[发明专利]一种气、浆结合的四轴搅拌桩施工设备及施工方法

说明书

本发明涉及土建施工领域，公开了一种气、浆结合的四轴搅拌桩施工设备及施工方法，其中设备包括：四个呈中心对称分布的钻杆，钻杆的内部并排设置两个通道，其中一通道为湿法施工通道，另一通道为空气通道或者干法施工通道；钻杆的外表面固定有多个搅拌叶片并形成搅拌叶片段，钻杆上在搅拌叶片段所处的上部和底部位置对应处分别设有喷口，钻杆内部的两个通道与喷口相连通；钻杆上位于搅拌叶片段上部的喷口处连接有自动切换装置，自动切换装置配置成在向下钻进时关闭上部的喷口，在向上提升时，打开上部的喷口。本发明提供的一种气、浆结合的四轴搅拌桩施工设备及施工方法，可以有效减小深部搅拌时的阻力，提高水泥土的搅拌均匀性，使得成桩质量高。

技术领域

本发明涉及土建施工领域，特别是涉及一种气、浆结合的四轴搅 拌桩施工设备及施工方法。

背景技术

水泥土搅拌桩是一种适用于饱和软黏土的地基加固方法。它利用 水泥作为固化剂，通过搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅 拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土加 固成具有整体性、水稳定性和一定强度的人工改良地基。水泥土的固 化机理主要为水泥水解和水化反应、土颗粒与水泥水化作用和碳酸化 作用。水泥土的碳酸化作用需要与空气或水中的二氧化碳发生反应。

大量工程实践表明，水泥土搅拌桩桩身上部(一般10m以内)质 量明显好于下部(一般10m以下)质量。现有水泥土搅拌桩施工的弊 端已严重影响了搅拌桩的施工质量控制。

目前常用的有单轴搅拌桩、双轴搅拌桩和三轴搅拌桩。

单轴搅拌桩为一根搅拌钻杆，干法作业钻杆底部仅喷气和干粉水 泥，湿法作业底部仅喷水泥浆。干法湿法钻机不能共用。现有单轴搅 拌桩施工功效较低，一次仅成桩一根。湿法作业时碳酸化作用较弱， 桩基强度增长较慢。干法作业时功效低，搅拌均匀性欠佳，难于全程 复搅。单轴搅拌桩施工期间钻杆上升、下沉期间均喷介质，通常钻杆 下沉、上升各两次，即四喷四搅。

双轴搅拌桩为两根搅拌钻杆中间增加一根喷浆管，双轴搅拌桩施 工时钻杆下沉期间不喷浆，上升期间喷浆。双轴搅拌桩施工工艺为两 喷三搅，即一次搅拌下沉喷浆提升，二次搅拌下沉喷浆提升，三次重 复搅拌下沉，搅拌提升。

单轴搅拌桩喷浆口位于钻杆底部，叶片之下，钻杆上升时浆液不 能保证及时均匀喷入土体并进行搅拌。双轴搅拌桩中间喷浆管底部喷 口位于两侧钻杆叶片之上。钻杆下沉期间土体已搅碎，钻杆上升喷浆 时，由于中间喷浆管底部喷口高于钻杆叶片，桩体底部存在薄弱区。

三轴搅拌桩为三根搅拌钻杆，两侧钻杆喷浆，中间钻杆喷气。成 桩后容易产生两侧桩体强度高，中间强度低的现象。三轴搅拌桩施工 为一喷一搅：钻进、带气下沉搅拌喷浆→关闭气体提升搅拌喷浆→完 成一幅桩施工。三轴搅拌桩成桩期间会置换出大量原状土，原状土需 要外运，造成水泥浆的浪费。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种气、浆结合的四轴搅拌桩施工设备及施 工方法，用于解决或部分解决现有在水泥土搅拌桩的成桩过程中，沿 桩长方向，桩身质量分布不均匀，通常桩身上部质量要高于下部质量 的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气、浆结合的四轴搅拌 桩施工设备，包括：四个呈中心对称分布的中空的钻杆；所述钻杆的 内部并排设置两个通道，两个通道沿所述钻杆的长度设置，其中一通 道为湿法施工通道，另一通道为空气通道或者干法施工通道；

所述钻杆的外表面固定有多个搅拌叶片并形成搅拌叶片段，所述 钻杆上在搅拌叶片段所处的上部和底部位置对应处分别设有喷口，所 述钻杆内部的两个通道与所述喷口相连通；