CN109252515A - 一种深层水泥土搅拌桩施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种深层水泥土搅拌桩施工方法，包括以下步骤：1）施工准备，场地平整；2）组装装钻孔处理机；3）操纵桩架至施工区域；4）选择动力驱动头总成个数和安装；5）安装导向护筒；6）注浆管路连接；7）启动钻孔机，完成第一幅深层水泥土搅拌桩施工；8）重复步骤7），完成第二幅深层水泥土搅拌桩施工。本发明实现钻孔处理机成组或成对钻掘、搅拌和喷浆施工，并可以通过更换钻杆的搅拌叶片直径，实现搅拌叶片直径和间距不同的变换方式，提高钻孔处理机单次钻掘和搅拌处理面积，有效改善深层水泥土搅拌桩的施工质量，保证其满足设计要求，大幅提高深层水泥土搅拌桩的施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种深层水泥土搅拌桩施工，特别涉及一种适用海上和陆上软土地基改良加固处理的深层水泥土搅拌桩施工方法。
背景技术
近年来，在日本、韩国近海区域地基加固和超厚软弱土层改良项目中大量使用深层水泥搅拌工法（即DCM工法），该工法适用于软弱粘土、砂土和有机土等几乎所有土质的改良和加固处理，具有施工设备简单、无振动、无噪音、无污染、对周围土体无侧向挤压、施工周期短和工程造价低廉等优点，可运用到软弱粘土、砂土、有机土等几乎所有的土质，在我国多处深海地层软土地基改良处理项目中得到应用，香港机场第三跑道填海拓地工程项目中地基加固改良施工也采用DCM施工技术，DCM施工技术正逐步在陆上软土地基改良加固处理推广应用。
现有技术中，在软土地基加固处理时，通常采用专用搅拌处理机在原位土位置进行向下钻掘、连续搅拌、再提升，将一定比例的水泥浆注入软土地基中，通过反复循环与原位软土充分搅拌形成水泥土，水泥硬化后使原地土体得到改良加固。由于受钻孔处理机动力头结构、电动机功率、钻杆搅拌叶片和钻头切削翼旋转直径大小、相邻钻杆中心距大小、相邻钻杆的搅拌叶布置的结构限制，造成钻孔处理机单次钻掘、搅拌和处理面积有限，降低施工作业效率；此外，由于钻孔处理机的各个相邻的钻杆搅拌叶搭接处原地土搅拌不均匀，钻掘搅拌处理效率影响深层搅拌桩的整体性能，从而对原地土改良加固的整体均匀和强度造成极大影响。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有钻机存在的缺点，提供一种满足软土地基改良加固处理的深层水泥土搅拌桩施工方法，能实现钻孔处理机成组、或成对钻掘施工，提高钻孔处理机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致，有效改善作业效率和设备利用率，降低设备购置成本。
本发明通过以下技术方案来实现：
（1）施工准备，做好搅拌桩施工区域周围的场地清理，清除地上、地下一切杂物和障碍物，保持施工周围场地平整，使钻孔处理机和桩架顺利进入施工区域；必要时，进行工艺性试验，掌握该场地的钻掘成桩的各种操作技术参数；
（2）安装钻孔处理机，将每个动力头总成安装于底座的正面位置，注意各个动力头总成的动力头机架的背面导块置于底座的正面导轨内，注入润滑油脂确保上下滑移顺畅；移动各个动力头机架，使其二排安装孔对准底座上与之对应的二排底座螺孔，用紧固螺钉固定各个动力头机架，从而完成各个动力头总成在底座的安装；在位于各个动力头总成2两侧的底座的正面下部固装配重条，以增加钻孔处理机自重，使钻孔处理机在较硬地层钻进搅拌时能有效克服土层阻力，保持必要的钻进速度进行钻掘和搅拌，有效提高钻孔处理机施工效率；
（3）操纵悬挂钻孔处理机的桩架至施工区域，将桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过其顶部滑轮架和绕过底座的提升滑轮架，同时将底座的背面导向架置于该桩架的立柱导轨上，启动卷扬机构将底座吊起沿立柱导轨上行一定高度；完成每个动力头总成的钻杆和钻具的连接，操作人员乘坐桩架吊笼沿立柱侧面导轨上行至各个动力头总成处，在各个动力头总成的减速箱的中空输出轴下端安装连接盘，按施工要求的搅拌桩深度和钻孔直径分别配置不同长度和搅拌叶片直径的钻杆，并固装于各自的连接盘孔槽内，最后安装与钻杆匹配的钻具，相邻的二个钻杆上的搅拌叶片以及相邻的二个钻具上的切削翼均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，从而保证它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；有利于对原地土充分搅拌，达到原地土均匀一致，提高深层水泥土搅拌桩质量；
