CN1109937A - 挖掘机和利用该机在土质地基中形成改进地基的方法 - Google Patents

Abstract

一种挖掘机和利用该机在土质地基中形成改进 地基的方法；方法的步骤包括把转杆插入土质地基中 并使其旋转在其中形成一孔并使孔达到预定深度；在 转杆转动和对着孔周围土壤从转杆的上下喷嘴中喷 射固化液体同时使转杆离开孔底以如液体和土壤的 原位混合和搅拌一样破碎土壤扩大孔径并形成直径 比孔大的改进地基，其中，上下喷嘴设在转杆上，从上 喷嘴中以斜置向下方向喷射的固化液体与从下喷嘴 中所喷射的固化液体撞击，可产生斜置向下的固化液 体的结合喷射流。

Description

本发明涉及挖掘机和利用该机在土质地质中形成改进地基的方法，更具体地说，利用挖掘机在土质地基中构筑地下水隔离墙、滑坡保护墙和基桩等的方法。

在现有技术中，日本专利早期公告〔公开〕号05-346020揭示了利用机械搅拌和喷射固化液体以在土质地基中形成改进地基的方法。如图33所示，该方法使用一具有转杆2H的挖掘机。转杆2H具有一对彼此与转杆2H轴向地隔开的搅拌翼60H。每一搅拌翼60H设有一喷射固化液体的喷嘴。搅拌翼60H也布置在转杆2H上，以使喷嘴之一喷射的固化液体与另一喷嘴喷射的固化液体相碰撞。

这一现有技术的改进地基由一具有直径D1的芯桩P1和一具有外径D2的箍桩P₂组成。芯桩（环桩）P1是使用搅拌翼60H将挖掘的土壤与由转杆的底喷嘴14H喷射的固化液体加以搅拌和混合形成的。同时，箍桩P₂是通过由喷嘴15H对着围绕芯桩P1的土壤喷射固化液体而形成的。因为箍桩P2的直径D2是通过由喷嘴15H所喷射的固化液体的控制而致变的，就有可能形成具有所需直径的改进地基。

然而，所挖掘的土壤和芯桩P1中的固化液体的混合状态与箍桩中的混合状态是不同的，这是因为芯桩P1中的土壤主要是通过搅拌翼60H而与固化液体混合的，另一方面，箍桩P2中的土壤不使用搅拌翼60H而主要是通过由喷嘴15H喷射的固化液体所挖掘的。因此，就总体来看，很难获得改进地基的均匀结构。

另外，当通过由喷嘴15H所喷射的固化液体撞击而产生以水平或斜置向上方向推进的固化液体结合喷射流时，使有可能通过喷射固化液体而导致地基上的隆起或将土壤吹出改进地基之外。特别是，吹起的土壤会击中工作人员，这会使工作人员受到严重损害。

为改善上述的缺陷，本发明涉及一改进的挖掘机和一利用此挖掘机在土质地基中形成一改进的地基柱或墙的方法。该挖掘机至少具有一根转杆，转杆具有挖掘土质地基的装置和至少一对喷嘴固化液体的上下喷嘴。上喷嘴能以斜置向下方向喷射固化液体，以便通过由上下喷嘴所喷射出来的固化液体的碰撞而产生斜置向下方向的结合喷射流。

根据下列方法使用本挖掘机可形成改进地基。将转杆按预定深度插入土质地基中形成一孔而无须从上下喷嘴喷射固化液体。接着，当使转杆转动和从那些喷嘴中对着孔周围的土壤喷射固化液体的同时使转杆从孔的底部撤离以便进行原位的固化液体和土壤的混合和搅拌，从而扩大孔的直径。结果是改进地基柱具有一大于在土质地基中形成的孔的直径。因为固化液体的结合喷射流始终以斜置向下方向推进，甚至在孔的入口周围不会因结合喷射流而导致土质地基的隆起或将土壤吹出孔的外部，因此，精确和安全地延续退出工序是有可能的。

因此，本发明的首要目的是提供一改进的挖掘机和使用该挖掘机精确和安全地形成一改进地基的方法。

在本发明的最佳实施例中，从下喷嘴中以基本上水平方向或斜置向下方喷射固化液体。不过，在后一种条件下，为了使结合喷射流以斜置向下方向推进，必须确定由上喷嘴以斜置向下方向喷射固化液体的喷射压力，使之大于下喷嘴所喷射的固化液体的喷射压力。

在本发明的另一最佳实施例中，上下喷嘴分别喷射两种固化液体。通过来自上下喷嘴的固化液体间的碰撞而导致固化反应。因此，使得有可能缩短所挖掘土壤和固化液混合所需的硬化时间。结果是可有效地构成改进的地基柱。

