CN105442589A - 一次成型劲芯复合桩成桩机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一次成型劲芯复合桩成桩机械，底架安装于液压步履机构上，塔架的底部与底架铰接；动力头设置在塔架的顶部，动力头的动力输出轴与钻杆的顶部固定连接；钻头与钻杆底端铰接，用于闭合钻进及打开形成混凝土压浆口；切削叶片设置在钻杆的底部；钻杆为空心管，底部设有水泥浆喷浆口，内部设有独立水泥浆输送管，其底端与水泥浆喷浆口连通，顶端通过导管与水泥浆泵站连通；混凝土泵站通过导管与钻杆内的空心部分连通。该机械实现了劲芯复合桩的成桩，大幅提升搅拌桩承载力，有效降低工后地基沉降；现浇混凝土芯桩较预制芯桩节约了成本；一次成型，避免了二次芯桩成孔或打入对搅拌桩强度的削弱；芯桩施工无需单独压桩装置，简化了设备装置。

Description

一次成型劲芯复合桩成桩机械

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及岩土工程机械装备技术领域，具体指一次成型劲芯复合桩成桩机械。

背景技术

我国沿海城市，以及内陆江河流域等地区常常分布有大面积淤泥或淤泥质土等软土层，其特点是承载力低、稳定性差、作为地基后期变形量大，为满足建筑物、路基或地面等承载力和沉降控制要求，必须对其进行地基加固处理。常规的大面积或长线路软土地基处理常用的水泥土搅拌桩，就是在软土中喷入水泥粉或水泥浆，经和软土拌合后凝结固化软土成为一种强度较低的水泥土桩，能在一定程度上提升地基承载力和降低工后沉降。常规水泥土桩的问题在于，一是对地基承载力的提高有限，处理后地基后期沉降依然较大；二是受施工设备及工艺简单影响，成桩质量往往达不到设计要求，极易发生搅拌不均匀、断桩、千层饼等问题，施工质量难以保证。长期以来，水泥土搅拌桩机械都是简单搅拌钻头加一条输浆管路形成，输浆管路均为直接利用中空钻杆，设备简单，操作简易，但加固效果有限。

为解决上述问题，专利申请号CN201220739902提出一种静压、搅拌组合桩机，包括搅拌桩机主体和静压桩机主体，施工时，先由搅拌桩机主体施工水泥土搅拌桩，完成后再由静压桩机在搅拌桩内静压施工预制桩等劲芯桩，实现对水泥土搅拌桩承载力的提升。该专利为两套机械的组合和接续使用，因增加静压或锤击装置机械体型增加较大，移动没有以前纯搅拌桩机轻盈，桩机造价偏高。该组合桩无法一次成型，需先完成搅拌桩，后吊装压入劲芯桩，需挪动桩机施工，另外因打入的为预制桩，整个复合地基施工造价较高。

专利申请号200910062925.8提出了一种多向水泥土或水泥砂浆加芯搅拌桩成桩机械，其核心也是首先通过常规装置完成水泥土搅拌桩的施工，并在水泥土固化前，利用安装在桩机上的芯桩压桩装置，将预制芯桩压入搅拌桩中，完成加芯搅拌桩的成桩。虽然相比CN201220739902专利优化了成桩机械，但施工机械造价仍远高于普通水泥土搅拌桩成桩机械；其压桩装置工艺复杂，所需压桩功耗大；在进行芯桩施工时，压桩装置需重新对准搅拌桩中心，极易造成偏心；芯桩为预制芯桩，会大幅提升复合地基工程造价。

