CN107435329A - 带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩及其施工设备和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有芯桩的混凝土搅拌桩，包括桩体包括芯桩和外围水泥土层。本发明还提供了带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，钻头套有搅拌头，搅拌头上有下搅拌叶，钻头带有混凝土喷射孔，其与混凝土输送管连接，下搅拌叶带有喷浆口，喷浆口与钻杆内的水泥浆输送管连接，混凝土输送管与钻杆上端的高压混凝土输送装置连接。本发明还提供了采用施工设备施工带有芯桩的混凝土搅拌桩的方法。本发明中的芯桩和外围水泥土同时成型，两者在未凝固状态下就同时喷射形成，因此在凝固的过程中芯桩的混凝土和外围水泥土相互混合形成混合带，使芯桩对整个混凝土搅拌桩的支承更加有力，有利于提升混凝土搅拌桩的承载力，而施工设备能够同时将芯桩和外围水泥土同时成型，减少了作业时间和步骤，有利于节省人力和电力成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩。本发明还涉及一种上述带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩的施工设备。本发明还涉及一种采用上述施工设备施工带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩的方法。
背景技术
传统的混凝土搅拌桩为了增加承载力，往往会在其中心插入混凝土构成的芯桩。其施工方法包括：1、将钻杆钻入土体后并注入水泥浆，通过搅拌叶搅拌均匀，2 钻入设计标高，逐渐上提钻杆，上提过程中，同时进一步搅拌，使水泥浆与土充分混合形成水泥土；3、水泥土桩成型后，再向浆状的水泥土中插入芯桩。我们发现整个施工过程极为繁琐，耗费工时较多，而且因芯桩在插入前已经成型，芯桩与水泥土层的配合处强度较差，导致承载力提升不够明显。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩，该带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩的承载力更强，耗费工时更少。本发明还提供了一种上述带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备。本发明还提供了一种采用上述施工设备施工带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩的方法。
为此，本发明提供的带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩，其桩体包括芯桩和外围水泥土层，所述芯桩与外围水泥土层之间形成混合带。
本发明提供了上述带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，包括钻杆和钻头，钻头设置于钻杆的下端，钻杆或钻头上带有搅拌叶，搅拌叶上带有喷浆口，所述钻头端部带有混凝土灌注孔，所述搅拌叶的旋转直径大于钻头的直径，混凝土灌注孔与钻杆内的混凝土输送管连接，喷浆口与钻杆中竖向分布的水泥浆输送管连接，所述钻杆上端配置有驱动钻杆向下旋转钻入的钻动装置，混凝土输送管与钻杆上端的高压混凝土输送装置连接，所述水泥浆输送管与钻杆上端的高压水泥浆输送装置连接。
本发明还提供了采用上述施工设备施工带有芯桩的混凝土搅拌桩的方法，包括以下步骤：A、启动钻机促使钻动装置驱动钻杆向下深入土层，钻机钻入的过程中带动搅拌叶转动，同时将水泥浆通过水泥浆输送管输送到搅拌叶；水泥浆喷出与淤泥混合并通过搅拌叶搅拌，B当钻杆到达预设土层深度后，停止水泥浆喷注，上部混凝土通过钻杆内的混凝土输送管向下输送，同时向上边旋转搅拌、边提起钻杆，所述混凝土灌注孔在钻杆内上部混凝土压力作用下被打开，在钻杆上升的过程中连续不断地向混凝土灌注孔内注入混凝土形成芯桩，C、将钢筋笼或型钢压入芯桩内。
