CN110359448A - 一种双向整体搅拌设备及采用其加固浅层软弱地基的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向整体搅拌设备，该设备包括机身、机架、注料装置、动力传动系统、外钻装置和内钻装置组成；外钻装置由外钻套管和外钻搅拌器组成，内钻装置由内钻芯杆、内钻刀片和钻头组成；外钻搅拌器由外刀片和内刀片组成，内钻刀片由上刀片和下刀片两部分组成；外钻搅拌器的内刀片和所述上刀片、下刀片均设至少1排；外钻搅拌器和上刀片、下刀片呈等角度交错分布；外刀片能够拼接成不同形状；外钻装置和内钻装置的运行方向相反；注料口位于内钻装置的下刀片上方；动力传动系统由挖掘机动力系统驱动。本发明还公开了此种双向整体搅拌设备加固浅层软弱地基的方法，采用本发明的设计，效率高，施工快，能够实现整体、连续加固软弱地基。

Description

一种双向整体搅拌设备及采用其加固浅层软弱地基的方法

技术领域

本发明涉及浅层软弱地基加固技术，具体涉及一种双向整体搅拌设备及采用其加固浅层软弱地基的方法。

背景技术

近年来，随着我国公路工程的快速发展，各种复杂问题凸显出来，其中，软弱地基问题的存在给公路桥梁建设施工带来了一定的考验。软弱地基包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，这类土的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低，若处理不当，极易引起路面沉降或下埋管道的断裂等问题。工程中常见的处理方法有换填法，抛石挤淤法，垫层法以及强夯等方法，然而这些方法都存在一些局限性，尤其是在城市道路施工中，环保问题、工期问题以及场地限制等问题，均给传统的处理方法带来了很大挑战。而目前普遍使用的水泥土搅拌桩法，如专利一种双向水泥土搅拌桩(公开号CN205242387 U)，其公开了一种具有内钻和外钻反向并进行双向搅拌的水泥土搅拌桩，但是此种装置仍然存在水泥土搅拌不均，成桩质量不佳的问题；此外，在处理工期紧迫的道路建设中的浅层软弱地基时，其深层处理的优势显得“大材小用”，再者，其“桩机定位→搅拌下沉→搅拌提升→成桩→桩机移位”的施工工艺进程较慢，且桩与桩之间会残余少许软土，难以达到对软弱地基整体加固的效果。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有的双向水泥土搅拌机无法应对各种不同环境下软土的搅拌，仍然存在水泥土搅拌不均，成桩质量不佳的问题，以及采用现有的双向水泥土搅拌机进行软土搅拌固化无法灵活移动，施工工艺进程慢，且桩与桩之间会残余少许软土，难以达到对软弱地基整体加固的问题。技术方案：为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种双向整体搅拌设备，包括机身、机架、搅拌装置和注料装置，搅拌装置包括动力传动系统、外钻装置和内钻装置，注料装置包括注料管和喷嘴，机械手的一端固定在机身上，另一端连接沿竖直方向设置的机架，机架的上部一侧设有动力传动系统，动力传动系统下方设置外钻装置和内钻装置，注料管设置于机架内部并沿机架的延伸方向铺设，注料管的一端连接外部的注料器，另一端连接设置于内钻装置下刀片上方的喷嘴，内钻装置和外钻装置分别连接到动力传动系统内转动方向互为反向的两个电机。

进一步地，所述内钻装置包括内钻芯杆、在内钻芯杆上并沿水平方向设置的内钻刀片和设置于内钻芯杆端部的钻头，所述外钻装置包括外钻套管和连接在外钻套管下方的外钻搅拌器，外钻搅拌器包括构成外钻搅拌器外框架的外刀片和设置于外刀片构成的外钻搅拌器外框架内的内刀片；所述内钻刀片包括设在外钻搅拌器外框架内的上刀片和外钻搅拌器外框架下方的下刀片。

