[发明专利]用于稳定基本上由淤泥和/或相关材料组成的土壤的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过向土壤中注入粘结剂稳定基本上由淤泥和/或相关材料组成的土壤的方法。

背景技术

“淤泥和/或相关材料”这一概念应该理解为表示各种土种，这些土种可以形成直到非常易变的深度的流域或位置的底土层。这种类型的底土层构成例如海湾、溪流、江河、船坞、水池、通向水闸或停泊码头的沟渠的一部分。这一概念还包括沼泽地以及用于倾倒淤泥的区域。

本发明应用的领域在所述由淤泥或技术上等同的材料组成的土壤层中还产生稳定的地基层。进一步的应用领域是构造能抵抗各种形式侵蚀的底土层、浅滩等。

通过添加粘结剂来稳定这些非常特别的土壤种类所使用的技术是众所周知的。最普遍应用的方法之一包括周旋转叶片处理淤泥状土壤种类，之后立即将硬化粘结剂注入松散的土壤种类中。

旋转叶片在此处应该理解为表示用于疏松该土壤种类的机械装置。

机械疏松土体(同样当土体主要由淤泥或相关土壤种类组成)具有明显缺陷，下文中将进行阐述：

a)所需的机械力矩非常高；

b)装置的支撑结构相当重；

c)由于剪切力(这种情况下剪切力非常高)确定磨损速度的大小，因此刀片很快磨损；

d)旋转刀片卡住的风险很高；

e)即使将刀片分为切割工具和搅拌工具，该装置及其驱动装置的负载仍然很重；

f)由于该装置的作用半径主要限于刀片的长度，因此底土层中的处理土体区域基本上保持不变。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法及相关的装置，该方法及相关的装置使用较轻的工具，具有高处理能力，可以假定每单位时间处理土壤的体积非常高，且具有能够处理不同表面区域、因而处理不同土壤体积的巨大优势。

根据本发明为实现这一目的，提供了一种方法，在所述方法中，通过机械装置例如旋转叶片和引入待稳定的土壤中的高压射流的切割作业使待稳定的土壤疏松，同时将硬化粘结剂添加到待稳定的土壤中。

本发明一个非常典型的特征在于在高压下被注入的流体受控制，使得待稳定的土壤被切割并被部分移动，并且所述流体优选根据旋转的方式注入，同时产生所需的紊流，以至少使土壤和粘结剂均匀。根据本发明，向待稳定土壤中注入粘结剂，同时注入流体，则被切割的土壤部分与粘结剂密切混合，从而在粘结剂硬化之后形成牢固稳定的土壤。因此有可能获得已稳定土壤至少为30Mpa，优选地至少为40Mpa，更优选地至少为50Mpa，最优选地至少为60Mpa的抗压强度。根据本发明，所述粘结剂优选与高压流体大体上同时注入到待稳定的土壤之中。

根据本发明中所述方法的优选实施例，所述粘结剂在低于高压流体射流压力的较低压力下注入到待稳定的土壤之中。

在本发明中，高压表示在100至100bar之间的压力，更优选地在150至500bar之间，最优选地在180至250bar之间。本发明中的低压表示在1至100bar之间的压力，更优选地在5至50bar之间。

根据本发明中所述方法的另一优选实施例，在等于高压流体射流的压力，或超过该压力的压力下将所述粘结剂注入到待稳定的土壤中。该实施例进一步提高了已稳定土壤的抗压强度及单位时间处理的土种的量。

当根据本发明的方法的特征在于，所述粘结剂与所述高压流体射流为逆流地注入待稳定的土壤时，本发明所述方法还具有进一步的优势。所述实施例能够在单位时间添加更多粘结剂，这会对一些类型的土壤有利。

在另一优选实施例中，所述粘结剂沿与所述高压流体射流相同的方向注入待稳定的土壤。这一变型显示了土壤部分和粘结剂的最佳(良好)的混合。此外，当在同一体积待稳定的土壤中大体上同时注入粘结剂和流体时，土壤的切割似乎更容易。

原则上所述粘结剂可在高压和/或低压下注入。一个有利的方法是至少80％的粘结剂在高压下注入待稳定土壤，且最多20％在低压下注入，优选地与高压喷射逆流。一个更优选的方法是至少90％的粘结剂在高压下注入待稳定土壤，且最多10％在低压下注入，优选地与高压喷射逆流。

原则上，所述流体射流和/或粘结剂能够以任何适当的方式注入待稳定的土壤。例如可以在不同位置将流体射流和/或粘结剂注入待稳定土壤中，优选地大体上同时注入。一个特别适当的方法包括如下技术特征：根据旋转的模式将流体射流和/或粘结剂注入待稳定的土壤。通过使带叶片的杆在土壤中旋转而可以容易地实现该旋转模式，流体射流和/或粘结剂设置在该杆上。