（4）根据每幅深层水泥土搅拌桩大小，选择钻孔处理机的动力头总成的安装个数，沿钻孔处理机的底座的左右方向设置二个、或三个、或四个；各个动力头总成下端连接的、相邻的前后及左右的二个钻杆和钻具之间的中心距均为L，各个动力头总成下端的钻杆的搅拌叶片和钻具的切削翼的最大旋转轨迹的直径均为D，该直径D也是钻孔处理机的单轴钻孔直径；单轴钻孔直径D根据深层水泥土搅拌桩大小选择，为Φ1000mm、或Φ1200mm、或Φ1300mm、或Φ1600mm；中心距L和单轴钻孔直径D之间关系为L=（0.70～0.75）×D，具体选择如下：
a）当选择单轴钻孔直径D=Ф1000mm时，中心距L=（0.70～0.715）×D = 700～715mm，取值L= 710 mm；
b）当选择单轴钻孔直径D=Ф1200mm时，中心距L=（0.715～0.725）×D = 858～870mm，取值L= 865 mm；
c）当单轴钻孔直径D=Ф1300mm时，中心距L=（0.725～0.735）×D = 942.5～955.5mm，取值L= 950 mm；
d）当单轴钻孔直径D=Ф1600mm时，中心距L=（0.735～0.75）×D = 1170～1200mm，取值L= 1190 mm；
（5）在外接桩架的立柱导轨上安装导向护筒，该用于导向护筒用于对钻杆和钻具的导向和支撑，并用钢索连接在各个动力头下方，以使钻杆和钻具随底座和动力头下行钻进、搅拌时始终置于该导向护筒内，从而保证钻孔处理机钻掘、搅拌的稳定可靠，有效保证水泥土搅拌桩成孔的垂直精度和提高施工质量；
（6）将来自后台注气/供浆系统的注浆管路连接到各个动力头的中空输出轴上端的回转注浆接头上，并用管路夹箍将注浆管路固装于底座的侧面，防止注浆时出现管路抖动、失稳；
（7）在桩架操作室内通过操纵系统启动钻孔处理机，按以下顺序进行：
a）下钻切削、原位搅拌和注气喷浆
开启各个动力头的电动机，注意相邻的钻杆、钻具应保持旋转方向相反；操纵桩架的卷扬机构收紧钢丝绳，通过底座上端的提升滑轮架的滑轮运转使底座沿桩架的立柱导轨下行，打开后台注气/供浆系统的高压注浆泵，各个钻具上的切削翼、前端钻头和钻杆的搅拌叶片向下钻进、原位搅拌，各个钻具在下钻过程中始终保持注浆连续，注浆中间不得间断；钻孔处理机的贯入速度为0.5-1.0m/min，工作电流不得大于电动机的额定值，操作者在钻孔处理机整个钻掘、搅拌过程中应随时观察钻孔处理机运行和地层变化情况，以便对钻孔处理机的钻进速度作适当的调整；
b）停止喷浆、原位搅拌和钻机提升
操纵钻孔处理机下钻到规定的设计深度时，保持各个钻具在桩底搅拌喷浆30s后关闭高压注浆泵，操纵钻孔处理机进行原位搅拌后，再提升各个钻杆和钻具至地面，上拔速度为0.5-1.0 m/min；
c）重复上述下钻切削、原位搅拌和注气喷浆以及停止喷浆、原位搅拌和钻机提升
操纵钻孔处理机再次下沉钻进达到设计深度后和提升至地面时，将集料桶内按一定比例配置的定量水泥浆液全部注入原位土内，当钻孔处理机的各个钻杆和钻具全部提升到地面后，关闭各个动力头的电动机停止操作，从而完成第一幅深层水泥土搅拌桩施工；
d）施工数据输出和打印
钻孔处理机操纵系统采用智能化PLC核心技术的施工管理系统，对底座、各个驱动头总成，以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制；在操纵台显示钻孔处理机实际施工数据，以及后台注气/供浆运行情况，做好施工数据的记录、保存，打印数据表格和图形曲线，可提供用户作为整个施工过程的分析依据。该系统主要显示的工作参数包括：动力头电机转速、工作温度和旋转方向，钻具转速、转向和转矩，桩架液压系统压力、流量，注入压缩气体压力，瞬时水泥浆量，总浆量，注浆泵压力，实际总浆量，总注水量，钻孔处理机运行速度，钻掘（搅拌）深度，成桩标高，桩架倾斜度，以及桩架拉拔力等；
