一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法及装置与流程

1.本发明涉及生态修复技术领域，具体为一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法及装置。


背景技术：

2.生态修复(ecological remediation)是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。生态修复的顺利施行，需要生态学、物理学、化学、植物学、微生物学、分子生物学、栽培学和环境工程等多学科的参与，其中矿石开采区会因矿石采空区的沉陷造成地面发生松软或者开裂的现象，松软或者开裂的地面在人们的生活中存在较多安全隐患，从而在矿区采空区的位置需要经常进行回填并加固处理，实现开采区的生态修复。
3.现有的开采区生态修复处理时，通常采用在修复区域开设与基坑，并在基坑中进行砂石和黏土的简单填充，在填充一定高度时采用钢筋架置于填充层的上方，通过向钢筋架中填入混凝土实现基坑顶部的固封，且使得填充物稳定密封在基坑中，然而目前的回填方式为填充物和混凝土层的分层填充和固定，实际修复区域土层随着年限增加，受到环境水影响，修复区域上层密度大下层密度小，较大的密度差使得上层体积混凝土层较重，随着雨水冲刷，填充层的实际稳定性较差，逐渐出现缓慢塌陷的情况，实际修复区域的固定效果不佳，生态修复效果差。
4.此外，现有的开采区生态修复处理时，有在进行回填和固定时，通常将砂石和黏土先行填充，并在填充后再上层进行钢筋混凝土的顶部固定密封，实际上钢筋架置于填充层上方受稳定性较差，尽管填充层受到压实处理，但是钢筋架在填充混凝土时逐渐固化后重力增大明显，对下方填充层的压力较大，容易出现钢筋架在与混凝土固化时出现局部下陷偏移，整体钢筋的放置位置出现改变，且钢筋架与基坑表面连接效果差，容易出现压迫基坑侧面变形，使得修复区域地下土层稳定性降低，使用效果不佳。
5.基于此，本发明设计了一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法及装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法及装置，包括以下流程：第一步、基坑开设：利用挖掘设备在修复区域挖掘基坑，并使得基坑为圆形，在基坑挖掘后利用水泵进行基坑内积水的抽吸，使得基坑内积水深度不超过二十公分；第二步、钢筋架安置：将一号钢筋架和二号钢筋架先置于地面上，将活动锥杆一端
套接在一号钢筋架侧面的固定管中，并使得活动锥杆另一端套在二号钢筋架侧面的二号套孔中，利用吊装设备将连接好的一号钢筋架和二号钢筋架吊入基坑内部；第三步、安置注入筒：将推杆套接在注入筒侧面的套管中，并向下将注入筒吊入基坑中，保持注入筒外表面上的侧板与二号钢筋架上的固定板卡接，完成对中安装；第四步、回填：将砂石和黏土等填充物回填入基坑中，且避免使得砂石和黏土掉落注入筒中，并在回填完成后启动操纵架，使得操纵架带动多组振动杆对回填物进行振实；第五步、第一次浇注：利用操纵架使得压板移动至注入筒内部的上方，并向送料管中输送混凝土，使得混凝土浇注在注入筒中，并在注入筒浇注混凝土后用压板向下挤压混凝土，使得注入筒中的混凝土通过套管推动推杆移动，并使得活动锥杆向外侧移动插入基坑侧面的土层中，且在活动锥杆插入土层后继续挤压混凝土，使得部分混凝土通过活动锥杆侧面的输送孔以及套管侧面的侧孔流入回填层内部；第六步、第二次浇注：在完成第一次浇注后抬起压板，通过向送料管中送入混凝土，使得混凝土浇注在回填层上方，使得回填层上方以及注入筒顶部全部浇注上混凝土，使得基坑顶部浇注固封。
