CN108570984A - 非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，包括桩架，及设于桩架上的上动力头和下动力头；所述上动力头向下通过钻杆连接头连接有钻杆，所述下动力头向下通过全套管连接法兰连接有全套管，其中所述钻杆部分伸入至全套管，并与全套管同轴线设置；所述全套管的底端固定有牙轮尖，所述钻杆底端上通过法兰盘连接有钻头，且所述钻头尖设置在钻头的底端。本发明在下沉和上拔时，用全套管进行隔断式保护，确保了施工完成的水泥土搅拌桩既保留有现有技术水泥土的致密性高、成桩(墙)质量好、施工效率高等优点，又不产生挤土效应，从而有效地保护了周边环境。

Description

非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机

技术领域

本发明属于土木工程技术领域中的水泥搅拌桩施工技术，具体涉及一种非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机。

背景技术

随着国家经济建设的持续发展，尤其是房屋建筑及市政建设的广泛兴起，新型水泥土搅拌桩施工技术也在不断地发展应用。水泥搅拌桩多应用于地基加固或在基坑支护体系中作支护结构和止水帷幕，压气旋喷水泥土搅拌桩是本公司近几年研发并成功应用的桩型，有如专利号ZL2014102810499。

其中，现有压气旋喷水泥土搅拌桩机包括桩架、动力头、搅拌轴(含单、双、三搅拌轴)、输浆管、输浆泵和浆液搅拌机、空气压缩机、输气管。动力头安装在桩架上，钻杆(搅拌轴)为中空管状且安装在动力头下，钻杆下端经法兰盘固定有一个带搅拌叶片的搅拌钻头，搅拌钻头邻接底道搅拌叶片处设有喷浆嘴和喷气嘴。输浆管固定于搅拌轴内腔中心，输浆管上端与输浆泵的出浆管连接，输浆管下端与喷浆嘴连接，喷气嘴位于喷浆嘴周边，即喷气嘴同心式套合在喷浆嘴周边。利用钻杆(搅拌轴)内腔作输气管，输气管上端与空压机的出气管连接，输气管下端与喷气嘴连接。空压机放置于桩架底盘上，输浆泵和搅拌机放置于工地现场边上。

利用压气旋喷式搅拌桩机成桩的现有方法步骤包括：桩机就位使得钻杆的钻头位于设计桩位上；开启动力头驱动钻杆旋转并向下钻入土体内同时打开输浆泵和浆液搅拌机，再打开空压机，使得钻杆一边旋转下钻搅拌土体一边在高压空气的裹挟下喷出水泥浆，直至钻头底端到达桩底的设计标高，然后向上旋转提拔钻杆搅拌土体，同时在高压空气的裹挟下喷浆，直至钻杆的钻头到达桩顶设计标高，并超喷浆一段高度。

然而，利用现有压气旋喷式搅拌桩机成桩的方法存在一个很大的缺陷，即压气旋喷注浆的过程中，原有土体中注入大量压缩空气裹挟下的浆液，使得原有土体的体积膨胀，从而产生挤土效应，对环境会产生一定的不利影响。尤其是大面积压气旋喷水泥土搅拌桩施工产生的挤土累积效应很大，导致邻近的敏感地下管线及地铁盾构等产生位移变形，甚至破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机。

本发明所提供的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，包括桩架，及设于桩架上的上动力头和下动力头；所述上动力头向下通过钻杆连接头连接有钻杆，所述下动力头向下通过全套管连接法兰连接有全套管，其中所述钻杆部分伸入至全套管，并与全套管同轴线设置；所述全套管的底端固定有牙轮尖，所述钻杆底端上通过法兰盘连接有钻头；所述牙轮尖设置在钻头的下方。

作为本发明的优选方案，所述全套管的牙轮尖比钻头低500mm。

作为本发明的优选方案，所述全套管的两侧外壁各自固定有一根全套管外壁输浆管，且所述的两根全套管外壁输浆管的底端各自对应连接有全套管左喷浆嘴和全套管右喷浆嘴，其中所述全套管左喷浆嘴和全套管右喷浆嘴设置在全套管底端的牙轮尖的上方。

作为本发明的优选方案，所述的两根全套管外壁输浆管向上通过全套管输浆软管连接有低压输浆泵。

作为本发明的优选方案，所述钻头底端固定有钻头尖，且所述钻头上依次间隔固定有上搅拌叶片、中搅拌叶片及下搅拌叶片，其中所述上搅拌叶片、中搅拌叶片及下搅拌叶片的平面投影相互错开一定角度；所述钻头在下搅拌叶片上沿部位的左侧设置有左喷浆嘴和左喷气嘴，右侧设置有右喷浆嘴和右喷气嘴。

