[发明专利]旋喷沉桩多功能桩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋喷沉桩多功能桩机，属于基础工程施工设备领域。

背景技术

我国东南沿海及河流冲积平原地区分布着广阔的深厚软土，硬土层埋藏较深，软土基本呈软塑～流塑状态，承载力低、压缩性高。在这种地层条件中建筑基础若采用水泥土桩等柔性桩，存在侧阻力大而自身强度低的弱点；若采用灌注桩与预制桩等刚性桩，则存在自身强度高而侧阻力低的弱点，均会导致承载力低、材料浪费与环境污染等问题。因此单方面的应用柔性桩和刚性桩都无法满足上述地区的地质要求。针对这种地质，必须采用侧阻力高、桩身材料强度高的新型复合桩-管桩水泥土复合基桩。

目前管桩水泥土复合基桩的施工工艺需分两步进行：

第一步，采用长螺旋钻机和高压大流量泥浆泵系统及特制的钻具，施工外围水泥土桩。具体施工工艺流程如下：(1)长螺旋钻机就位，制备水泥浆并启动泥浆泵；(2)长螺旋钻机下钻至设计深度，下钻同步进行高压旋喷与深层搅拌；(3)长螺旋钻机钻具上提，钻具上提同步进行高压旋喷与深层搅拌；(4)关闭高压泥浆泵，长螺旋钻机移位至下一桩位。

第二步，采用额定压力680t的静压桩机，进行高强预应力管桩施工。具体施工工艺流程如下：(1)静压桩机就位；(2)吊高强预应力管桩(PHC)就位；(3)压桩。

由于目前建筑工程中所使用的桩机功能单一，单台机器只能实施一种打桩作业，因此涉及以上两种工艺时，必须由多台桩机的配套才能顺利施工，但现有的桩机不能将多种打桩方式集中在一台机器中进行，且打桩施工工程常常受工程地质、施工环境的制约。这对于提高施工效率、降低施工费用、减短施工周期特别是掌握高强预应力管桩压入时机是十分不利的。目前，虽然也有多功能压桩机投入使用，如专利号为CN 201020282554的专利中所提到的一种多功能桩机，但只是将多种桩机简单组合，使用时存在很多问题，比如吊装就位时间长导致高强预应力管桩的压入时机无法掌握、高强预应力管桩和外围水泥土桩二者中心不重合、压入高强预应力管桩的垂直精度差等，这些问题直接制约着管桩水泥土复合基桩的承载能力，但至今还没有很好的解决办法。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种将水泥土桩与高强预应力管桩施工机综合于一体、适用于管桩水泥土复合基桩施工的结构新颖的旋喷沉桩多功能桩机，不仅能确保高强预应力管桩(PHC)和外围水泥土桩二者中心重合，并且大幅度缩短吊桩就位时间，同时提高压入高强度预应力管桩的垂直精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋喷沉桩多功能桩机，包括底盘、设置在底盘下方的行走机构和设置在底盘上方的操作室，其特征在于：底盘上安装有旋转立柱、液压工作站和通过液压工作站驱动的主卷扬机、第二卷扬机、辅助卷扬机、变幅卷扬机，对应各卷扬机在旋转立柱顶部分别安装滑轮，主卷扬机、第二卷扬机分别通过卷扬钢丝绳悬挂旋喷钻机和液压锤，旋转立柱上设置水平夹角为90°的两纵向滑道，旋喷钻机和液压锤分别位于两纵向滑道中，旋喷钻机下部连接旋喷钻具。

所述的旋喷钻机是全液压动力头旋喷钻机，其体积小、重量轻。体积小，其横向投影小于旋转立柱的直径，保证了液压锤的工作空间；重量轻，有利于增强旋转立轴的稳定性并增大安全裕度。

所述的旋喷钻机的工作中心与旋转立柱中轴的距离等于液压锤的工作中心与旋转立柱中轴的距离，从而能够确保高强预应力管桩(PHC)和外围水泥土桩二者中心重合。

所述旋转立柱的外壁上设置夹角为180°的两水平耳臂，对应水平耳臂设置旋转液压油缸，旋转液压油缸的缸体铰接在底盘上，旋转液压油缸的活塞杆连接水平耳臂。通过控制旋转液压油缸使旋转立柱进行±90°旋转，便于旋喷水泥土桩、压入高强度预应力管桩两种工艺的转化。

所述旋转立柱的下部安装两导向夹桩器，两导向夹桩器分别位于旋喷钻机和液压锤的正下方，从而确保旋喷钻孔和压入高强度预应力管桩(PHC)的垂直精度。

行走机构有两种优选方案：

方案一：所述的行走机构全液压步履机构；

方案二：所述的行走机构是履带式行走机构。

所述的旋喷钻具是常规或者可以实现的装置，其接头优选销轴式接头，有利于导向和密封。旋喷钻具内设注浆通道，注浆通道的进浆口连接高压注浆系统，旋喷钻具的底端设有向四周喷射浆料的喷射口。采用旋喷钻具直接钻入地基，下钻至设计深度后，旋喷一定时间后旋转上提；下钻和上提过程中都同步进行高压旋喷与深层搅拌。综合高压旋喷与深层搅拌两种方法的优点，施工出直径大、桩身质量均匀、低返浆量的水泥土桩。