷入土层之后，在高压气体返回地表过程中，将会有部分“逃逸”的固化剂粉料伴随高压气体通过钻杆与钻杆周围土体的间隙溢出地表，导致施工场地及周边区域产生扬尘和空气污染，严重影响施工环境和施工人员身心健康，使得这种技术与工法应用受到了限制。为此，施工场地常采取一些简易防尘措施，如在施工孔口采用气雾炮防尘，但这种措施无法从根本上杜绝随空气扩散漂浮的粉尘，导致干喷搅拌桩技术被严格禁止在城镇区域使用。

技术实现思路

1、本发明主要目的是提供一种干喷搅拌桩除尘系统装置，以改善干喷搅拌桩施工环境，彻底解决施工场地及周边的环境保护难题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种干喷搅拌桩除尘系统装置，它包括第一级除尘组件，所述第一级除尘组件包括防尘导流罩、排气管和压入机构，所述防尘导流罩罩设在外平钻杆上并用于收集外平钻杆的钻孔返出的气尘流，所述防尘导流罩的罩口直径大于干喷搅拌桩的直径，所述防尘导流罩和干喷搅拌桩之间设有防止气尘流泄漏的密封结构，所述防尘导流罩的底部上设有一体连接的刃脚，在施工中所述刃脚在压入机构的协助下可压入地表土中以防止气尘流溢出，所述防尘导流罩的顶部设有排气口，所述排气口与排气管连通。

3、在一些实施例中，所述压入机构包括压在防尘导流罩顶部的配重块，在配重块的重力作用下将所述刃脚压入地表土中。

4、在一些实施例中，所述压入机构包括多根地锚杆，所述地锚杆顶端与防尘导流罩固定连接，所述地锚杆下端锚入地下一定深度，通过地锚杆的拉力作用将所述刃脚压入地表土中。

5、在一些实施例中，所述外平钻杆包括外平棱柱钻杆以及三棱柱，四棱柱，五棱柱，六棱柱或不限于所列棱柱以外的多棱柱钻杆，也包括圆柱钻杆。

6、在一些实施例中，所述密封结构包括密封环、旋转轴承和轴承座，所述密封环为弹性耐磨橡胶材料，所述轴承座固定安装在防尘导流罩上，所述旋转轴承的外圈与轴承座固定连接，所述旋转轴承的内圈与密封环的外壁固定连接，所述密封环的内壁紧密配合在所述外平钻杆上，且所述外平钻杆可实现沿其轴向与所述密封环滑动配合。在钻机施工中，所述密封环、所述旋转轴承内圈和所述外平钻杆一起同步转动，同时，所述外平钻杆还可上下穿动。这种良好的密封效果表现在，在钻杆旋转与升降情况下，所述外平钻杆和所述防尘导流罩之间依然能够保持良好的密封状态，达到气尘流仅能从所述排气管逃逸的效果。

7、在一些实施例中，装置还可选用第二级除尘组件，所述第二级除尘组件包括具有进气口和出气口的除尘器，所述除尘器的进气口与排气管采用拆卸式连接，所述除尘器的底部设有排尘管。

8、在一些实施例中，所述第二级除尘组件的除尘器可以选用旋流除尘器或选用脉冲布袋除尘器，都可以达到较好的除尘效果。

9、在一些实施例中，装置还可选用第三级除尘组件，所述第三级除尘组件包括浸水扑尘箱和导气管，所述浸水扑尘箱上设有向上敞开的开口，所述浸水扑尘箱内盛有扑尘用水，所述导气管固定连接在浸水扑尘箱上，所述导气管的进口端与所述第二级除尘组件的除尘器的出气口采用拆卸式连接，所述导气管的出口端位于浸水扑尘箱内腔的底部；采用第三级除尘组件也可以达到良好的除尘效果。

10、在一些实施例中，固定连接在浸水扑尘箱上的所述导气管的出口端连接有气体扩散头，所述气体扩散头上设有多个连通导气管的出气孔，其除尘效果表现为将粉尘颗粒沉淀在水箱的底部，同时将净化过的气体释放到大气中去。

11、本发明还提供了一种如上所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置的使用方法，包括如下步骤：

12、s1、根据场地位置条件和环保要求，选用第一级除尘组件、第二级除尘组件、第三级除尘组件及其任意组合方式的应用；

13、s2、场地平整，干喷搅拌桩钻机的钻杆组装，在一节或多节外平钻杆组装完成后，在防尘导流罩支撑架支撑下将防尘导流罩安装于外平钻杆上，移开防尘导流罩支撑架，再提升所述外平钻杆及防尘导流罩后安装搅拌钻头完成干喷搅拌桩钻机组装；

14、s3、钻机进行桩位定位，干喷搅拌桩钻机调整钻机主桅杆和钻杆的垂直度；

15、s4、利用压入机构的地锚杆或配重块将所述防尘导流罩的底端刃脚压入地表土中；

16、s5、启动干喷搅拌桩施工后台及钻机，钻机施工过程中返出的气尘流会通过除尘组件的除尘净化处理后向大气排放清洁气体；

17、s6、在该干喷搅拌桩施工完成后，关闭施工后台及钻机，拆卸下所述压入机构的所述地锚杆或配重块，再开机提起钻具和所述防尘导流罩，并将钻机移至下一个新桩位，重复以上s3至s6的施工步骤。

18、本发明所带来以下的有益技术效果：

19、1、设置防尘导流罩，防尘导流罩罩设在干喷搅拌桩顶上，防尘导流罩的罩口直径大于干喷搅拌桩的直径，通过采用大直径防尘导流罩可有效增加收集自钻孔返出的气尘流面积，从而使得逸出的高压气体流速骤然降低，并从防尘导流罩顶部的排气口排出，气尘流中稍大的粉尘颗粒在自重条件下会迅速下沉落地，实现对气尘流的除尘效果。

