CN110761278A - 干湿介质切换的搅拌桩施工方法及施工设备 - Google Patents

干湿介质切换的搅拌桩施工方法及施工设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种干湿介质切换的搅拌桩施工方法及施工设备，涉及土建施工领域。施工设备包括钻杆、两个独立的通道和两个预留介质出口。两个独立的通道设置在每一钻杆内部，其中一通道为干法施工通道，另一通道为湿法施工通道。两个预留介质出口设置在对应钻杆的底部，对应于所述两个独立的通道，每一预留介质出口与对应的通道贯通。本申请由于每一钻杆中设置两个独立的通道。一通道为干法施工通道，该通道内喷射的介质为压缩空气和干水泥。另一通道为湿法施工通道，该通道内喷射的介质为水泥浆。因此本申请可实现干、湿介质切换，实现一机多用，通过不同土层采用不同类型介质并控制介质用量，进而提高搅拌桩成桩质量。

Description

干湿介质切换的搅拌桩施工方法及施工设备
技术领域
本申请涉及土建施工技术，特别是涉及一种干湿介质切换的搅拌桩施工方法及施工设备。
背景技术
目前搅拌桩施工方法根据所喷介质不同分为干法施工和湿法施工。干法施工和湿法施工对应独立的干法施工设备和湿法施工设备。干法施工主要以钻杆喷气和水泥的组合为主，湿法施工主要以喷水泥浆为主。下面以干法施工为例加以说明：
图1为现有搅拌桩干法施工施工设备。干法施工方法：图1中搅拌钻杆11搅拌下沉，下沉期间干法作业通过钻杆11内预留管路12输送压缩空气和干水泥，经设置在钻杆11底部的出口13喷出后由于钻杆叶片14搅拌作用，水泥与土、水产生水化反应形成桩体。钻杆11下沉到设计标高后搅拌上升，上升期间干法作业钻杆11内预留管路12继续输送压缩空气和干水泥或仅搅拌均匀。参见图1，湿法施工作业与干法施工作业的区别在于，通过过钻杆11内预留管路12输送水泥浆，上升期间湿法作业钻杆11内预留管路12继续输送水泥浆或仅搅拌均匀。
现有的干法施工设备和湿法施工设备不能进行干法施工、湿法施工同时作业，且干法施工设备不能进行湿法作业，湿法施工设备不能进行干法作业，施工类型单一，在地质条件明显差异情况下存在成桩质量不均匀问题。
发明内容
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题，提供一种可实现干湿介质切换，实现一机多用的施工设备及施工方法。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于干湿介质切换的搅拌桩施工的施工设备，包括钻杆，每一钻杆具有叶片，每一钻杆内部中空，所述施工设备还包括：
两个独立的通道，设置在每一钻杆内部，其中一通道为干法施工通道，该通道内用于喷射的介质为压缩空气和干水泥，另一通道为湿法施工通道，该通道内用于喷射的介质为水泥浆；和
两个预留介质出口，设置在对应钻杆的底部，对应于所述两个独立的通道，每一预留介质出口与对应的通道贯通。
可选地，所述两个独立的通道仅在顶部位置处连通，所述施工设备还包括阀门，所述阀门设置在连通位置处，配置成使所述两个独立的通道相互连通或切断连通。
可选地，所述叶片中对应靠近每一通道处的每一叶片均具有对应该通道的叶片预留介质出口，所述叶片预留介质出口与对应的通道相连通。
可选地，每一叶片处的叶片预留介质出口包括三个，分别为第一叶片预留介质出口、第二叶片预留介质出口和第三叶片预留介质出口。
可选地，所述第一叶片预留介质出口和所述第二叶片预留介质出口位于对应叶片的两侧处，所述第三叶片预留介质出口位于对应叶片的端部处。