8.适用于一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法的一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固装置，包括活动套接于基坑内表面的一号钢筋架和二号钢筋架，所述二号钢筋架的内侧活动套接有注入筒，所述注入筒的外表面固定连通有套管，所述套管的内表面活动套接有推杆，所述推杆的内部开设有通孔，所述推杆的外端面固定连通有短管，所述短管与通孔相连通，所述套管外表面的下方开设有侧孔，所述一号钢筋架的内侧面固定连通有固定管，所述固定管和二号钢筋架之间活动套接有活动锥杆，所述活动锥杆的内部开设有内腔，所述活动锥杆的外表面开设有输送孔，所述一号钢筋架和二号钢筋架的上方设有操纵架，所述操纵架的底面固定安装有液压推杆，所述液压推杆的底面固定连接有压板，所述压板的顶面固定连通有送料管，所述压板的底面活动安装有送料机构。
9.作为本发明的进一步方案，所述一号钢筋架包括一号钢筋圈、一号连接板和一号套孔，所述一号套孔开设在一号连接板的侧面上，所述一号钢筋圈的数量为两个，所述一号连接板固定连接在两个一号钢筋圈之间，固定管固定连接在一号连接板的侧面，并与一号连接板侧面上的一号套孔连通，利用侧面连接的固定管使得套接在固定管中的活动锥杆保持稳定性，避免脱落。
10.作为本发明的进一步方案，所述二号钢筋架包括二号钢筋圈、二号连接板和二号套孔，所述二号套孔开设在二号连接板的侧面上，所述二号钢筋圈的数量为两个，所述二号连接板固定连接在两个二号钢筋圈之间，利用一号钢筋架和二号钢筋架组合围成钢筋笼，并配合内部分布的活动锥杆，使得将回填层分区划分，减小回填层内部活动效果，提高回填层内部稳定。
11.作为本发明的进一步方案，所述二号钢筋架的内侧面固定连接有固定板，所述注入筒的外表面固定连接有侧板，所述侧板的底面开设有卡槽，所述卡槽的内表面与固定板活动套接，利用卡槽和固定板的活动套接，使得注入筒便于与二号钢筋架配对安装，保证推杆与活动锥杆保持对中，便于实现推动效果。
12.作为本发明的进一步方案，所述操纵架包括底座、电动伸缩杆、横板、安装板、安装台、斜板和振动杆，所述电动伸缩杆固定安装在底座的顶面上，所述横板固定连接在电动伸
缩杆的顶面上，所述横板的侧面与安装板固定连接，所述安装台固定连接在安装板的下方，所述斜板固定连接在安装台的侧面上，所述振动杆固定安装在斜板的底面上，通过利用电动伸缩杆带动环形分布的振动杆向下移动，并使得振动杆向下完成填充层振实，提高回填层的内部密集度，保证回填层内部结构稳定。
13.作为本发明的进一步方案，所述压板的顶面和底面分别开设有一号孔和二号孔，所述一号孔的内表面与送料管固定套接，两组送料管从两侧引入混凝土并通过一号孔和二号孔向下送出。
14.作为本发明的进一步方案，所述送料机构包括套环、连接管、弹簧、密封板、限位杆和限位孔，所述套环的外表面与一号孔固定套接，所述连接管的顶面与套环固定连接，所述弹簧的顶端与套环固定连接，所述弹簧的下端与密封板固定连接，所述密封板的外表面与二号孔活动套接，利用密封板密封而二号孔，使得送料时混凝土推开密封板，而进行混凝土挤压时，避免混凝土从压板上方泄露出，且利用弹簧的弹性便于密封板复位。
15.作为本发明的进一步方案，所述限位孔开设在套环的顶面上，所述限位孔的内表面与限位杆活动套接，所述限位杆的下端与密封板固定连接，利用限位孔和限位杆的活动套接，使得密封板移动稳定，避免出现密封板扭转的情况，保证弹簧保持直线变形。