本发明的技术效果：本发明提供的带有混凝土芯桩的水泥搅拌桩的芯桩和外围水泥土同时成型，因两者在未凝固状态下就同时喷射形成，因此在凝固的过程中芯桩的混凝土和外围水泥土相互混合形成混合带，使芯桩对整个混凝土搅拌桩的支承更加有力，有利于提成混凝土搅拌桩的承载力，而上述施工设备和方法能够同时将芯桩和外围水泥土同时成型，减少了作业时间和步骤，有利于节省人力和电力成本，并且缩短工期。
附图说明
图1为本发明第一种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备的结构剖视示意图。
图2为采用图1中的施工设备钻入土层到底后的结构示意图。
图3为图2中的施工设备的钻杆和钻头上提到半途的结构示意图。
图4为第一种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备施工完成的带有芯桩的混凝土搅拌桩的结构示意图。
图5为图4中带有芯桩的混凝土搅拌桩在施工完成后且未凝固前插入钢筋笼时的结构示意图。
图6为本发明第一种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备的结构剖视示意图。
图7为采用图6中的施工设备钻入土层到底后的结构示意图。
图8为图7中的施工设备的钻杆和钻头上提到半途的结构示意图。
图9为第二种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备施工完成的带有芯桩的混凝土搅拌桩的结构示意图。
图10为本发明第三种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备的结构剖视示意图。
图11为采用图10中的施工设备钻入土层到底后的结构示意图。
图12为图11中的施工设备的钻杆和钻头上提到半途的结构示意图。
图13为第三种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备施工完成的带有芯桩的混凝土搅拌桩的结构示意图。
图14为本发明第四种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备的结构剖视示意图。
图15为采用图14中的施工设备钻入土层到底后的结构示意图。
图16为图15中的施工设备的钻杆和钻头上提到半途的结构示意图。
图17为第四种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备施工完成的带有芯桩的混凝土搅拌桩的结构示意图。
具体实施方式
参照图4所示，本发明第一种实施例提供的带有芯桩的水泥搅拌桩，其桩体包括芯桩1和外围水泥土层2，所述芯桩1与外围水泥土层2之间形成混合带，所述芯桩1中设置有钢筋3或型钢。本实施例中，芯桩1的外侧形成外围水泥土层2，外围水泥土层2内侧与芯桩1紧密咬合，外围水泥土层2外侧与外围的土层紧密结合，形成带有芯桩1的水泥土复合桩。
参照图1、图2、图3、图4、图5所示，上述第一种实施例提供的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，即钻机，包括钻杆4和钻头5，钻头5设置于钻杆4的下端，钻杆4或钻头5上带有搅拌叶6，搅拌叶6上带有喷浆口7，所述钻头5端部带有混凝土灌注孔8，所述搅拌叶6的旋转直径大于钻头的直径，混凝土灌注孔8与钻杆4内的混凝土输送管9连接，混凝土输送管9直接由钻杆4内部管道构成，喷浆口7与钻杆4中竖向分布的水泥浆输送管10连接，所述钻杆4上端配置有驱动钻杆4向下旋转钻入的钻动装置11，混凝土输送管9与钻杆4上端的高压混凝土输送装置连接，所述水泥浆输送管10与钻杆4上端的高压水泥浆输送装置连接。所述钻头5外围带有搅拌头12，所述搅拌叶6设置于搅拌头12上，所述钻杆4对应所述搅拌头12上的喷浆口7开设有与水泥浆输送管10导通的水泥浆输送槽13，水泥浆输送槽13呈环形分布在所述搅拌头12上；所述搅拌头12直径大于钻杆4且大于等于钻头5最宽处直径，钻头5最宽处直径与芯桩1直径一致，钻头5的上部带有上环形斜面14，钻头5的下部带有下环形斜面15，上环形斜面14与钻杆4连接。在本实施例中，钻杆4由钻动装置11驱动，其中混凝土输送管9和水泥浆输送管10均通过活接头和软管分别与高压混凝土输送装置和高压水泥浆输送装置连接，该活接头属于现有技术范畴，可使钻杆4的转动和向下钻动不影响软管与混凝土输送管9和水泥浆输送管10保持连接。