（8）操纵桩架移动至第二幅深层水泥土搅拌桩施工区域，按步骤完成第二幅深层水泥土搅拌桩施工，注意每幅深层水泥土搅拌桩之间保持必要的搭接，从而提高整个深层水泥土搅拌桩的强度均匀。
优选地，在步骤（4）中各个动力头的减速箱的中空输出轴采用二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置，相邻的前后及左右二个中空输出轴的旋转方向相反；连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴下方的钻杆上的搅拌叶片和钻具上的切削翼均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。这样，大幅度提高钻孔处理机单次搅拌处理面积，减少采用单个多头钻孔处理机依次施工时而形成多个土体搭接区域，从而避免多个原位土注浆操作时间差异出现深层水泥土搅拌桩性能下降，有效保证水泥土搅拌桩桩体搅拌均匀、强度稳定，进一步提高深层水泥土搅拌桩的整体强度和质量性能。
附图说明
图1是本发明中钻孔处理机的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1中A-A向剖视图；
图5是图1中动力头总成中减速箱的中空输出轴为单轴输出的仰视图；
图6是图1中动力头总成中减速箱的中空输出轴为二轴呈前后排列布置的仰视图；
图7是图1中动力头总成中减速箱的中空输出轴为四轴呈矩形排列布置的仰视图。
具体实施方式
如图1-7所示，一种钻孔处理机，包括底座1、多个动力头总成、连接于各个动力头总成2下端的具有搅拌叶片31的钻杆3、具有切削翼41和前端钻头42的钻具4以及操纵系统，其中：底座1包括提升滑轮架11、背面导向架12、正面导轨13、多排底座螺孔14和配重条15；每个动力头总成2均包括提升架21、具有顶驱电机和减速箱222的动力头机架22和注浆管路，动力头机架22具有背面导块221和二排安装孔223，减速箱222具有中空输出轴224；其中：
所述底座1通过背面导向架12置于外接桩架的立柱导轨上，并由该桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过桩架顶部滑轮架和绕过底座1的提升滑轮架11，以使底座1在该桩架的立柱导轨上进行上下移动；所述正面导轨13沿底座1的水平方向设置；所述多排底座螺孔14沿底座1的水平方向、且互为平行地设置；所述配重条15设置于各个动力头总成2两侧，并通过螺钉固装于底座1的正面下部；所述配重条15根据不同型式的动力头总成2设置。
所述多个动力头总成通过各个动力头总成2的动力头机架22沿底座1水平方向、且互相平行地布置；所述动力头机架22为框架结构体，所述二排安装孔223分别位于动力头机架22的左右两侧凸缘上；所述每个动力头总成2分别通过动力头机架22的背面导块221置于底座1的正面导轨13内，通过螺栓穿过二排安装孔223后拧装于所述底座1上与之对应的二排底座螺孔14上。
所述中空输出轴224以垂直穿过减速箱22的箱体方式安装，其上端固装回转注浆接头后与注浆管路连接，其下端安装连接盘后固装所述钻杆3和钻具4；所述相邻的二个中空输出轴224的旋转方向相反。
所述钻杆3通过对接法兰固装于各个动力头总成2的减速箱222的中空输出轴224下端，所述搅拌叶片31在钻杆3的轴向方向互成一定角度错位布置在外壁；所述相邻的二个钻杆3上的搅拌叶片31均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合。
所述钻具4通过销轴固装于钻杆3的下端，所述切削翼41和前端钻头42分别设置于钻具4的外壁和前端部；所述相邻的二个钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合。
