[发明专利]自适应变径搅拌桩成桩装置及成桩方法

说明书

本发明公开了一种自适应变径搅拌桩成桩装置及成桩方法，成桩装置包括钻孔机械和由其驱动实现上下往复并旋转运动的旋转杆，旋转杆的底部设有刀具，该刀具的一端与旋转杆底部活动连接，另一端为自由端，且该刀具通过连杆连接设于旋转杆上的驱动装置，通过驱动装置在旋转杆上的上下移动改变刀具开度。本发明的成桩装置能灵活方便地调节刀具开度，在压缩性大的土层中搅拌半径大，而压缩性小的土层中搅拌半径小，从而得到变径搅拌桩；该成桩装置能实现触探和变径搅拌一体化，从而提高了施工准确性和施工效率；同时，本发明的成桩方法操作方便，成本降低，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种成桩装置及成桩方法，尤其涉及一种自适应变径搅拌桩成桩装置及成桩方法，属于桩体复合地基加固技术领域。

背景技术

桩是一种较常用的基础形式，按照施工方式可大致分为预制桩、灌注桩、搅拌桩、钢管桩等。其中，搅拌桩广泛应用于软土地基加固中，但由于单桩承载力较低，一般只能采用大面积密集布置方式来提高承载力和减小沉降。变径桩是一种具有糖葫芦状桩身的桩结构，其葫芦状的形态大大增加了桩与土的接触面积，桩一旦下沉还会挤压土体，因而可显著提高承载力。但变径桩目前大多在灌注桩中有所应用，对于搅拌桩应用不多，且现有变径搅拌桩成桩装置结构较为复杂，施工难度较高。

与此同时，在现有的变径桩施工过程中，地质勘探和变径处理是相互独立的工序。变径处理时，需要人工对照地质资料，因而存在工作量大、易出错等问题。对于搅拌桩，由于为大面积密集布置，变径搅拌时，如果人工对照地质资料，将大幅增加工作量和出错机率，而且通常地勘也只会给出代表性点位的勘探资料，缺乏所有桩位的勘探信息。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能灵活方便调节搅拌半径的变径搅拌桩成桩装置；本发明的第二目的是提供该成桩装置的成桩方法。

技术方案：本发明的自适应变径搅拌桩成桩装置，包括钻孔机械和由其驱动实现上下往复并旋转运动的旋转杆，旋转杆的底部设有刀具，该刀具的一端与旋转杆底部活动连接，另一端为自由端，且该刀具通过连杆连接设于旋转杆上的驱动装置，通过驱动装置在旋转杆上的上下移动改变刀具开度。

优选的，旋转杆的底部还设有用于探测土层阻力的探头，该探头可以选择静力触探探头。

本发明的成桩装置还包括用于接收探头探测土层阻力信号的测控系统，测控系统将土层阻力信号转化为搅拌桩桩径值信号并将其发送到变径控制系统，该变径控制系统驱动驱动装置运动。

其中，上述变径控制系统优选为液压系统，对应的驱动装置为液压驱动装置。

本发明的驱动装置内设有位移传感器。本发明还包括与旋转杆连通的注浆装置。

本发明自适应变径搅拌桩成桩装置的成桩方法，包括如下步骤：驱动装置收紧刀具，钻孔机械驱动旋转杆向土层中运动，根据土层阻力通过驱动装置调节刀具开度，同时旋转杆在土层中上下往复旋转运动，向旋转杆中注浆且浆液从旋转杆底部喷出，得到变径搅拌桩。

优选的，旋转杆的底部设有探头，成桩装置还包括测控系统、变径控制系统和注浆装置，探头将测得的土层阻力信号传输到测控系统，测控系统将该土层阻力信号转化为搅拌桩桩径值信号，并将其发送到变径控制系统，变径控制系统控制驱动装置在旋转杆上的上下移动改变刀具开度，注浆装置控制浆液从旋转杆底部喷出注入土层。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：首先，该成桩装置能灵活方便地调节刀具开度，在压缩性大的土层中搅拌半径大，而压缩性小的土层中搅拌半径小，从而得到变径搅拌桩；其次，该成桩装置能实现触探和变径搅拌一体化，从而提高了施工准确性和施工效率；同时，本发明的成桩方法操作方便，成本降低，适用于工业化生产。

附图说明

图1为本发明成桩装置的结构示意图；