参照图1、图2、图3、图4、图5所示，本放提供的采用上述施工设备施工带有芯桩的混凝土搅拌桩的方法，包括以下步骤：A、启动钻机促使钻动装置11驱动钻杆向下深入土层，钻机钻入的过程中带动搅拌叶6转动，同时将水泥浆通过水泥浆输送管10输送到搅拌叶6；水泥浆喷出与淤泥混合并通过搅拌叶6搅拌，当钻杆4到达预设土层深度后，停止水泥浆喷注，上部混凝土通过钻杆4内的混凝土输送管9向下输送，同时向上边旋转搅拌、边提起钻杆4，所述混凝土灌注孔8在钻杆4内上部混凝土压力作用下被打开，在钻杆4上升的过程中连续不断地向混凝土灌注孔8内注入混凝土形成芯桩1，C、将钢筋笼3或型钢压入芯桩内。
参照图6、图7、图8、图9所示，本发明第二种实施例与第一种实施例基本相同，区别仅在于：所述搅拌头12以上的钻杆4外围带有第一外套管18，第一外套管18配置有旋转驱动装置17，第一外套管18上带有用于向上输送土的螺旋带19，螺旋带19的旋转直径与钻头5的直径相同，随同第一外套管18旋转的螺旋带19逆螺旋带走势转动时可向上输送土，有利于钻杆4和钻头5的钻入，并且有利于用水泥土置换土层中的土。
参照图6、图7、图8、图9所示，其施工方法包括以下步骤：A、启动钻机，促使钻动装置11驱动钻杆4向下深入土层，钻机钻入的过程中带动搅拌头12上的搅拌叶6转动，同时将水泥浆通过水泥浆输送管10输送到搅拌叶6；水泥浆喷出与淤泥混合并通过搅拌叶6搅拌，同时搅拌头12以上的钻杆4第一外套管18逆螺旋带19走势转动，促使螺旋带19向上输送土，B、当钻杆4到达预设土层深度后，停止水泥浆喷注，上部混凝土通过钻杆4内的混凝土输送管9向下输送，同时向上边旋转，边搅拌使水泥土均匀，边提起钻杆4，第一外套管18上的螺旋带19所取土被带出，混凝土灌注孔8在钻杆4内上部混凝土压力作用下被打开，在钻杆4上升的过程中连续不断地从混凝土灌注孔8喷出混凝土，形成芯桩1，C 钻杆4的第一外套管18上的螺旋带19取土被带出地面，减少挤土效应，芯桩1完成后，可将钢筋笼3或型钢压入芯桩内。
参照图10、图11、图12、图13所示，本发明第三种实施例与第一种实施例基本相同，区别仅在于：所述搅拌头12以上的钻杆4外围带有第二外套管20，第二外套管20配置有旋转驱动装置，第二外套管20的下部向外伸展带有多个搅拌叶6。
参照图5、图10、图11、图12、图13所示，其施工方法包括以下步骤：A、启动钻机，促使钻动装置11驱动钻杆4向下深入土层，钻机钻入的过程中带动搅拌头12上的搅拌叶6转动，同时将水泥浆通过水泥浆输送管10输送到搅拌叶6；水泥浆喷出与淤泥混合并通过搅拌叶6搅拌，同时搅拌头12以上的钻杆第二外套管20上搅拌叶6向相反方向旋转，对水泥土进一步搅拌均匀；B、当钻杆4到达预设土层深度后，停止水泥浆喷注，上部混凝土通过钻杆4内的混凝土输送管9向下输送，同时钻头5上的搅拌叶6和第二外套管20上的搅拌叶6按相反方向向上边旋转，边搅拌边提起钻杆4，混凝土灌注孔8在钻杆4内上部混凝土压力作用下被打开，在钻杆4上升的过程中连续不断地向钻孔内注入混凝土，形成芯桩1，C、将钢筋笼3或型钢压入芯桩1内。
参照图14、图15、图16、图17所示，本发明施工设备第四种实施例提供的带有芯桩的水泥搅拌桩与第一种实施例的区别在于：所述芯桩1向下延伸出所述外围水泥土层2下端面以下，所述芯桩1的延伸段构成芯桩下段1A。
其施工设备与第一种实施例的区别在于：所述钻杆4下部带有取土螺旋带19，螺旋带19以上的钻杆4上设置有第三外套管21，第三外套管21配置有旋转驱动装置17，第三外套管21的下部向外伸展有多个搅拌叶6，搅拌叶6内带有喷浆口7，喷浆口7与钻杆4中的竖向水泥浆输送管10连接。在本实施例中水泥浆输送管10为第三外套管21与钻杆之间的环形腔体，该环形腔体通过搅拌叶6中的输送通道与喷浆口7导通，环形腔体上端通过活接头与外接导管连接，外接导管连接高压水泥浆输送装置，而混凝土输送管9直接通道钻杆4的内部通道与混凝土灌注孔8导通，钻杆上端通过活接头与外接导管连接并且钻杆内部通道通过外接导管与高压混凝土输送装置导通。