可选地，所述第一叶片预留介质出口的孔径大于所述第二叶片预留介质出口的孔径，所述第一叶片预留介质出口的中心点与所述钻杆的轴线的距离比所述第二叶片预留介质出口的中心点与所述钻杆的轴线的距离近。
可选地，垂直方向和水平方向上相邻叶片的第一叶片预留介质出口和第二叶片预留介质出口与所述钻杆的轴线的距离是不同的。
根据本申请的另一个方面，提供了一种使用所述施工设备的干湿介质切换的搅拌桩施工方法，包括如下步骤：
仅干法作业时，在需要干法施工范围仅喷压缩空气和水泥，关闭阀门，并关闭湿法施工通道；
仅湿法作业时，在需要湿法施工范围仅喷水泥浆，关闭阀门，并关闭干法施工通道；
仅有干法施工作业或仅有湿法施工作业时，开启阀门，干法施工通道和湿法施工通道相互连通，仅喷一种介质；
类似步骤直至成桩完成，并移位进行下一根桩体施工。
本申请的干湿介质切换的搅拌桩施工方法及施工设备，由于每一钻杆中设置两个独立的通道。一通道为干法施工通道，该通道内喷射的介质为压缩空气和干水泥。另一通道为湿法施工通道，该通道内喷射的介质为水泥浆。因此本申请可实现干、湿介质切换，实现一机多用，通过不同土层采用不同类型介质并控制介质用量，进而提高搅拌桩成桩质量。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是现有搅拌桩干法施工施工设备的示意性结构图；
图2是根据本申请一个实施例的用于干湿介质切换的搅拌桩施工的施工设备的示意结构图；
图3是图2中所述叶片端部的叶片预留介质出口的示意性结构图。
图1中各符号表示含义如下：11钻杆，12预留管路，13出口，14钻杆叶片。
图2-图3中各符号表示含义如下：
100施工设备，
21钻杆，
31干法施工通道，32第一预留出口，33叶片，
331第一叶片预留介质出口，332第二叶片预留介质出口，333第三叶片预留介质出口，
41湿法施工通道，42第二预留出口。
具体实施方式
图2是根据本申请一个实施例的用于干湿介质切换的搅拌桩施工的施工设备的示意结构图。本实施例，提供了一种用于干湿介质切换的搅拌桩施工的施工设备100，一般可以包括钻杆21，每一钻杆21安装有叶片33，每一钻杆21内部中空。所述施工设备100还可以包括：两个独立的通道和两个预留介质出口。两个独立的通道设置在每一钻杆21内部。两个独立的通道中其中一通道为干法施工通道31，该通道内用于喷射的介质为压缩空气和干水泥。两个独立的通道中另一通道为湿法施工通道41，该通道内用于喷射的介质为水泥浆。两个预留介质出口即第一预留出口32和第二预留出口42设置在对应钻杆21的底部。第一预留出口32与干法施工通道31对应，且第一预留出口32与干法施工通道31贯通。第二预留出口42与湿法施工通道41对应，且第二预留出口42与湿法施工通道41贯通。
如图2所示，搅拌用的钻杆21搅拌下沉，下沉期间干法作业通过钻杆21内干法施工通道31输送压缩空气和干水泥，经钻杆21的底部处的第一预留出口32喷出介质。或，湿法作业通过过钻杆21内的湿法施工通道41输送水泥浆，经第二预留出口42喷出介质。喷出的介质由于叶片33搅拌作用，水泥与土、水产生水化反应形成桩体。钻杆21下沉到设计标高后搅拌上升，上升期间干法施工通道31和湿法施工通道41可喷原介质或仅搅拌均匀。
本申请的用于干湿介质切换的搅拌桩施工的施工设备100，由于每一钻杆21中设置两个独立的通道。一通道为干法施工通道31，该通道内喷射的介质为压缩空气和干水泥。另一通道为湿法施工通道41，该通道内喷射的介质为水泥浆。两个通道即干法施工通道31和湿法施工通道41，可相互连通和相互独立，因此本申请可实现干、湿介质自由切换，实现一机多用。针对不同深度土层，可在需要干法施工范围仅喷压缩空气和水泥，关闭湿法施工通道41。针对不同深度土层，可在需要湿法施工范围仅喷水泥浆，关闭干法施工通道31。通过不同土层采用不同类型介质并控制介质用量，进而提高搅拌桩成桩质量。