16.作为本发明的进一步方案，所述二号孔的内径大于一号孔的内径，所述一号孔的内径小于密封板的直径，在送料时，混凝土推开密封板，使得一号孔和二号孔打开，同时弹簧保持拉伸状态，当向下挤压混凝土时，停止输送混凝土，使得弹簧带动密封板复位密封住二号孔，保证密封板有效密封一号孔，避免泄露情况发生。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明通过将钢筋架设计为分开的一号钢筋架和二号钢筋架，并使得一号钢筋架的侧面固定连通固定管，使得有一号钢筋架和二号钢筋架之间套接活动锥杆，并在活动锥杆的一端开设内腔，且在活动锥杆的外表面开设输送孔，并使得输送孔位于二号套孔内部，另设注入筒，并使得注入筒套在二号钢筋架的内侧，使得注入筒的外表面固定连通套管，并在套管中套接推杆，使得推杆的数量和活动锥杆的数量保持一致，在回填固定时，采用先放入一号钢筋架和二号钢筋架，并在放入后填入砂石和黏土等回填层，在完成填入后，通过向注入筒中注入混凝土，且通过液压推杆推动压板向下压缩注入筒中的混凝土，使得混凝土通过套管以及套管中的推杆推动活动锥杆，使得活动锥杆外端插入基坑侧面的泥土层中，并在活动锥杆移动后，继续推压注入筒中的混凝土，使得混凝土通过活动锥杆的输送孔和套管侧面的侧孔流入回填层内部，使得回填完毕后保证混凝土输送至回填层内部，提高回填层内部的固定效果，保证回填层的结构稳定，避免随着雨水等因素造成的回填层塌陷，大大提高回填层的稳定性，减小塌陷几率，提高生态修复效果，使用效果好。
18.2.本发明通过利用活动锥杆套接在一号钢筋架和二号钢筋架之间，并利用注入筒注入混凝土，使得在使用压板挤压注入筒中的混凝土时，使得环形分布的多组活动锥杆向外侧移动并插入基坑侧面的土层中，使得一号钢筋架和二号钢筋架在安置在基坑中后与基坑侧面的土层良好连接，增强一号钢筋架和二号钢筋架的安装稳定性，避免一号钢筋架和二号钢筋架在安置在基坑中后出现偏移倾斜，提高一号钢筋架和二号钢筋架的安装稳定时进而使得混合在一号钢筋架和二号钢筋架之间的回填层以及浇注在一号钢筋架和二号钢筋架顶部的混凝土层保持良好固定，提高浇注后整体修复回填的结构稳定，提高回填和固
定的效果。
19.3.本发明通过先将一号钢筋架和二号钢筋架置于基坑的底部，并在放入一号钢筋架和二号钢筋架后填充砂石和黏土，且利用将一号钢筋架和二号钢筋架套接的多组活动锥杆，使得一号钢筋架和二号钢筋架之间的内部形成良好分区，保证大量砂石和黏土回填后内部出现一定分区限位作用，避免简单堆积的回填层具有较强的流动效果，保证回填层内部砂石之间相对移动效果较小，提高回填层的内部稳定性，提高生态修复的回填效果。
附图说明
20.图1为本发明总体结构示意图；图2为本发明修复区域和一号钢筋架以及二号钢筋架之间的套接示意图；图3为本发明一号钢筋架以及二号钢筋架之间的安装示意图；图4为本发明一号钢筋架以及二号钢筋架的剖视示意图；图5为图4中a处的结构放大示意图；图6为本发明注入筒的爆炸示意图；图7为本发明操纵架的结构示意图；图8为本发明送料机构的爆炸示意图；图9为本发明压板的结构示意图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、修复区域；2、基坑；3、一号钢筋架；31、一号钢筋圈；32、一号连接板；33、一号套孔；4、二号钢筋架；41、二号钢筋圈；42、二号连接板；43、二号套孔；5、固定板；6、固定管；7、活动锥杆；8、内腔；9、注入筒；10、套管；11、推杆；12、短管；13、通孔；14、侧板；15、卡槽；16、侧孔；17、操纵架；171、底座；172、电动伸缩杆；173、横板；174、安装板；175、安装台；176、斜板；177、振动杆；18、液压推杆；19、压板；20、一号孔；21、二号孔；22、送料管；23、送料机构；231、套环；232、连接管；233、弹簧；234、密封板；235、限位杆；236、限位孔；24、输送孔。
