[发明专利]土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法

说明书

本发明公开了一种土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法，包括施工机械，还包括能够分别连接施工机械的钢套筒和微扰动深层搅拌钻头，微扰动深层搅拌钻头设置在钢套筒内部，钢套筒外侧设有能够和外部固定装置配合固定的外接固定件，钢套筒的上端可拆卸设有连接施工机械的连接部件。本发明的好处是可节省常用钢套筒施工机械的进场与施工扰动，同时采用一机两用的方式可节省施工成本，提高施工效率；防止混合浆液产生泥球与冒浆，提高搅拌效果增强土体加固能力。

技术领域

本申请涉土体微扰动深层施工技术领域，尤其涉及一种土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法。

背景技术

城市土地资源的稀缺性导致城市发展并不能无限制扩大，如何高效利用城市空间满足人们日常生活工作与学习成为建设行业亟待解决的问题。在城市空间内既有建筑物邻近进行建筑物及构筑物的增建成为目前城市空间扩容的重要方式之一。但是，城市密集的既有建筑物对基坑变形有着严格的要求：坑外土体深层侧向变形满足一级保护等级，邻近建（构）筑物裂缝（如有）、基坑外侧地表裂缝（如有）满足一、二、三级保护等级；而地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20mm；由于打桩振动、爆炸产生的振动对隧道引起的峰值速度≤2.5cm/s等。以上各种控制变形要求限制新建基坑的面积，使得最后建（构）筑物实际使用面积缩减不能满足城市空间扩容的要求。深层搅拌桩在基坑开挖的桩侧软土加固过程中，因其能增加基坑外被动土压力强度、减少地基侧向挤出和减小对周围原有建筑的影响而进入地基处理领域，同时也可作为地下防渗墙，阻止地下水渗流进入基坑底部等优点。建筑行业结合实际工程发展出一系列改进措施，例如单轴搅拌桩、双轴搅拌桩、三轴搅拌桩和双向单轴搅拌桩，可以参看专利申请号2014203392490公开的实用新型专利，并在单轴搅拌桩机的基础上发展出一种新型的自然排浆深层搅拌桩也就是IMS工法。

常规的深层搅拌桩施工工艺流程为：施工机械就位→钻孔下钻至指定位置→钻头提升喷射浆液与土体进行搅拌→提升至地面重复下钻搅拌→钻头提升后完成施工，此种施工工艺在施工过程中由于叶片剪切和周围土体结构性破坏，土体较为容易发生扰动进而影响邻近既有建筑物的变形控制，甚至造成建筑物无法继续完成使用，给后期的建筑物维护维修带来困难。工程实践证明，上述几种深层搅拌桩并不能有效地减少对周围土体的扰动：以IMS工法为例，在杭州某工地实际测得施工过程中的深层土体位移顶部最大值为45mm，底部最大值为5mm，待施工结束测得深层土体位移在±3mm范围内。考虑到桩体施工过程扰动影响最大，故分析得到这几种方式并不符合微扰动施工要求。因此设计一种用于既有建筑邻近空间进行地基处理的微扰动深层搅拌装置及施工方法。

发明内容

基于现有技术中的上述不足，本发明提供了一种微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法，基于IMS工法桩施工机械，可节省常用钢套筒施工机械的进场与施工扰动，同时采用一机两用的方式可节省施工成本，提高施工效率。

本发明的另一个发明目的是防止混合浆液产生泥球与冒浆，提高搅拌效果增强土体加固能力。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

一种土体微扰动深层搅拌装置，包括施工机械，其特征是，还包括能够分别连接施工机械的钢套筒和微扰动深层搅拌钻头，微扰动深层搅拌钻头设置在钢套筒内部，钢套筒外侧设有能够和外部固定装置配合固定的外接固定件，钢套筒的上端可拆卸设有连接施工机械的连接部件。

钢套筒和微扰动深层搅拌钻头均能独立连接施工机械，钢套筒上端的连接部件可拆卸设置，施工时，先通过施工机械将钢套筒旋压到位，之后通过外接固定件固定钢套筒，再通过连接部件，完成钢套筒和施工机械的分离，然后微扰动深层搅拌钻头连接施工机械施工，在钢套筒内及其下方的土体搅拌，最后完成桩体浇筑，由于钢套筒的设置，因此施工过程中钻头对周围土体的结构性破坏小，尤其是深层土体位移值更小，减小桩体施工时受到的扰动影响，提高桩体的成型质量；防止由于扰动的存在而影响邻近既有建筑物的变形控制。