20、2、在防尘导流罩和钻杆之间设置密封结构，可确保钻机的钻杆无论升降还是回转都不会影响两者之间的密封效果。

21、3、设置压入机构，包括通过防尘导流罩顶部的配重块重力作用将刃脚压入地表土层中，或者采用多根地锚杆，在地锚杆锚入地下后可通过地锚杆的拉力作用将刃脚压入地表土层中，从而可避免防尘导流罩被其内部的高压气体顶离地表并导致气尘流的逃逸，进一步提高了收集气尘流的可靠性。

22、4、通过不同的除尘组合方式，如在一级除尘后，从防尘导流罩排出的气尘流可再进行第二级除尘或进行第三级除尘或进行第二级加第三级除尘；从而使本发明提供的干喷搅拌桩除尘系统装置可适用于不同的施工场景和不同的环境保护要求，实现施工场地及其周边的环境保护。

技术特征：

1.一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，它包括第一级除尘组件，所述第一级除尘组件包括防尘导流罩(1)、排气管(2)和压入机构(4)，所述防尘导流罩(1)罩设在干喷搅拌桩钻机的外平钻杆(10)上并用于收集外平钻杆(10)的钻孔返出的气尘流，所述防尘导流罩(1)的罩口直径大于干喷搅拌桩的直径，所述防尘导流罩(1)和外平钻杆(10)之间设有防止气尘流泄漏的密封结构(3)，所述防尘导流罩(1)的底部上设有一体连接的刃脚(41)，在施工中所述刃脚(41)在压入机构(4)的协助下可压入地表土中以防止气尘流溢出，所述防尘导流罩(1)的顶部设有排气口，所述排气口与排气管(2)连通。

2.根据权利要求1所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，所述压入机构(4)包括压在防尘导流罩(1)顶部的配重块(42)，在所述配重块(42)的重力作用下将所述刃脚(41)压入地表土中。

3.根据权利要求1所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，所述压入机构(4)包括多根地锚杆(43)，所述地锚杆(43)顶端与防尘导流罩(1)固定连接，所述地锚杆(43)下端锚入地下一定深度，通过所述地锚杆(43)的拉力作用将所述刃脚(41)压入地表土中。

4.根据权利要求1所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，其中所述外平钻杆(10)包括外平棱柱钻杆以及三棱柱，四棱柱，五棱柱，六棱柱或不限于所列棱柱以外的多棱柱钻杆，也包括圆柱钻杆。

5.根据权利要求1所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，所述密封结构(3)包括密封环(31)、旋转轴承(32)和轴承座(33)，所述密封环(31)为弹性耐磨橡胶材料，所述轴承座(33)固定安装在防尘导流罩(1)上，所述旋转轴承(32)的外圈与轴承座(33)固定连接，所述旋转轴承(32)的内圈与密封环(31)的外壁固定连接，所述密封环(31)的内壁紧密配合在所述外平钻杆(10)上，且所述外平钻杆(10)可实现沿其轴向与所述密封环(31)滑动配合；在钻机施工中，所述密封环(31)、所述旋转轴承(32)内圈和所述外平钻杆(10)一起同步转动，同时，所述外平钻杆(10)还可上下穿动；因此，在钻杆旋转与升降情况下，所述外平钻杆(10)和所述防尘导流罩(1)之间依然能够保持良好的密封状态，达到气尘流仅能从所述排气管(2)逃逸的效果。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，它还包括第二级除尘组件，所述第二级除尘组件包括具有进气口和出气口的除尘器，所述除尘器的进气口与排气管(2)拆卸式连接，所述除尘器的底部设有排尘管(51)。

7.根据权利要求6所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，所述第二级除尘组件的除尘器为旋流除尘器(5)或脉冲布袋除尘器(6)。

8.根据权利要求6所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，它还包括第三级除尘组件，所述第三级除尘组件包括浸水扑尘箱(7)和导气管(8)，所述浸水扑尘箱(7)上设有向上敞开的开口，所述浸水扑尘箱(7)内盛有扑尘用水，所述导气管(8)固定连接在浸水扑尘箱(7)上，所述导气管(8)的进口端与所述第二级除尘组件的除尘器的出气口拆卸式连接，所述导气管(8)的出口端位于浸水扑尘箱(7)内腔的底部。

9.根据权利要求8所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置，其特征在于，所述导气管(8)的出口端连接有气体扩散头(9)，所述气体扩散头(9)上设有多个连通导气管(8)的出气孔(91)。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的一种干喷搅拌桩除尘系统装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结干喷搅拌桩工法与湿喷搅拌桩干法相比，具有较多技术优势。然而，在干喷施工过程中，当高压气体与固化剂粉料通过搅拌钻具喷入土层后，会有部分固化剂粉料沿钻杆与钻杆周围土体缝隙“逃逸”到地表，导致施工场地及周边产生扬尘和环境污染。为解决这个技术难题，本发明提出了一种干喷搅拌桩除尘系统装置及使用方法，通过采用三级除尘技术，分别利用防尘导流罩除尘方式、旋流除尘器除尘方式以及浸水扑尘箱除尘方式。针对不同的环保要求及应用场景，通过三级除尘技术的不同组合，能够将逃逸到地上的气尘流中的粉尘分粗、中、细三级捕捉收集，从而实现施工场地及周边环境的保护；为干喷搅拌桩技术在城镇环境中应用打下了基础。技术研发人员：兰伟,刘钟,李国民,杨宁晔,张楚福受保护的技术使用者：浙江坤德创新岩土工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13