具体实施方式
22.请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法及装置，包括以下流程：第一步、基坑开设：利用挖掘设备在修复区域挖掘基坑，并使得基坑为圆形，在基坑挖掘后利用水泵进行基坑内积水的抽吸，使得基坑内积水深度不超过二十公分，减小积水对回填的影响，保证回填效果；第二步、钢筋架安置：将一号钢筋架和二号钢筋架先置于地面上，将活动锥杆一端套接在一号钢筋架侧面的固定管中，并使得活动锥杆另一端套在二号钢筋架侧面的二号套孔中，利用吊装设备将连接好的一号钢筋架和二号钢筋架吊入基坑内部，整体吊装保证位置准确，且在地面上进行组装，降低组装难度；第三步、安置注入筒：将推杆套接在注入筒侧面的套管中，并向下将注入筒吊入基坑中，保持注入筒外表面上的侧板与二号钢筋架上的固定板卡接，完成对中安装，利用斜板和固定板实现注入筒和二号钢筋架的对中安装，保证推杆和活动锥杆对中；第四步、回填：将砂石和黏土等填充物回填入基坑中，且避免使得砂石和黏土掉落
注入筒中，并在回填完成后启动操纵架，使得操纵架带动多组振动杆对回填物进行振实，通过多组振动杆实现回填层的振实，提高回填层稳定性；第五步、第一次浇注：利用操纵架使得压板移动至注入筒内部的上方，并向送料管中输送混凝土，使得混凝土浇注在注入筒中，并在注入筒浇注混凝土后用压板向下挤压混凝土，使得注入筒中的混凝土通过套管推动推杆移动，并使得活动锥杆向外侧移动插入基坑侧面的土层中，且在活动锥杆插入土层后继续挤压混凝土，使得部分混凝土通过活动锥杆侧面的输送孔以及套管侧面的侧孔流入回填层内部，通过第一次浇注，使得压板讲混凝土压入套管中时推动推杆移动，并使得推杆推动活动锥杆移动，实现活动锥杆插入基坑侧面的土层中，提高一号钢筋架和二号钢筋架的安装稳定性，进而提高回填层的整体稳定，避免局部塌陷；第六步、第二次浇注：在完成第一次浇注后抬起压板，通过向送料管中送入混凝土，使得混凝土浇注在回填层上方，使得回填层上方以及注入筒顶部全部浇注上混凝土，使得基坑顶部浇注固封，利用第二次浇注使得回填层和注入筒顶部密封，提高上分结构稳定，实现有效固封。
23.适用于一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固方法的一种国土整治用开采区生态修复回填区域加固装置，包括活动套接于基坑2内表面的一号钢筋架3和二号钢筋架4，二号钢筋架4的内侧活动套接有注入筒9，注入筒9的外表面固定连通有套管10，套管10的内表面活动套接有推杆11，推杆11的内部开设有通孔13，推杆11的外端面固定连通有短管12，短管12的直径小于活动锥杆7的内腔8的内径，使得推杆11移动后，使得短管12套在活动锥杆7的内腔8中，保证连接稳定，实现推动效果，短管12与通孔13相连通，套管10外表面的下方开设有侧孔16，一号钢筋架3的内侧面固定连通有固定管6，固定管6和二号钢筋架4之间活动套接有活动锥杆7，活动锥杆7的内部开设有内腔8，利用活动锥杆7的锥端，便于插入基坑2侧面的土层中，活动锥杆7的外表面开设有输送孔24，一号钢筋架3和二号钢筋架4的上方设有操纵架17，通过利用操纵架17控制实现振动夯实以及完成压板19的控制，操纵架17的底面固定安装有液压推杆18，液压推杆18的底面固定连接有压板19，压板19的顶面固定连通有送料管22，通过利用送料管22完成混凝土的输入，压板19的底面活动安装有送料机构23。