进一步地，所述内刀片、上刀片和下刀片均设至少1排。

进一步地，所述外钻装置和内钻装置的沿水平方向设置的刀片呈等角度交错分布。

进一步地，所述外钻搅拌器外框架包括水平方向设置的水平刀片以及能够与外刀片接合拼接成不同形状的框架刀片。

进一步地，所述机身为挖掘机机身，动力传动系统由挖掘机的动力系统驱动。

一种双向整体搅拌设备加固浅层软弱地基的方法，包括以下步骤：

1)对双向整体搅拌设备所需施工的场地周边进行清理；

2)采用抽水机将软土地基上部的积水抽净；

3)通过挖掘机机身自身的动力，将挖掘机机身开动至所需施工的场地，并将搅拌装置正对所需施工的场地；

4)启动双向整体搅拌设备，使双向整体搅拌设备的外钻装置和内钻装置同时反向运行并插入软土施工场地中，开启注料装置，向软土中喷入固化剂；

5)待首次搅拌至设计深度后，双向整体搅拌设备按照预定路线向四周灵活移动，且搅拌装置能够通过动力传动系统上下移动搅拌，对地基整体进行搅拌处理；

6)软土地基加固成型。

进一步地，所述步骤4)中，外钻装置和内钻装置插入软土并搅拌的同时开启注料装置并向软土中喷入固化剂。

进一步地，所述步骤5)中，双向整体搅拌设备通过机身的移动、动力传动系统控制外钻装置和内钻装置的升降以及机械手的操控来实现所需施工范围内的灵活移动。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)对浅层软弱地基进行整体加固，施工方便、灵活，加固效果明显，避免了残留软土问题；

(2)外钻装置和内钻装置的双向搅拌能够形成一定的加固范围，不同布置形式的刀片保证了加固范围内固化剂与软土的混合均匀性，两者的结合作用确保了固化体的质量，且提高了施工功效；

(3)加固方式灵活，无需频繁进行机身移位，提高了施工效率，缩短工期；

(4)施工设备可有常规挖掘机械改装而成，易于推广。

附图说明

图1为本发明双向整体搅拌设备的主视图；

图2为本发明双向整体搅拌设备的搅拌装置侧视图；

图3为本发明搅拌刀片的示意图；

图4为本发明搅拌刀片的俯视图；

图5为本发明的实施例2示意图；

图6为本发明的实施例3示意图；

图7为采用本发明双向整体搅拌设备向纵向逐排加固的示意图；

图8为采用本发明双向整体搅拌设备由四周向中心逐次加固的示意图。

图中标号说明：1-机身，2-机架，3-动力传动系统，4-注料管，5-喷嘴，6-外钻套管，7-外钻搅拌器，71-外刀片，72-内刀片，711-框架刀片，8-内钻装置，81-内钻芯杆，82-内钻刀片，821-上刀片，822-下刀片，83-钻头，9-机械手

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明专利做进一步的详细说明。

实施例1：

参照图1、图2、图3和图4。

一种双向整体搅拌设备，包括机身1、机架2、搅拌装置和注料装置，搅拌装置包括动力传动系统3、外钻装置和内钻装置，注料装置包括注料管4和喷嘴5，机械手9的一端固定在机身1上，另一端连接沿竖直方向设置的机架2，机架2的上部一侧设有动力传动系统3，动力传动系统3下方设置外钻装置和内钻装置，注料管4设置于机架2内部并沿机架2的延伸方向铺设，注料管4的一端连接外部的注料器(未图示)，另一端连接设置于内钻装置下刀片822上方的喷嘴5，内钻装置和外钻装置分别连接到动力传动系统3内转动方向互为反向的两个电机(未图示)。

内钻装置包括内钻芯杆81、在内钻芯杆81上并沿水平方向设置的内钻刀片82和设置于内钻芯杆81端部的钻头83，所述外钻装置包括外钻套管6和连接在外钻套管下方的外钻搅拌器7，外钻搅拌器7包括构成外钻搅拌器外框架的外刀片71和设置于外刀片71构成的外钻搅拌器外框架内的内刀片72；所述内钻刀片82包括设在外钻搅拌器外框架内的上刀片821和外钻搅拌器外框架下方的下刀片822。