在本发明的又一最佳实施例中，转杆还具有一可扩展的搅拌器。可扩展的搅拌器能选择地采取扩展或缩回的形式，以改变转杆轴线周围的可扩展搅拌器的外径。在本方法中，在插入工序期间，可扩展搅拌器保持于缩回形式中，而在退出工序期间，保持于扩展形式中，以有利于所挖掘的土壤和固化液体的搅拌和混合。

此外，为了在土质地基中有效地构成改进的地基墙，采用具有若干转杆的挖掘机是可取的。每一转杆基本上与上述转杆是一样的。在此种条件下，为了获得有效的搅拌和混合区，本发明的退出工序可如此进行，以便使每一转杆喷射的固化液体与相邻转杆所喷射的固化液体相碰撞。另一方面，如需要的话，不导致相邻转杆之间的固化液体碰撞所进行的退出工序也是可取的。

本发明其它特点、目的和优点将从下述的最佳实施例的说明和附图中显得更为明确。

图1是一本发明的第一实施例中所使用的挖掘机的总体侧视图;

图2是一挖掘机的螺旋钻杆的主夹紧装置的平面图;

图3是一主夹紧装置的透视图;

图4是阐明螺旋钻杆的辅助夹紧装置的夹紧方法的视图;

图5是一本发明螺旋钻杆的前视图;

图6是一本发明另一螺旋钻杆的前视图;

图7是一本发明再一螺旋钻杆的前视图;

图8A至8E表示使用图5的螺旋钻杆在土质地基中形成改进地基桩（柱）的工艺过程;

图9是一表示在使螺旋钻杆转动并从其中喷射固化液体同时所获得的搅拌和混合区的透视图;

图10是一表示在转动螺旋钻杆和喷射固化液体的同时使图5的螺旋钻杆退出所获得的搅拌和混合区的视图;

图11是一表示根据本发明，当图5的螺旋钻杆在倾斜机孔中退出时所出现的自动复位力的视图;

图12是一具有折叠式搅拌器的螺旋钻杆的前视图;

图13A至13D表示使用图12的螺旋钻杆在土质地基中形成改进地基柱的工艺过程的视图;

图14表示一在缩回形式的折叠式搅拌器的横断面视图;

图15表示一扩展形式的折叠式搅拌器的横断面视图;

图16表示一扩展形式的折叠式搅拌器的前视图;

图17表示一缩回形式的折叠式搅拌器的前视图;

图18说明怎样扩展和缩回图16的折叠式搅拌器的视图;

图19是一扩展形式的再一个折叠式搅拌器的俯视图;

图20说明怎样扩展和缩回图19的折叠式搅拌器的视图;

图21是一表示在喷射固化液体的同时使图12的转杆转动时所获得的搅拌和混合区的透视图;

图22是一具有用于本发明的第二实施例中的若干螺旋钻杆的挖掘机的前视图;

图23是一本发明的螺旋钻杆的前视图;

图24是一本发明的另一螺旋钻杆的前视图;

图25是一本发明的再一螺旋钻杆的前视图;

图26A图26E表示一用图25的螺旋钻杆在土质地基中形成改进地基墙的工艺过程。

图27是一表示在喷射固化液体的同时使图25的螺旋钻杆转动时所获得的搅拌和混合区的透视图;

图28是一表示在使螺旋钻杆转动和喷射固化液体的同时使图25的螺旋钻杆退出时所获得的搅拌和混合区的视图;

图29是一具有本发明的折叠式搅拌器的螺旋钻杆的前视图;

图30A至30D表示一利用图29的螺旋钻杆在土质地基中形成改进的地基墙的工艺过程;

图31是一喷嘴板和螺旋钻杆的分解透视图;

图32是一固定喷嘴板的螺旋钻杆的横剖面视图;

图33是一现有技术转杆的前视图。

图1表示一在本实施例中所使用的挖掘机1，此挖掘机固定在土质地基上。挖掘机1包括一螺旋钻杆2，一垂直旋转在土质地基上的塔架3、一与螺旋钻杆2的驱动装置结合的可移动机架4，和一可转动地夹紧螺旋钻杆2的主夹紧装置30，以及一挖掘机1的操作装置5。通过利用金属绳或链条能使可移动机架4沿着塔架3的导轨6按图1的区间“Y”所示的垂直行程范围内作向上或向下移动。挖掘机1还包括一旋转钻杆2的辅助夹紧装置40，此装置配置在垂直行程“Y”的顶端位置附近。

如图2和3所示，螺旋钻杆2穿过一转筒31并与转筒31的内表面可滑动地接触。转筒31由驱动装置加以驱动且设有一对在其径向方向延伸的横向通孔32。一些夹紧臂33可各自滑动地插入转筒的径向方向的横向通孔32中。且可将螺旋钻杆2夹住在夹紧臂33的垂直端34之间。夹紧臂33的倾斜端35则各自从横向通孔32中向外突出。