发明内容

针对现有传统搅拌桩和已有加芯组合桩技术上存在的问题，本发明目的是提供一种可同时形成水泥土搅拌桩和现浇混凝土芯桩的一次成型劲芯复合桩成桩机械，通过该机械可一次成型实现一种外围为水泥土搅拌桩、中心为现浇混凝土的高强劲芯复合桩。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一次成型劲芯复合桩成桩机械，包括液压步履机构、底架、塔架、动力头、水泥浆泵站、混凝土泵站、钻杆、切削叶片和钻头；所述底架安装于液压步履机构上，塔架设置在底架上，且塔架的底部与底架铰接连接；所述动力头设置在塔架的顶部，动力头的动力输出轴与钻杆的顶部固定连接；所述钻头设置在钻杆的底部，且钻头与钻杆可转动连接，所述切削叶片设置在钻杆的底部，且位于钻头的上方；所述钻杆为空心管，其底部具有水泥浆喷浆口，钻杆内设有独立水泥浆导管，该独立水泥浆导管的底端与水泥浆喷浆口连通，顶端通过水泥浆导管与水泥浆泵站连通；所述混凝土泵站通过混凝土导管将与钻杆内的空心部分连通。

作为优化，还包括卷扬机，所述卷扬机固定设置在底架上；所述动力头通过钢绞线与卷扬机连接，钢绞线与设置在塔架顶部的定滑轮配合。

作为优化，所述钻头与钻杆通过螺栓可转动连接。

作为优化，所述切削叶片的外侧边缘为锯齿状。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：本发明提供的一次成型劲芯复合桩成桩机械，成功完成了一次成型高强劲芯复合桩的施工，实现了桩体承载力的大幅提升和工后沉降的降低；芯桩施工无需单独压桩装置，与搅拌桩施工同时进行，一次完成，简化了施工工艺，加快了施工进度；采用现浇混凝土压灌形成芯桩，较预制芯桩大大节约了成本；芯桩通过钻杆上提形成，始终保持在水泥土桩的轴心部位，保证了成桩质量；该机械实现了现浇混凝土芯桩一次成型，无需接桩，保证了成桩质量，施工效率更高，且使工程造价大大降低。

附图说明

图1是一次成型劲芯复合桩成桩机械主视图。

图2是一次成型劲芯复合桩成桩机械侧视图。

图3是一次成型劲芯复合桩成桩机械俯视图。

图中：1-液压步履机构、2-底架、3-液压泵站、4-卷扬机、5-斜支架、6-定滑轮、7-塔架、8-钢绞线、9-动力头、10-钻杆、11-独立水泥浆导管、12-切削叶片、13-钻头、14-水泥浆导管15-水泥浆泵站、16-混凝土导管、17-混凝土泵站。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

一次成型劲芯复合桩成桩机械，包括液压步履机构1、底架2、卷扬机4、斜支架5、塔架7、动力头9、水泥浆泵站15、混凝土泵站17、钻杆10、切削叶片12和钻头13。

底架2安装于液压步履机构1上，塔架7设置在底架2上，且塔架7的底部与底架2铰接连接。塔架7与底架2铰接连接实现了两者的组装式拼接，两者可分开运输，至现场后再进行组装，解决了这类大型机械的运输难题。

所述斜支架5分别与塔架7和底架2铰接连接。通过斜支架5实现了底架2与塔架7上部的连接，成功固定了塔架7的垂直位置，增强了成桩机械的整体性。

所述卷扬机4固定安装于底架2上。动力头9通过钢绞线8与卷扬机4连接，钢绞线8与设置在塔架7顶部的定滑轮6配合。卷扬机4提供动力，通过钢绞线8的连接，成功实现动力头9及钻杆10的提升与下降。在卷扬机4升降重物时，即提升动力头9及与动力头9连接的构件时，固定连接的底架2为卷扬机4的工作提供固定反力。

动力头9设置在塔架7的顶部，动力头9的动力输出轴与钻杆10的顶部固定连接，带动钻杆转动，具体钻杆10与动力头9的动力输出轴通过螺栓固定连接。

钻头13设置在钻杆10的底部，且钻头13与钻杆10可转动连接，具体实施时，钻头13与钻杆10通过螺栓可转动连接。钻头13与钻杆10可通过螺栓连接形成可开式活扣，在沉入过程中用于钻进土层，在上提钻杆10的过程中钻头13以螺栓中心向下转动，从而可自动打开的钻头13与钻杆10形成混凝土喷浆口。