其施工方法包括以下步骤：A、启动钻机，促使钻动装置11驱动钻杆5，钻杆5下部取土螺旋带19首先钻入土层，然后钻杆4上的第三外套管21带动其搅拌叶6向相反方向旋转，同时将水泥浆通过水泥浆输送管10输送到第三外套管21上的搅拌叶6，水泥浆喷出与淤泥混合并通过搅拌叶6搅拌；B、当钻到预设土层深度后，停止水泥浆喷注，上部混凝土通过钻杆4内的混凝土输送管9向下输送，同时钻杆4下部用于取土的螺旋带19通过旋转取土形成钻孔，第三外套管21上的搅拌叶6和下端取土螺旋带19按相反方向向上边旋转、边提起钻杆4，钻头5底部的锁紧装混凝土灌注孔8在钻杆4内上部混凝土压力作用下被打开，在钻杆4上升的过程中连续不断地向钻孔内注入混凝土，形成T字形芯桩1，C、芯桩1完成后，可将钢筋笼3或型钢压入芯桩1内。
Claims (10)
1.一种带有芯桩的水泥搅拌桩，其桩体包括芯桩和外围水泥土层，其特征是：所述芯桩与外围水泥土层之间形成混合带。
2.根据权利要求1所述的带有芯桩的水泥搅拌桩，其特征是：所述芯桩向下延伸出所述外围水泥土层下端面以下，所述芯桩的延伸段构成芯桩下段；所述芯桩中设置有钢筋或型钢。
3.一种权利要求1所述带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：包括钻杆和钻头，钻头设置于钻杆的下端，钻杆或钻头上带有搅拌叶，搅拌叶上带有喷浆口，所述钻头端部带有混凝土灌注孔，所述搅拌叶的旋转直径大于钻头的直径，混凝土灌注孔与钻杆内的混凝土输送管连接，喷浆口与钻杆中竖向分布的水泥浆输送管连接，所述钻杆上端配置有驱动钻杆向下旋转钻入的钻动装置，混凝土输送管与钻杆上端的高压混凝土输送装置连接，所述水泥浆输送管与钻杆上端的高压水泥浆输送装置连接。
4.根据权利要求3所述的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：所述钻头外围带有搅拌头，所述搅拌叶设置于搅拌头上。
5.根据权利要求4所述的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：所述钻杆对应所述搅拌头上的喷浆口开设有与水泥浆输送管导通的水泥浆输送槽，水泥浆输送槽呈环形分布在所述搅拌头上；所述搅拌头直径大于钻杆且大于等于钻头最宽处直径，钻头最宽处直径与芯桩直径一致，钻头的上部带有上环形斜面，钻头的下部带有下环形斜面，上环形斜面与钻杆连接。
6.根据权利要求4或5所述的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：所述搅拌头以上的钻杆外围带有第一外套管，第一外套管配置有旋转驱动装置，第一外套管可相对钻杆转动，外套管与钻杆的转动方向相反。
7.根据权利要求4或5所述的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：所述搅拌头以上的钻杆外围带有第一外套管，第一外套管上带有用于向上输送土的螺旋带。
8.根据权利要求4或5所述的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：所述搅拌头以上的钻杆外围带有第二外套管，第二外套管的下部向外伸展带有多个搅拌叶。
9.根据权利要求3所述的带有芯桩的混凝土搅拌桩的施工设备，其特征是：所述钻杆下部带有取土螺旋带，螺旋带以上的钻杆上设置有第三外套管，第三外套管的下部向外伸展有多个搅拌叶，搅拌叶内带有喷浆口，喷浆口与钻杆中的竖向水泥浆输送管连接。
10.一种采用权利要求3所述施工设备施工带有芯桩的混凝土搅拌桩的方法，其特征是：包括以下步骤：A、启动钻机促使钻动装置驱动钻杆向下深入土层，钻机钻入的过程中带动搅拌叶转动，同时将水泥浆通过水泥浆输送管输送到搅拌叶；水泥浆喷出与淤泥混合并通过搅拌叶搅拌，B当钻杆到达预设土层深度后，停止水泥浆喷注，上部混凝土通过钻杆内的混凝土输送管向下输送，同时向上边旋转搅拌、边提起钻杆，所述混凝土灌注孔在钻杆内上部混凝土压力作用下被打开，在钻杆上升的过程中连续不断地向混凝土灌注孔内注入混凝土形成芯桩，C、将钢筋笼或型钢压入芯桩内。
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