24.第一实施例：如图1-图6所示，将一号钢筋架3和二号钢筋架4置于地面上，并使得一号钢筋架3的侧面固定连通固定管6，使得一号钢筋架3和二号钢筋架4之间套接活动锥杆7，保持活动锥杆7一端套接在固定管6中，并使得活动锥杆7的另一端套接在二号钢筋架4的二号套孔43中，并在活动锥杆7的一端开设内腔8，且在活动锥杆7的外表面开设输送孔24，并使得输送孔24位于二号套孔43内部，使得安装好的一号钢筋架3和二号钢筋架4吊装在基坑2中，另设注入筒9，并使得注入筒9套在二号钢筋架4的内侧，使得注入筒9的外表面固定连通套管10，并在套管10中套接推杆11，使得推杆11的数量和活动锥杆7的数量保持一致，且保持注入筒9侧面的侧板14与二号钢筋架4内侧面的固定板5套接，完成定位，将砂石和黏土等物料投入基坑2中，完成回填，避免回填物投入注入筒9中，在回填固定时，启动操纵架17，使得电动伸缩杆172带动多组振动杆177向下插入回填层，完成振实操作后升起振动杆177，并启动液压推杆18，使得液压推杆18带动压板19套入注入筒9中，向两组送料管22中通入混凝土，使得混凝土通过推开密封板234，并送入注入筒9中，送入后停止送料行下继续推
动压板19下行，使得混凝土通过套管10并推动内部的推杆11滑动，使得推杆11端面的短管12套入活动锥杆7的内腔8中，并继续推动活动锥杆7移动并插入基坑2侧面的土层中，此时活动锥杆7外表面行的输送孔24和套管10侧面上的侧孔16均打开，混凝土通过侧孔16和说输送孔24流入回填层内部。
25.首先，采用先放入一号钢筋架3和二号钢筋架4，并在放入后填入砂石和黏土等回填层，提高一号钢筋架和二号钢筋架4的放置稳定，在完成填入后，通过振动杆177振动夯实回填层，保证回填层基本机构的稳定，通过向注入筒9中注入混凝土，且通过向下压缩注入筒9中的混凝土，使得混凝土推动推杆11滑动，从而实现推动活动锥杆7的移动，使得混凝土通过活动锥杆7的输送孔24和套管10侧面的侧孔16流入回填层内部，使得回填完毕后保证混凝土输送至回填层内部，提高回填层内部的固定效果，保证回填层的结构稳定，同时随着混凝土的挤压，使得注入筒9中的混凝土向套管10中挤压时，大量的粘稠混凝土推动推杆11移动后，推杆11将活动锥杆7的一端从固定管6中推向基坑2的侧面，实现活动锥杆7插入基坑2侧面的土层中，通过活动锥杆7的插入，进一步实现钢筋笼（一号钢筋架3和二号钢筋架4以及活动锥杆7合成的整体）与基坑2之间的固定连接，提高钢筋笼的稳定性的同时，使得回填层更加稳固，避免钢筋笼收到振动引起的偏移，提高回填效果。
26.其中，一号钢筋架3包括一号钢筋圈31、一号连接板32和一号套孔33，一号套孔33开设在一号连接板32的侧面上，一号钢筋圈31的数量为两个，一号连接板32固定连接在两个一号钢筋圈31之间，固定管6固定连接在一号连接板32的侧面，并与一号连接板32侧面上的一号套孔33连通，利用侧面连接的固定管6使得套接在固定管6中的活动锥杆7保持稳定性，避免脱落。
27.其中，二号钢筋架4包括二号钢筋圈41、二号连接板42和二号套孔43，二号套孔43开设在二号连接板42的侧面上，二号钢筋圈41的数量为两个，二号连接板42固定连接在两个二号钢筋圈41之间。
28.其中，二号钢筋架4的内侧面固定连接有固定板5，注入筒9的外表面固定连接有侧板14，侧板14的底面开设有卡槽15，卡槽15的内表面与固定板5活动套接，利用卡槽15和固定板5的活动套接，使得注入筒9便于与二号钢筋架4配对安装，保证推杆11与活动锥杆7保持对中，保证每组推杆11可以推动活动锥杆7移动，便于实现推动效果。