所述切削叶片12设置在钻杆10的底部，且位于钻头13的上方。切削叶片5的外侧边缘为锯齿状，一对切削叶片焊接于钻杆的底部，用于搅拌土体。

钻杆10为空心管，其底部具有水泥浆喷浆口12，钻杆10内设有独立水泥浆导管11，独立水泥浆导管11通过焊接的方式固定在钻杆10内。该独立水泥浆导管11的底端与水泥浆喷浆口12连通，独立水泥浆导管11的顶端通过水泥浆导管14与水泥浆泵站15连通；进入独立水泥浆导管11中的水泥浆通过此水泥浆导管11流向水泥浆喷浆口12喷出。

所述混凝土泵站17通过混凝土导管16将与钻杆10内的空心部分连通。

本发明的一次成型劲芯复合桩成桩机械，液压泵站3提供动力，通过液压步履机构1移动，使得钻杆10对准桩位；启动动力头9，待动力头9转速正常后，带动施工机械的钻杆10及钻头13向下沿导向边旋转切土钻进；当钻至设计深度，开启水泥浆泵站15，通过水泥浆导管14将水泥浆输入钻杆10的独立水泥浆导管11中，并通过钻杆10底部水泥浆喷浆口12注入土层中，并提升钻杆10及钻头13，边提升边搅拌，直至桩顶标高；钻杆10及钻头13下沉钻进至设计桩底标高后提升搅拌喷浆的重复次数，依据需加固土层情况和设计需要确定；在钻杆10及钻头13最后一次下沉搅拌钻进至设计深度后，开启混凝土泵站17，通过混凝土导管16将混凝土压入钻杆10的空心部分，同时搅拌并提升钻杆10及钻头13，钻头13混凝土喷出口叶片在混凝土自重及泵送压力作用下解开磁吸打开，混凝土注入钻杆10拔出过程中形成的中心空孔内，同时水泥浆输入钻杆10的独立水泥浆导管11中，并通过钻杆10底部水泥浆喷浆口12注入土层中，直至提钻至桩顶标高，结束现浇高强劲芯复合桩的施工。

一次成型劲芯复合桩成桩机械，实现了对常规水泥土搅拌桩承载力的提升；芯桩成桩过程中无需重新对准桩位，保证了成桩质量；首次实现了现浇混凝土芯桩与水泥土搅拌桩使用同一机械一次成型施工，简化了工艺，加快了工期，大大节约了工程成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一次成型劲芯复合桩成桩机械，其特征在于：包括液压步履机构(1)、底架(2)、塔架(7)、动力头(9)、水泥浆泵站(15)、混凝土泵站(17)、钻杆(10)、切削叶片(12)和钻头(13)；

所述底架(2)安装于液压步履机构(1)上，塔架(7)设置在底架(2)上，且塔架(7)的底部与底架(2)铰接连接；

所述动力头(9)设置在塔架(7)的顶部，动力头(9)的动力输出轴与钻杆(10)的顶部固定连接；

所述钻头(13)设置在钻杆(10)的底部，且钻头(13)与钻杆(10)可转动连接，所述切削叶片(12)设置在钻杆(10)的底部，且位于钻头(13)的上方；

所述钻杆(10)为空心管，其底部具有水泥浆喷浆口(12)，钻杆(10)内设有独立水泥浆导管(11)，该独立水泥浆导管(11)的底端与水泥浆喷浆口(12)连通，顶端通过水泥浆导管(14)与水泥浆泵站(15)连通；

所述混凝土泵站(17)通过混凝土导管(16)将与钻杆(10)内的空心部分连通。

2.如权利要求1所述一次成型劲芯复合桩成桩机械，其特征在于：还包括卷扬机(4)，所述卷扬机(4)固定设置在底架(2)上；

所述动力头(9)通过钢绞线(8)与卷扬机(4)连接，钢绞线(8)与设置在塔架(7)顶部的定滑轮(6)配合。

3.如权利要求1或2所述一次成型劲芯复合桩成桩机械，其特征在于：所述钻头(13)与钻杆(10)通过螺栓可转动连接。

4.如权利要求3所述一次成型劲芯复合桩成桩机械，其特征在于：所述切削叶片(5)的外侧边缘为锯齿状。