[发明专利]可减少挤土性的多轴互换式水泥土搅拌桩装置及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可减少挤土性的多轴互换式水泥土搅拌桩装置及施工方法，主要应用于市政基础、工业及民用工程建设中的地基加固、改良及基坑围护等领域。

背景技术

搅拌桩成桩是利用固化剂与土体混合、搅拌，通过固化剂的水化学反应来提高桩体的工程力学性能。搅拌桩由于成桩价格优势明显，所以在工程中备受青睐。

目前一般基坑围护止水和地基加固多采用二轴搅拌桩、SMW工法、五轴搅拌桩（FCW工法），五轴搅拌桩就是由一字型布置的五根转杆将土与水泥充分搅拌形成，该工法后台采用自能化系统，可以实时读取喷浆量、转杆下转深度等技术参数。这三种工法一般仅作为搅拌桩出现，功能比较单一，面对不同的桩型需要配备不同的装置。二轴搅拌桩下部钻杆只有二道叶片，只能打二轴；SMW工法利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在多功能钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，由于三轴搅拌机转杆为三根，所以一次成桩三根；五轴搅拌桩转杆为五根，所以一次成桩五根。另外SMW工法、五轴搅拌桩钻杆扭矩不能自行平衡，动力组件需要承担多余的扭矩，从而对钻孔直径和钻孔深度及垂直度有了限制和影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成桩功能多样、节约成本、垂直度可进行监测调整、成桩效果好的可减少挤土性的多轴互换式水泥土搅拌桩装置及施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可减少挤土性的多轴互换式水泥土搅拌桩装置，该装置包括主机、导杆、动力组件、钻杆、带翼钻杆、钻头和水泥浆搅拌系统，所述的导杆固定在主机上，所述的动力组件通过钢丝绳连接导杆顶端的滑轮，钢丝绳带动动力组件在导杆的滑轨上运动，所述的动力组件连接多根钻杆，各钻杆下端均连接有带翼钻杆，所述的带翼钻杆下端连接钻头，所述的钻杆顶部设有进浆口，钻杆中部设有中间支承架，所述的水泥浆搅拌系统通过浆泵后连接进浆口，其特征在于，所述的钻杆为可拆卸钻杆，且钻杆上设置有可减少挤土效应的螺旋搅拌页片。

所述的钻杆设置二根、四根或六根，分别用于二轴搅拌桩、四轴搅拌桩或六轴搅拌桩的成桩，相邻钻杆的旋转方向相反。

所述的相邻钻杆中至少有一根钻杆上设置有螺旋搅拌页片。

所述的相邻钻杆中其中一根钻杆上设有铁片，该铁片错位设置，所述的铁片下方焊接有金属块，金属块设有两个，且金属块与水平面成30°～60°。

该装置还包括流量仪、入土深度传感仪和垂直度实时监测仪，所述的流量仪安装在进浆口处，所述的入土深度传感仪安装在导杆的滑轨上，所述的垂直度实时监测仪安装在中间支承架上，所述的流量仪、入土深度传感仪和垂直度实时监测仪分别与主机连接。

所述的垂直度实时监测仪为一圆柱形金属管，金属管内设有垂直度监测元件，该垂直度监测元件通过外接导线或无线数据发射装置与主机连接。

一种可减少挤土性的多轴互换式水泥土搅拌桩装置的施工方法，包括以下步骤：

1）平整施工场地，根据施工图放出实样；

2）根据施工图要求开沟槽；

3）装置复位，将所述搅拌桩装置移动到待施工位置，设置钻杆的数量和带有螺旋搅拌页片的钻杆的数量；

4）开启主机进行监控，控制预先设置的数据：每米下降深度、每米喷浆量、设计桩底标高、设计桩顶标高、总喷浆量和总搅拌时间；

5）启动水泥浆搅拌系统，将水泥浆通过浆泵对钻杆进行供浆，同时通过流量仪实时监测供浆量；

6）启动动力组件，动力组件驱动钻杆旋转，钻杆带动钻头边下沉边喷浆边搅拌，并使钻头下沉到设计桩底标高，且主机通过垂直度实时监测仪实时监测钻杆的垂直度；

7）动力组件提升钻杆在带冀钻杆高度范围内复搅，再次下沉到设计桩底标高；

8）动力组件提升钻杆，将钻杆提升至设计桩顶标高，一次成桩，形成一组搅拌桩；

9）移至第二组继续施工。

所述的喷浆包括单点喷浆、多点喷浆、向下钻进时下口喷浆向上提升时上口喷浆。

所述的每根钻杆的喷浆方式包括以下两种：

一、钻杆下沉时喷100%的水泥浆，提升时不喷浆；

二、钻杆下沉时喷50%～80%的水泥浆，提升时喷50%～20%的水泥浆。

所述的每组搅拌桩的形式包括两轴搅拌桩、四轴搅拌桩或六轴搅拌桩。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：