所述各个动力头总成2的减速箱222的中空输出轴224均为二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置时，相邻的前后及左右二个中空输出轴224的旋转方向相反；所述连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴224下方的钻杆3上的搅拌叶片31和钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。
所述动力头总成沿底座1水平方向设置二个、或三个、或四个；所述各个动力头总成2下端相邻的前后及左右二个钻杆3和钻具4之间的中心距均为L，所述各个动力头总成2下端的钻杆3的搅拌叶片31和钻具4的切削翼41的最大旋转轨迹的直径均为D，其中，L=（0.70～0.75）×D。
结合图1-7所示，本发明提供的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：施工准备，做好水泥土搅拌桩施工区域周围的场地清理，清除地上、地下一切杂物和障碍物，保持施工周围场地平整，使钻孔处理机和桩架顺利进入施工区域；必要时，进行工艺性试验，掌握该场地钻掘成桩的各种操作技术参数；
步骤2：安装钻孔处理机，将每个动力头总成2安装于底座1的正面位置，注意各个动力头总成2的动力头机架22的背面导块221置于底座2的正面导轨13内，注入润滑油脂确保上下滑移顺畅；移动各个动力头机架22，使其二排安装孔223对准底座2上与之对应的二排底座螺孔14，用紧固螺钉固定各个动力头机架22，从而完成各个动力头总成2在底座1的安装；在位于各个动力头总成2两侧的底座1的正面下部固装配重条15，以增加钻孔处理机自重，使钻孔处理机在较硬地层钻进搅拌时能有效克服土层阻力，保持必要的钻进速度进行钻掘和搅拌，有效提高钻孔处理机施工效率；
步骤3：操纵悬挂钻孔处理机的桩架至施工区域，将桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过其顶部滑轮架和绕过底座1的提升滑轮架11，同时将底座1的背面导向架12置于该桩架的立柱导轨上，启动卷扬机构将底座1吊起沿立柱导轨上行一定高度；完成每个动力头总成2的钻杆3和钻具4的连接，操作人员乘坐桩架吊笼沿立柱侧面导轨上行至各个动力头总成2处，在各个动力头总成2的减速箱222的中空输出轴224下端安装连接盘，按施工要求的搅拌桩深度和钻孔直径分别配置不同长度和搅拌叶片31直径的钻杆3，并固装于各自的连接盘孔槽内，最后安装与钻杆3匹配的钻具4，相邻的二个钻杆3上的搅拌叶片31以及相邻的二个钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，从而保证它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；有利于对原地土充分搅拌，达到原地土均匀一致，提高深层水泥土搅拌桩质量；
步骤4：根据每幅深层水泥土搅拌桩大小，选择钻孔处理机的动力头总成的安装个数，沿钻孔处理机的底座1的左右方向设置二个、或三个、或四个；各个动力头总成2下端连接的、相邻的前后及左右的二个钻杆3钻具4之间的中心距均为L，各个动力头总成2下端的钻杆3的搅拌叶片31和钻具4的切削翼41的最大旋转轨迹的直径均为D，该直径D也是钻孔处理机的单轴钻孔直径；单轴钻孔直径D根据深层水泥土搅拌桩大小选择，为Φ1000mm、或Φ1200mm、或Φ1300mm、或Φ1600mm；中心距L和单轴钻孔直径D之间关系为L=（0.70～0.75）×D，具体选择如下：
a）当选择单轴钻孔直径D=Ф1000mm时，中心距L=（0.70～0.715）×D = 700～715mm，取值L= 710 mm；
b）当选择单轴钻孔直径D=Ф1200mm时，中心距L=（0.715～0.725）×D = 858～870mm，取值L= 865 mm；
c）当单轴钻孔直径D=Ф1300mm时，中心距L=（0.725～0.735）×D = 942.5～955.5mm，取值L= 950 mm；
d）当单轴钻孔直径D=Ф1600mm时，中心距L=（0.735～0.75）×D = 1170～1200mm，取值L= 1190 mm。