29.第二实施例：如图3、图4和图6所示，将一号钢筋架3和二号钢筋架4自身安装时，使得上下两组一号钢筋圈31之间固定连接多组一号连接板32，并在一号连接板32侧面上开设上下分布的一号套孔33，同时将两组二号钢筋圈41之间固定连接多组二号连接板42，并在多组二号连接板42的侧面开设上下分布的二号套孔43，保证一号连接板32和二号连接板42的数量一致，并将固定管6固定连接在一号连接板32的侧面上，使得活动锥杆7一端套接在固定管6汇总，并使得活动锥杆7的另一端套接在二号连接板42的二号套孔43中，同时使得注入筒9侧面套管10中的推杆11数量与活动锥杆7保持一致，并使得推杆11与活动锥杆7一一对应均位于内侧方，保持活动锥杆7与推杆11均对中，完成钢筋笼和注入筒9的布置。
30.本套方案通过多组活动锥杆7与多组一号连接板32和二号连接板42套接，并保持推杆11和活动锥杆7对中，结合上下分布的两组一号钢筋圈31和二号钢筋圈41，使得围城的钢筋笼形成多区块的分区，利用活动锥杆7形成区分隔杆，填充砂石和黏土后，使得填充的砂石和黏土分区位于一号钢筋架和二号钢筋架之间，保证大量砂石和黏土回填后内部出现
一定分区限位作用，避免简单堆积的回填层具有较强的流动效果，提高回填层内部阻隔效果，保证回填层内部砂石之间相对移动效果较小，提高回填层的内部稳定性，提高生态修复的回填效果。
31.其中，操纵架17包括底座171、电动伸缩杆172、横板173、安装板174、安装台175、斜板176和振动杆177，电动伸缩杆172固定安装在底座171的顶面上，横板173固定连接在电动伸缩杆172的顶面上，横板173的侧面与安装板174固定连接，安装台175固定连接在安装板174的下方，斜板176固定连接在安装台175的侧面上，振动杆177固定安装在斜板176的底面上，通过利用电动伸缩杆172带动环形分布的振动杆177向下移动，并使得振动杆177向下完成填充层振实，提高回填层的内部密集度，保证回填层内部结构稳定。
32.其中，压板19的顶面和底面分别开设有一号孔20和二号孔21，一号孔20的内表面与送料管22固定套接，两组送料管22从两侧引入混凝土并通过一号孔20和二号孔21向下送出，压板19在沿着注入筒9向下移动时，完成混凝土的挤压，实现将混凝土补充填充至填充层的内部，实现提高填充层内部结构加强的效果。
33.其中，送料机构23包括套环231、连接管232、弹簧233、密封板234、限位杆235和限位孔236，套环231的外表面与一号孔20固定套接，连接管232的顶面与套环231固定连接，弹簧233的顶端与套环231固定连接，弹簧233的下端与密封板234固定连接，密封板234的外表面与二号孔21活动套接，利用密封板234密封而二号孔21，使得送料时混凝土推开密封板234，而进行混凝土挤压时，避免混凝土从压板19上方泄露出，且利用弹簧233的弹性便于密封板234复位。
34.其中，限位孔236开设在套环231的顶面上，限位孔236的内表面与限位杆235活动套接，限位杆235的下端与密封板234固定连接，利用限位孔236和限位杆235的活动套接，使得密封板234移动稳定，避免出现密封板234扭转的情况，保证弹簧233保持直线变形。
35.其中，二号孔21的内径大于一号孔20的内径，一号孔20的内径小于密封板234的直径，在送料时，混凝土推开密封板234，使得一号孔20和二号孔21打开，同时弹簧233保持拉伸状态，当向下挤压混凝土时，停止输送混凝土，使得弹簧233带动密封板234复位密封住二号孔21，保证密封板234有效密封一号孔20，避免泄露情况发生。