需要说明的是，上述介质不限于压缩空气、水泥、水泥浆。进一步地，干法施工通道31和湿法施工通道41还可以添加水、水泥外掺剂等其它介质，辅助成桩。
进一步地，本实施例中，如图2所示，所述两个独立的通道仅在顶部位置处连通，即干法施工通道31和湿法施工通道41仅在顶部位置处连通，干法施工通道31和湿法施工通道41其它部位不连通。所述施工设备100还包括阀门5，所述阀门5设置在连通位置处，配置成使所述两个独立的通道相互连通或切断连通。干法施工通道31和湿法施工通道41此两个介质通道可相互连通，施工作业效率不低于单独干法施工效率或单独湿法施工效率。
图3是图2中所述叶片端部的叶片预留介质出口的示意性结构图。本实施例中，所述叶片33中对应靠近每一通道处的每一叶片33均具有对应该通道的叶片预留介质出口，所述叶片预留介质出口与对应的通道相连通，所述叶片预留介质出口用于喷出对应的介质。本实施例中，左边的叶片33具有与干法施工通道31相连通的叶片预留介质出口。右边的叶片33具有与湿法施工通道41相连通的叶片预留介质出口。
更具体地，每一叶片33处的叶片预留介质出口包括三个，分别为第一叶片预留介质出口331、第二叶片预留介质出口332和第三叶片预留介质出口333。进一步地，所述第一叶片预留介质出口331和所述第二叶片预留介质出口332位于对应叶片33的两侧处，所述第三叶片预留介质出口333位于对应叶片33的端部处。进一步地，所述第一叶片预留介质出口331的孔径大于所述第二叶片预留介质出口332的孔径，所述第一叶片预留介质出口331的中心点与所述钻杆21的轴线的距离比所述第二叶片预留介质出口332的中心点与所述钻杆21的轴线的距离近。进一步地，垂直方向和水平方向上相邻叶片33的第一叶片预留介质出口331和第二叶片预留介质出口332与所述钻杆21的轴线的距离是不同的。
本实施例中，叶片33上新增设置两侧的第一叶片预留介质出口331、第二叶片预留介质出口332和端部的第三叶片预留介质出口333；第一叶片预留介质出口331、第二叶片预留介质出口332的开孔孔径不同；相邻叶片33的叶片预留介质出口在水平方向和垂直方向与钻杆21轴线距离不等，使得成桩质量更均匀。
本实施例还提供了一种使用上述施工设备100的干湿介质切换的搅拌桩施工方法，包括如下步骤：
仅干法作业时，在需要干法施工范围仅喷压缩空气和水泥，关闭阀门5，并关闭湿法施工通道41；
仅湿法作业时，在需要湿法施工范围仅喷水泥浆，关闭阀门5，并关闭干法施工通道31；
仅有干法施工作业或仅有湿法施工作业时，开启阀门5，干法施工通道31和湿法施工通道41相互连通，仅喷一种介质；
类似步骤直至成桩完成，并移位进行下一根桩体施工。
如图2所示，搅拌用的钻杆21搅拌下沉，下沉期间干法作业通过钻杆21内干法施工通道31输送压缩空气和干水泥，经钻杆21的底部处的第一预留出口32及左边的叶片33处的第一叶片预留介质出口331、第二叶片预留介质出口332和第三叶片预留介质出口333喷出介质。或，湿法作业通过过钻杆21内的湿法施工通道41输送水泥浆，经第二预留出口42及右边的叶片33处的第一叶片预留介质出口331、第二叶片预留介质出口332和第三叶片预留介质出口333喷出介质。喷出的介质由于叶片33搅拌作用，水泥与土、水产生水化反应形成桩体。钻杆21下沉到设计标高后搅拌上升，上升期间干法施工通道31和湿法施工通道41可喷原介质或仅搅拌均匀。
本申请的干湿介质切换的搅拌桩施工方法，由于每一钻杆21中设置两个独立的通道。一通道为干法施工通道31，该通道内喷射的介质为压缩空气和干水泥。另一通道为湿法施工通道41，该通道内喷射的介质为水泥浆。因此本申请可实现干、湿介质切换，实现一机多用，通过不同土层采用不同类型介质并控制介质用量，进而提高搅拌桩成桩质量。