作为本发明的优选方案，所述左喷气嘴设置在左喷浆嘴的外围，所述右喷气嘴设置在右喷浆嘴的外围。

作为本发明的优选方案，所述上动力头、钻杆及钻头内贯穿有输浆硬管，且所述硬输浆管向下与左喷浆嘴、右喷浆嘴连通，向上通过输浆软管连接有高压输浆泵。

作为本发明的优选方案，所述上动力头内贯穿有输气硬管，且所述输气硬管向下与钻杆内腔相连通，向上通过输气软管连接有空压机。

作为本发明的优选方案，所述输浆硬管与输气硬管通过上联接套固定在上动力头上。

作为本发明的优选方案，所述全套管外壁输浆管通过下联接套与全套管输浆软管连接。

由于上述技术方案的应用，本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，使得在该搅拌桩机在下沉和上拔时，钻杆外侧有全套管隔断式保护，故压气旋喷水泥浆液时被全套管隔断，这样可确保施工完成的水泥土搅拌桩既保留有现有技术水泥土的致密性高、成桩(墙)质量好、施工效率高等优点，又不产生挤土效应，从而有效地保护了周边环境。同时在起拔全套管时，通过其底端喷浆嘴低压旋喷注浆，即通过后注浆液的粘结作用，消除了拔出全套管产生的缝隙效应，使和相邻桩搭接咬合紧密。

附图说明

图1为本发明所提供的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机的结构示意图。

图2为本发明所提供的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机另一状态的结构示意图。

图3为本发明中钻头尖的结构示意图。

图4为图3中A-A剖视图。

图5为本发明中全套管的局部剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1—图5，本发明请求保护的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机1，包括桩架(图未示)，及设于桩架上的上动力头101和下动力头201，其中所述上动力头101向下通过钻杆连接头1011连接有钻杆102，而下动力头201通过全套管连接法兰2021连接有全套管202，在本实施例中，所述全套管连接法兰2021又通过下联接套2022固定在下动力头201上。

为了方便下沉钻土，所述全套管202的底端固定有牙轮尖203，所述钻杆102底端上通过法兰盘1021连接有钻头103。所述钻杆102伸入至全套管202，并与全套管202同轴线设置，亦即全套管202与钻杆101之间是同心圆设置的；且所述全套管202的底端是设置在钻杆102底端的下方，在本实施例中，所述全套管202的牙轮尖203比钻头103底端低500mm，这样，当搅拌桩机1在下沉和上拔时，全套管202就对钻杆102起到了隔断式保护的作用。

其中，所述钻头103底端固定有钻头尖1031，且所述钻头102依次间隔固定有上搅拌叶片104、中搅拌叶片105及下搅拌叶片106，其中所述上搅拌叶片104、中搅拌叶片105及下搅拌叶片106的平面投影相互错开一定角度，以实现充分搅拌的作用。其中所述钻头103在下搅拌叶片106上沿部位的左侧设置有左喷浆嘴107和左喷气嘴108，右侧设置有右喷浆嘴109和右喷气嘴110，具体地，所述左喷气嘴108设置在左喷浆嘴107的外围，所述右喷气嘴110设置在右喷浆嘴109的外围。

可以理解，所述左喷浆嘴107与右喷浆嘴109向上具体是与输桨硬管111相连通，并用输桨硬管111往左喷浆嘴107与右喷浆嘴109内输送浆液，在本实施例中，所述输桨硬管111是贯穿上动力头101、钻杆102及钻头103，其外通过输浆软管112连接有高压输浆泵113，而高压输浆泵113向外又与浆液搅拌机10相连通，以使左喷浆嘴107与右喷浆嘴109在工作时产生高压喷浆的作用；另外，所述左喷气嘴108与右喷气嘴110与钻杆102的内腔相连通。在本实施例中，往钻杆102内输气，具体是由贯穿在上动力头101内的输气硬管114来实现的，且所述输气硬管114向上通过输气软管115连接有空压机116。可以理解，在本实施例中，所述输气硬管114即为钻杆102的内腔，以使左喷气嘴108与右喷气嘴110在工作时，连同左喷气嘴108与右喷气嘴110一道实现压气旋喷水泥浆液的作用。在本实施例中，所述输浆硬管111与输气硬管114通过上联接套117固定在上动力头101上的。

在本实施例中，所述全套管202的两侧外壁各自固定有一根全套管外壁输浆管204，且所述的两根全套管外壁输浆管204的底端各自对应连接有全套管左喷浆嘴205和全套管右喷浆嘴206，其中所述全套管左喷浆嘴205和全套管右喷浆嘴206设置在全套管202底端处牙轮尖203的上方。这样全套管202在下动力头201的驱动下进行上拔时，可以通过全套管左喷浆嘴205和全套管右喷浆嘴206向外进行喷浆，以起到后注浆浆液的粘结作用，消除了缝隙效应，以和邻桩搭接咬合紧密，亦即，所述通过全套管左喷浆嘴205和全套管右喷浆嘴206的喷浆作用，可用浆液粘结且填充全套管202下沉并进入至土层时该全套管202管壁所占的空间。