各个动力头2的减速箱222的中空输出轴224采用二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置，相邻的前后及左右二个中空输出轴224的旋转方向相反；连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴224下方的钻杆3上的搅拌叶片31和钻具4上的切削翼41均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合。这样，大幅度提高钻孔处理机单次搅拌处理面积，减少采用单个多头钻孔处理机依次施工时而形成多个土体搭接区域，从而避免多个原位土注浆操作时间差异出现深层水泥土搅拌桩性能下降，有效保证水泥土搅拌桩桩体搅拌均匀、强度稳定，进一步提高深层水泥土搅拌桩的整体强度和质量性能。
步骤5：在外接桩架的立柱导轨上安装导向护筒，该用于导向护筒用于对钻杆3和钻具4的导向和支撑，并用钢索连接在各个动力头2下方，以使钻杆3和钻具4随底座1和动力头2下行钻进、搅拌时始终置于该导向护筒内，从而保证钻孔处理机钻掘、搅拌的稳定可靠，有效保证水泥土搅拌桩成孔的垂直精度和提高施工质量；
步骤6：将来自后台注气/供浆系统的注浆管路连接到各个动力头2的中空输出轴224上端的回转注浆接头上，并用管路夹箍将注浆管路固装于底座1的侧面，防止注浆时出现管路抖动、失稳；
步骤7：在桩架操作室内通过操纵系统启动钻孔处理机，按以下顺序进行：
a）下钻切削、原位搅拌和注气喷浆
开启各个动力头1的电动机，注意相邻的钻杆3、钻具4应保持旋转方向相反；操纵桩架的卷扬机构收紧钢丝绳，通过底座1上端的提升滑轮架11的滑轮运转使底座1沿桩架的立柱导轨下行，打开后台注气/供浆系统的高压注浆泵，各个钻具4上的切削翼41、前端钻头42和钻杆3的搅拌叶片31向下钻进、原位搅拌，各个钻具4在下钻过程中始终保持注浆连续，注浆中间不得间断；钻孔处理机的贯入速度为0.5-1.0m/min，工作电流不得大于电动机的额定值，操作者在钻孔处理机整个钻掘、搅拌过程中应随时观察钻孔处理机运行和地层变化情况，以便对钻孔处理机的钻进速度作适当的调整；
b）停止喷浆、原位搅拌和钻机提升
操纵钻孔处理机下钻到规定的设计深度时，保持各个钻具4在桩底搅拌喷浆30s后关闭高压注浆泵，操纵钻孔处理机进行原位搅拌后，再提升各个钻杆3和钻具4至地面，上拔速度为0.5-1.0 m/min；
c）重复上述下钻切削、原位搅拌和注气喷浆以及停止喷浆、原位搅拌和钻机提升
操纵钻孔处理机再次下沉钻进达到设计深度后和提升至地面时，将集料桶内按一定比例配置的定量水泥浆液全部注入原位土内，当钻孔处理机的各个钻杆3和钻具4全部提升到地面后，关闭各个动力头2的电动机停止操作，从而完成第一幅深层搅拌桩施工；
d）施工数据输出和打印
钻孔处理机操纵系统采用智能化PLC核心技术的施工管理系统，对底座1、各个驱动头总成2，以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制；在操纵台显示钻孔处理机实际施工数据，以及后台注气/供浆运行情况，做好施工数据的记录、保存，打印数据表格和图形曲线，可提供用户作为整个施工过程的分析依据。该系统主要显示的工作参数包括：动力头电机转速、工作温度和旋转方向，钻具转速、转向和转矩，桩架液压系统压力、流量，注入压缩气体压力，瞬时水泥浆量，总浆量，注浆泵压力，实际总浆量，总注水量，钻孔处理机运行速度，钻掘（搅拌）深度，成桩标高，桩架倾斜度，以及桩架拉拔力等。
步骤8：操纵桩架移动至第二幅深层水泥土搅拌桩施工区域，按步骤7完成第二幅深层水泥土搅拌桩施工，注意每幅深层水泥土搅拌桩之间保持必要的搭接，从而提高整个深层水泥土搅拌桩的强度均匀。
本发明实现钻孔处理机成组钻掘、搅拌和喷浆施工，提高钻孔处理机单次钻掘和搅拌处理面积，保证单次地基处理的投影面积能够达到互相搭接，达到原地土搅拌均匀和强度一致。此外，本发明可以通过更换钻杆的搅拌叶片直径和调节动力头总成的间距，实现搅拌叶片直径和间距不同的变换方式，从而进一步深层水泥土搅拌桩的施工效率。
Claims (2)
1.一种深层水泥土搅拌桩施工方法，包括以下步骤：
