[发明专利]一种竖向水泥搅拌桩成型设备及成型施工方法

说明书

技术领域

本发明属于桩基施工技术领域，尤其是涉及一种竖向水泥搅拌桩成型设备及成型施工方法。

背景技术

为防止建筑施工完成后地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故，如地基不够坚固，建筑施工之前需要对软地基进行处理，使其沉降变得足够坚固，以提高软地基的固结度和稳定性至设计要求，这个过程叫做软基处理，又叫软地基处理。水泥搅拌桩作为一种常见的软基处理措施，显得尤为重要。水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式，它是利用水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

传统的水泥搅拌桩成型设备施工时，搅拌叶片一般为水平旋转(即在水平面上旋转搅拌)，也称为“横向搅拌”，搅拌叶片搅拌的同时，通过泥浆泵泵送带压水泥浆并由喷浆孔向外喷射，待水泥与土壤充分搅拌混合后形成固结土体，所施工成型水泥搅拌桩的桩身截面为圆柱形。实际施工时，传统的水泥搅拌桩成型设备，主要存在以下缺点：第一、所施工成型水泥搅拌桩的桩身截面为圆柱形，相同水泥用量的情况下，相比其它截面形状的桩身单桩承载力较小；第二、由于传统水泥搅拌桩成型设备的搅拌叶片为水平旋转，搅拌时容易产生土和水泥浆液混合不均匀的现象，影响成桩质量；第三、由于传统水泥搅拌桩成型设备的搅拌叶片为水平旋转，搅拌过程中容易产生不同深度处水泥搅拌桩桩身上水泥含量不同的现象，使水泥搅拌桩成桩后出现桩身水泥密度分层不均。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种竖向水泥搅拌桩成型设备，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，成桩后的水泥搅拌桩桩身截面为矩形，施工简便，且施工成型的水泥搅拌桩的桩身中水泥含量均匀，单桩承载力更高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种竖向水泥搅拌桩成型设备，其特征在于：包括呈竖直向布设的垂直驱动杆、驱动垂直驱动杆连续转动并使垂直驱动杆向下钻进与向上提升的驱动装置、同轴套装在垂直驱动杆外侧的竖向外套管和安装在垂直驱动杆下部的搅拌装置，所述外套管与水泥浆泵送装置连接；

所述搅拌装置包括竖向搅拌机构，所述竖向搅拌机构包括两个能绕其中心轴线进行连续旋转的水平驱动杆和两组呈对称布设且同步进行竖向搅拌的搅拌叶轮，两个所述水平驱动杆对称安装在垂直驱动杆下部，两个所述水平驱动杆均呈水平布设且二者呈同轴布设；每个所述水平驱动杆与垂直驱动杆之间均通过传动机构进行传动连接；每个所述水平驱动杆上均装有一组所述搅拌叶轮，每组所述搅拌叶轮均包括一个搅拌叶轮或多个呈平行布设且结构和尺寸均相同的搅拌叶轮，每个所述搅拌叶轮均呈竖直向布设且其均与水平驱动杆呈垂直布设；所述竖向搅拌机构的横向长度C不小于搅拌叶轮的直径A；

每个所述水平驱动杆上均同轴套装有一个水平外套管，所述竖向外套管的下部开有两个分别供水平外套管安装的安装孔，所述水平外套管与竖向外套管内部连通；所述竖向外套管与垂直驱动杆之间的空腔以及水平驱动杆与水平外套管之间的空腔均为水泥浆输送腔；每个所述搅拌叶轮均为空心结构，每个所述搅拌叶轮的外圆周上均设置有多个与所述水泥浆输送腔连通的喷浆孔，多个所述喷浆孔均布设在同一竖直面上且其沿圆周方向均匀布设。

上述一种竖向水泥搅拌桩成型设备，其特征是：所述传动机构为齿轮传动机构。

上述一种竖向水泥搅拌桩成型设备，其特征是：所述搅拌装置还包括由垂直驱动杆带动进行水平搅拌的水平搅拌机构，所述水平搅拌机构呈水平布设且其同轴安装在垂直驱动杆上，所述水平搅拌机构位于两组所述搅拌叶轮下方；所述水平搅拌机构为中空结构；所述水平搅拌机构的底部沿圆周方向均匀设置有多组向下喷射水泥浆的喷浆嘴，多组所述喷浆嘴均布设在同一水平面上；每组所述喷浆嘴均包括一个喷浆嘴或多个由内至外均匀布设的喷浆嘴；每个所述喷浆嘴均与所述水泥浆输送腔连通。

上述一种竖向水泥搅拌桩成型设备，其特征是：所述水平搅拌机构为圆形搅拌机构，所述圆形搅拌机构的直径B小于A，所述圆形搅拌机构与水平驱动杆之间的竖向间距为A～1.5A；

所述水平搅拌机构包括多个沿圆周方向均匀布设的搅拌叶片，多个所述搅拌叶片的结构和尺寸均相同且其均布设在同一水平面上；每个所述搅拌叶片的底部均安装有一组所述喷浆嘴，每个所述搅拌叶片均为空心叶片且其内端均固定安装在垂直驱动杆上。