在本实施例中，所述的两根全套管外壁输浆管204向上通过全套管输浆软管207连接有低压输浆泵208，以实现低压的方式往全套管外壁输浆管204输送浆液的功能，这与上述钻杆202上的左喷浆嘴107与右喷浆嘴109在工作时所需要的高压喷浆存在一定的工艺区别，这是由两者具体喷浆、注浆的目的不同所决定的；所述的低压输桨泵208向外也是与浆液搅拌机10相连通的。

由上可知，本发明请求保护的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机1在具体施工时，首先将该搅拌桩机1的桩架就位以使钻杆102底部的钻头尖1031及全套管202对准于设计的桩位上，驱动上动力头101、下动力头201，使钻杆102和全套管202同时下沉钻入土中，其中上动力头101对钻杆102的驱动旋转方向，要与下动力头102对全套管202的驱动旋转方向相反，以使两者对桩架的旋转力矩相互抵消，进而确保装配上动力头101与下动力头201的桩架的稳定。于此同时启动高压输浆泵113，空压机116，水泥浆液在压缩空气裹挟下从左喷浆嘴107和右喷浆嘴109喷出，经倾斜式上搅拌叶片104、中搅拌叶片105及下搅拌叶片106与土体均匀搅拌成水泥土。而当钻头103和全套管202下沉到设计标高后，启动低压输浆泵208，使高压输浆泵113和低压输浆泵208同时分别向输浆软管112、全套管输浆软管207输浆，此后在上动力头101、下动力头201驱动下一边旋转上拔钻杆102和全套管202，一边继续通过钻头尖1031的左喷浆嘴107和右喷浆嘴109及左喷气嘴108、右喷气嘴110喷出压缩空气裹挟下的水泥浆，并通过倾斜式上搅拌叶片104、中搅拌叶片105及下搅拌叶片106搅拌土体；同时旋转上拔的全套管202，通过其下端的全套管左喷浆嘴205和全套管右喷浆嘴206低压喷出水泥浆液填缝紧密。钻杆102和全套管202同时反向一边旋转上拔，一边继续喷浆，直至到达桩顶设计标高，按此方法搭接咬合式循环施工成水泥搅拌桩墙。

综上，本发明通过全套管的结构设置，使得在该搅拌桩机在下沉和上拔时，钻杆外侧有全套管隔断式保护，故压气旋喷水泥浆液时被全套管隔断，这样可确保施工完成的水泥土搅拌桩既保留有现有技术水泥土的致密性高、成桩(墙)质量好、施工效率高等优点，又不产生挤土效应，从而有效地保护了周边环境。而且全套管在起拔时，可通过全套管外侧的全套管左喷浆嘴和全套管右喷浆嘴低压旋喷注浆以填缝，这样就消除了缝隙效应，使和邻桩搭接咬合紧密。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：包括桩架，及设于桩架上的上动力头和下动力头；所述上动力头向下通过钻杆连接头连接有钻杆，所述下动力头向下通过全套管连接法兰连接有全套管，其中所述钻杆部分伸入至全套管，并与全套管同轴线设置；所述全套管的底端固定有牙轮尖，所述钻杆底端上通过法兰盘连接有钻头；所述压轮尖设置在钻头的下方。

2.根据权利要求1所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述全套管的牙轮尖比钻头低500mm。

3.根据权利要求1所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述全套管的两侧外壁各自固定有一根全套管外壁输浆管，且所述的两根全套管外壁输浆管的底端各自对应连接有全套管左喷浆嘴和全套管右喷浆嘴，其中所述全套管左喷浆嘴和全套管右喷浆嘴设置在全套管底端上牙轮尖的上方。

4.根据权利要求3所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述的两根全套管外壁输浆管向上通过全套管输浆软管连接有低压输浆泵。

5.根据权利要求1所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述钻头底端固定有钻头尖，且所述钻头依次间隔固定有上搅拌叶片、中搅拌叶片及下搅拌叶片，其中所述上搅拌叶片、中搅拌叶片及下搅拌叶片的平面投影相互错开一定角度；所述钻头在下搅拌叶片部位的左侧设置有左喷浆嘴和左喷气嘴，右侧设置有右喷浆嘴和右喷气嘴。

6.根据权利要求5所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述左喷气嘴设置在左喷浆嘴的外围，所述右喷气嘴设置在右喷浆嘴的外围。

7.根据权利要求6所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述上动力头、钻杆及钻头内贯穿有输浆硬管，且所述硬输浆管向下与左喷浆嘴、右喷浆嘴连通，向上通过输浆软管连接有高压输浆泵。

8.根据权利要求7所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述上动力头内贯穿有输气硬管，且所述输气硬管向下与钻杆内腔相连通，向上通过输气软管连接有空压机。

9.根据权利要求8所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述输浆硬管与输气硬管通过上联接套固定在上动力头上。

10.根据权利要求3所述的非挤土型压气旋喷水泥土搅拌桩机，其特征在于：所述全套管外壁输浆管通过下联接套与全套管输浆软管连接。