（1）施工准备，做好搅拌桩施工区域周围的场地清理，清除地上、地下一切杂物和障碍物，保持施工周围场地平整，使钻孔处理机和桩架顺利进入施工区域；必要时，进行工艺性试验，掌握该场地的钻掘成桩的各种操作技术参数；
（2）安装钻孔处理机，将每个动力头总成（2）安装于底座（1）的正面位置，注意各个动力头总成（2）的动力头机架（22）的背面导块（221）置于底座（2）的正面导轨（13）内，注入润滑油脂确保上下滑移顺畅；移动各个动力头机架（22），使其二排安装孔（223）对准底座（2）上与之对应的二排底座螺孔（14），用紧固螺钉固定各个动力头机架（22），从而完成各个动力头总成（2）在底座（2）的安装；在位于各个动力头总成2两侧的底座（1）的正面下部固装配重条（15），以增加钻孔处理机自重，使钻孔处理机在较硬地层钻进搅拌时能有效克服土层阻力，保持必要的钻进速度进行钻掘和搅拌，有效提高钻孔处理机施工效率；
（3）操纵悬挂钻孔处理机的桩架至施工区域，将桩架卷扬机构引出的钢丝绳穿过其顶部滑轮架和绕过底座（1）的提升滑轮架（11），同时将底座（1）的背面导向架（12）置于该桩架的立柱导轨上，启动卷扬机构将底座（1）吊起沿立柱导轨上行一定高度；完成每个动力头总成（2）的钻杆（3）和钻具（4）的连接，操作人员乘坐桩架吊笼沿立柱侧面导轨上行至各个动力头总成（2）处，在各个动力头总成（2）的减速箱（222）的中空输出轴（224）下端安装连接盘，按施工要求的搅拌桩深度和钻孔直径分别配置不同长度和搅拌叶片（31）直径的钻杆（3），并固装于各自的连接盘孔槽内，最后安装与钻杆（3）匹配的钻具（4），相邻的二个钻杆（3）上的搅拌叶片（31）以及相邻的二个钻具（4）上的切削翼（41）均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，从而保证它们的最大旋转轨迹在其径向方向分别形成一定的搭接或重合；有利于对原地土充分搅拌，达到原地土均匀一致，提高深层水泥土搅拌桩质量；
（4）根据每幅深层水泥土搅拌桩大小，选择钻孔处理机的动力头总成的安装个数，沿钻孔处理机的底座（1）的左右方向设置二个、或三个、或四个；各个动力头总成（2）下端连接的、相邻的前后及左右的二个钻杆（3）和钻具（4）之间的中心距均为L，各个动力头总成（2）下端的钻杆（3）的搅拌叶片（31）和钻具（4）的切削翼（41）的最大旋转轨迹的直径均为D，该直径D也是钻孔处理机的单轴钻孔直径；单轴钻孔直径D根据深层水泥土搅拌桩大小选择，为Φ1000mm、或Φ1200mm、或Φ1300mm、或Φ1600mm；中心距L和单轴钻孔直径D之间关系为L=（0.70～0.75）×D，具体选择如下：
a）当选择单轴钻孔直径D=Ф1000mm时，中心距L=（0.70～0.715）×D = 700～715mm，取值L= 710 mm；
b）当选择单轴钻孔直径D=Ф1200mm时，中心距L=（0.715～0.725）×D = 858～870mm，取值L= 865 mm；
c）当单轴钻孔直径D=Ф1300mm时，中心距L=（0.725～0.735）×D = 942.5～955.5mm，取值L= 950 mm；
d）当单轴钻孔直径D=Ф1600mm时，中心距L=（0.735～0.75）×D = 1170～1200mm，取值L= 1190 mm；
（5）在外接桩架的立柱导轨上安装导向护筒，该用于导向护筒用于对钻杆（3）和钻具（4）的导向和支撑，并用钢索连接在各个动力头（2）下方，以使钻杆（3）和钻具（4）随底座（1）和动力头（2）下行钻进、搅拌时始终置于该导向护筒内，从而保证钻孔处理机钻掘、搅拌的稳定可靠，有效保证水泥土搅拌桩成孔的垂直精度和提高施工质量；
（6）将来自后台注气/供浆系统的注浆管路连接到各个动力头（2）的中空输出轴（224）上端的回转注浆接头上，并用管路夹箍将注浆管路固装于底座（1）的侧面，防止注浆时出现管路抖动、失稳；
（7）在桩架操作室内通过操纵系统启动钻孔处理机，按以下顺序进行：
a）下钻切削、原位搅拌和注气喷浆