进一步地，上述介质不限于压缩空气、水泥、水泥浆，干法施工通道31和湿法施工通道41还可以添加水、水泥外掺剂等其它介质，辅助成桩。
本申请中搅拌桩的单桩孔径可以是700mm。当然在其他实施例中，搅拌桩的单桩孔径还可以是400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm、800mm、850mm、900mm、950mm、1000mm或1050mm等等其他尺寸的孔径，具体根据施工需要而定。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于干湿介质切换的搅拌桩施工的施工设备(100)，包括钻杆(21)，每一钻杆(21)具有叶片(33)，每一钻杆(21)内部中空，其特征在于，所述施工设备(100)还包括：
两个独立的通道，设置在每一钻杆(21)内部，其中一通道为干法施工通道(31)，该通道内用于喷射的介质为压缩空气和干水泥，另一通道为湿法施工通道(41)，该通道内用于喷射的介质为水泥浆；和
两个预留介质出口，设置在对应钻杆(21)的底部，对应于所述两个独立的通道，每一预留介质出口与对应的通道贯通。
2.根据权利要求1所述的施工设备(100)，其特征在于，所述两个独立的通道仅在顶部位置处连通，所述施工设备(100)还包括阀门(5)，所述阀门(5)设置在连通位置处，配置成使所述两个独立的通道相互连通或切断连通。
3.根据权利要求1或2所述的施工设备(100)，其特征在于，所述叶片(33)中对应靠近每一通道处的每一叶片(33)均具有对应该通道的叶片预留介质出口，所述叶片预留介质出口与对应的通道相连通。
4.根据权利要求3所述的施工设备(100)，其特征在于，每一叶片(33)处的叶片预留介质出口包括三个，分别为第一叶片预留介质出口(331)、第二叶片预留介质出口(332)和第三叶片预留介质出口(333)。
5.根据权利要求4所述的施工设备(100)，其特征在于，所述第一叶片预留介质出口(331)和所述第二叶片预留介质出口(332)位于对应叶片(33)的两侧处，所述第三叶片预留介质出口(333)位于对应叶片(33)的端部处。
6.根据权利要求5所述的施工设备(100)，其特征在于，所述第一叶片预留介质出口(331)的孔径大于所述第二叶片预留介质出口(332)的孔径，所述第一叶片预留介质出口(331)的中心点与所述钻杆(21)的轴线的距离比所述第二叶片预留介质出口(332)的中心点与所述钻杆(21)的轴线的距离近。
7.根据权利要求4所述的施工设备(100)，其特征在于，垂直方向和水平方向上相邻叶片(33)的第一叶片预留介质出口(331)和第二叶片预留介质出口(332)与所述钻杆(21)的轴线的距离是不同的。
8.一种使用权利要求7所述施工设备(100)的干湿介质切换的搅拌桩施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
仅干法作业时，在需要干法施工范围仅喷压缩空气和水泥，关闭阀门(5)，并关闭湿法施工通道(41)；
仅湿法作业时，在需要湿法施工范围仅喷水泥浆，关闭阀门(5)，并关闭干法施工通道(31)；
仅有干法施工作业或仅有湿法施工作业时，开启阀门(5)，干法施工通道(31)和湿法施工通道(41)相互连通，仅喷一种介质；
类似步骤直至成桩完成，并移位进行下一根桩体施工。
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