内刀片72有2排，上刀片821有2排，下刀片822设1排。

外钻装置和内钻装置的沿水平方向设置的刀片呈等角度交错分布。此处间隔的角度为22.5°。

外钻搅拌器外框架包括水平方向设置的水平刀片以及能够与外刀片接合拼接成不同形状的框架刀片711。

机身1为挖掘机机身，动力传动系统3由挖掘机的动力系统驱动。

实施例2：

参照图5。

本实施例对实施例1进一步改进，将框架刀片711设计为半圆形并和外刀片71的水平刀片配合拼成椭圆形框架，以适应。

实施例3：

参照图6。

本实施例对实施例1进一步改进，将下刀片822设为2排。

实施例4：

参照图7和图8。

一种双向整体搅拌设备加固浅层软弱地基的方法，包括以下步骤：

1)对双向整体搅拌设备所需施工的场地周边进行清理；

2)采用抽水机将软土地基上部的积水抽净；

3)通过挖掘机机身自身的动力，将挖掘机机身开动至所需施工的场地，并将搅拌装置正对所需施工的场地；

4)启动双向整体搅拌设备，使双向整体搅拌设备的外钻装置和内钻装置同时反向运行并插入软土施工场地中，开启注料装置，向软土中喷入固化剂；

外钻装置和内钻装置插入软土并搅拌的同时开启注料装置并向软土中喷入固化剂。

5)待首次搅拌至设计深度后，双向整体搅拌设备按照预定路线向四周灵活移动，且搅拌装置能够通过动力传动系统上下移动搅拌，对地基整体进行搅拌处理；

双向整体搅拌设备通过机身的移动、动力传动系统控制外钻装置和内钻装置的升降以及机械手的操控来实现所需施工范围内的灵活移动。如图7采用的是向纵向逐排加固，图8采用的是由四周向中心逐次加固。

6)软土地基加固成型。

Claims (9)

1.一种双向整体搅拌设备，其特征在于：包括机身、机架、搅拌装置和注料装置，搅拌装置包括动力传动系统、外钻装置和内钻装置，注料装置包括注料管和喷嘴，机械手的一端固定在机身上，另一端连接沿竖直方向设置的机架，机架的上部一侧设有动力传动系统，动力传动系统下方设置外钻装置和内钻装置，注料管设置于机架内部并沿机架的延伸方向铺设，注料管的一端连接外部的注料器，另一端连接设置于内钻装置下刀片上方的喷嘴，内钻装置和外钻装置分别连接到动力传动系统内转动方向互为反向的两个电机。

2.根据权利要求1所述的双向整体搅拌设备，其特征在于：所述内钻装置包括内钻芯杆、在内钻芯杆上并沿水平方向设置的内钻刀片和设置于内钻芯杆端部的钻头，所述外钻装置包括外钻套管和连接在外钻套管下方的外钻搅拌器，外钻搅拌器包括构成外钻搅拌器外框架的外刀片和设置于外刀片构成的外钻搅拌器外框架内的内刀片；所述内钻刀片包括设在外钻搅拌器外框架内的上刀片和外钻搅拌器外框架下方的下刀片。

3.根据权利要求1或2所述的双向整体搅拌设备，其特征在于：所述内刀片、上刀片和下刀片均设至少1排。

4.根据权利要求1或2所述的双向整体搅拌设备，其特征在于：所述外钻装置和内钻装置的沿水平方向设置的刀片呈等角度交错分布。

5.根据权利要求1所述的双向整体搅拌设备，其特征在于：所述机身为挖掘机机身，动力传动系统由挖掘机的动力系统驱动。

6.根据权利要求2所述的双向整体搅拌设备，其特征在于：所述外钻搅拌器外框架包括水平方向设置的水平刀片以及能够与外刀片接合拼接成不同形状的框架刀片。

7.一种如权利要求1所述的双向整体搅拌设备加固浅层软弱地基的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)对双向整体搅拌设备所需施工的场地周边进行清理；

2)采用抽水机将软土地基上部的积水抽净；

3)通过挖掘机机身自身的动力，将挖掘机机身开动至所需施工的场地，并将搅拌装置正对所需施工的场地；

4)启动双向整体搅拌设备，使双向整体搅拌设备的外钻装置和内钻装置同时反向运行并插入软土施工场地中，开启注料装置，向软土中喷入固化剂；

5)待首次搅拌至设计深度后，双向整体搅拌设备按照预定路线向四周灵活移动，且搅拌装置能够通过动力传动系统上下移动搅拌，对地基整体进行搅拌处理；

6)软土地基加固成型。

8.根据权利要求7所述的双向整体搅拌设备加固浅层软弱地基的方法，其特征在于：所述步骤4)中，外钻装置和内钻装置插入软土并搅拌的同时开启注料装置并向软土中喷入固化剂。

9.根据权利要求7所述的双向整体搅拌设备加固浅层软弱地基的方法，其特征在于：所述步骤5)中，双向整体搅拌设备通过机身的移动、动力传动系统控制外钻装置和内钻装置的升降以及机械手的操控来实现所需施工范围内的灵活移动。