开启各个动力头（1）的电动机，注意相邻的钻杆（3）、钻具（4）应保持旋转方向相反；操纵桩架的卷扬机构收紧钢丝绳，通过底座（1）上端的提升滑轮架（11）的滑轮运转使底座（1）沿桩架的立柱导轨下行，打开后台注气/供浆系统的高压注浆泵，各个钻具（4）上的切削翼（41）、前端钻头（42）和钻杆（3）的搅拌叶片（31）向下钻进、原位搅拌，各个钻具（4）在下钻过程中始终保持注浆连续，注浆中间不得间断；钻孔处理机的贯入速度为0.5-1.0m/min，工作电流不得大于电动机的额定值，操作者在钻孔处理机整个钻掘、搅拌过程中应随时观察钻孔处理机运行和地层变化情况，以便对钻孔处理机的钻进速度作适当的调整；
b）停止喷浆、原位搅拌和钻机提升
操纵钻孔处理机下钻到规定的设计深度时，保持各个钻具（4）在桩底搅拌喷浆30s后关闭高压注浆泵，操纵钻孔处理机进行原位搅拌后，再提升各个钻杆（3）和钻具（4）至地面，上拔速度为0.5-1.0 m/min；
c）重复上述下钻切削、原位搅拌和注气喷浆以及停止喷浆、原位搅拌和钻机提升
操纵钻孔处理机再次下沉钻进达到设计深度后和提升至地面时，将集料桶内按一定比例配置的定量水泥浆液全部注入原位土内，当钻孔处理机的各个钻杆（3）和钻具（4）全部提升到地面后，关闭各个动力头（2）的电动机停止操作，从而完成第一幅深层水泥土搅拌桩施工；
d）施工数据输出和打印
钻孔处理机操纵系统采用智能化PLC核心技术的施工管理系统，对底座（1）、各个驱动头总成（2），以及后台注气/供浆系统的运行参数、技术参数和相关参数进行显示和控制；在操纵台显示钻孔处理机实际施工数据，以及后台注气/供浆运行情况，做好施工数据的记录、保存，打印数据表格和图形曲线，可提供用户作为整个施工过程的分析依据；
该系统主要显示的工作参数包括：动力头电机转速、工作温度和旋转方向，钻具转速、转向和转矩，桩架液压系统压力、流量，注入压缩气体压力，瞬时水泥浆量，总浆量，注浆泵压力，实际总浆量，总注水量，钻孔处理机运行速度，钻掘（搅拌）深度，成桩标高，桩架倾斜度，以及桩架拉拔力等；
（8）操纵桩架移动至第二幅深层搅拌桩施工区域，按步骤（7）完成第二幅深层水泥土搅拌桩施工，注意每幅深层水泥土搅拌桩之间保持必要的搭接，从而提高整个深层水泥土搅拌桩的强度均匀。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在步骤（4）中各个动力头（2）的减速箱（222）的中空输出轴（224）采用二轴前后排列、或四轴矩形排列的方式布置，相邻的前后及左右二个中空输出轴（224）的旋转方向相反；连接于相邻的前后及左右二个中空输出轴（224）下方的钻杆（3）上的搅拌叶片（31）和钻具（4）上的切削翼（41）均分别在其轴向方向互成一定角度错位布置，且它们的最大旋转轨迹均分别在其径向方向形成一定的搭接或重合；
这样，大幅度提高钻孔处理机单次搅拌处理面积，减少采用单个多头钻孔处理机依次施工时而形成多个土体搭接区域，从而避免多个原位土注浆操作时间差异出现深层水泥土搅拌桩性能下降，有效保证水泥土搅拌桩桩体搅拌均匀、强度稳定，进一步提高深层水泥土搅拌桩的整体强度和质量性能。
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|---|---|---|---|
| CN201811202753.5A CN109252515A (zh) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | 一种深层水泥土搅拌桩施工方法 |
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| CN201811202753.5A CN109252515A (zh) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | 一种深层水泥土搅拌桩施工方法 |
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2018
- 2018-10-16 CN CN201811202753.5A patent/CN109252515A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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