一连接件20是由一具有作为螺旋钻杆2的中心通孔22的底盘21和一对在底盘21上延伸的垂直臂23所构成的。垂直臂23的锥形端24可分别滑动地与夹紧臂33的倾斜端35相接触。一含有作为螺旋钻杆2的中心通孔26的盘形台25借助一对螺旋钻杆的外周面上所安置的液压升降机36而得以向上或向下移动。一球轴承27配置在底盘21和盘形台25之间，以便连接件20可绕着盘形台25上的螺旋钻杆2作转动。因此，当用液压升降机36使盘形台25向上或向下移动时，也使连接件20和球轴承27一同向上或向下移动。

在连接件20通过液压升降机36而得以向上移动时，夹紧臂33的倾斜端35则各自在垂直臂23的锥形端24上滑动，以闭合夹紧臂33的垂直端34之间的距离。结果，螺旋钻杆2被紧密地夹住在夹紧臂33之间。当转筒31由驱动装置驱动而转动时，转筒31的转动则通过夹紧臂33被传递到螺旋钻杆2。尽管转筒31的转动通过夹紧臂33也传递到连接件20，但因如上所述的连接件20可借助于球轴承27而与螺旋钻杆2一起转动。因此，当使螺旋钻杆2转动时，它就能通过使可移动的机架4向下或向上移动而被推进到土质地基中或从地基中退出。

反之，当连接件20通过液压升降机36而向下进行移动时，可松开由夹紧臂33的垂直端34所夹紧的螺旋钻杆2。因此，由于不将转筒31的转动传递到螺旋钻杆2，因而无须转移螺旋钻杆2就能使可移动的机架4向上或向下移动。特别是在主夹紧装置30对螺旋钻杆2的夹住作用被解除之后，最好用可稳定的支承螺旋钻杆2的辅助夹紧装置40来夹住螺旋钻杆2。例如，辅助夹紧装置40由一对夹紧件41组成，每一夹紧件具有一偏心轴42。如由图4的箭头所示，在每一夹紧件41绕着偏心轴42转动时，闭合（逼近）夹紧件41之间的距离，螺旋钻杆2通过夹紧件41而被夹住。

如图5所示，螺旋钻杆2由一具有若干挖土部件的下杆11、一使下杆11达到土质地基中预定深度的上杆10和一在上杆10和下杆11之间连接的连接头12组成。下杆11是由一钻头（bit）13、一喷射流体的底喷嘴14、两对喷射固化液体的上下喷嘴（15和16）和一螺旋推进部17构成。如图5的箭头B所示，液体从底喷嘴14向下进行喷射，以便使螺旋钻杆2推入土质地基中更为容易。例如，可把稀释的水泥浆（cement milk）或水泥浆和膨润土等的混合溶液用作流体。在另一方面，作为固化液体，可采用水泥浆、或一主要组分是水泥浆或合成树脂溶液的混合溶液或诸如此类的溶液。固化液体自上喷嘴15以第一方向进行喷射。第一方向则是一由螺旋钻杆2的轴线和第一方向（线）之间的锐角α所限定的向下斜置的方向（图5所示）。固化液体也自下喷嘴16以第二方向进行喷射。第二方向是一由螺旋钻杆2的轴线和第二方向（线）之间的锐角β所限定的向下斜置的方向（图5所示）。由于角度α小于角度β，从上喷嘴15所喷射的固化液体同从下喷嘴16所喷射的固化液体在碰撞点P处相碰撞，从而产生一第三方向的固化液体的结合喷射流。此时，虽然少量的固化液体在碰撞点P作散射，但大部分固化液体的推进成为第三方向的结合喷射流。第三方向是一由螺旋钻杆2的轴线和第三方向（线）之间的锐角θ所限定的向下斜置的方向（图5所示）。第三方向可通过调节上喷嘴15或下喷嘴16的固化液体的喷射压力而加以变化。例如，当上喷嘴的固化液体的喷射压力较大时，角θ约等于角α。角θ的有效（可用）范围可用α＜θ＜β来表示。

使用图6的螺旋钻杆2A来替代上述螺旋钻杆2是可能的。固化液体则从螺旋钻杆2A的下喷嘴16以基本上水平方向进行喷射，此水平方向由与螺旋钻杆2A的轴线成直角R所限定。因此，从上喷嘴15A中所喷射的固化液体与从下喷嘴16中所喷射的固化液体在水平方向上的一点处碰撞。在碰撞后，固化液体的结合喷射流以向下斜置的方向推进。

此外，使用图7的螺旋钻杆2B来替代螺旋钻杆2也是可能的。固化液体从螺旋钻杆2B的下喷嘴16B以作为第二方向的向上斜置的方向进行喷射，该第二方向由螺旋钻杆2B的轴线和第二方向（线）之间的一钝角γ所限定。在这种情况下，就需要来自上喷嘴15B的固化液体喷射压力大于从下喷嘴16B中所喷射的固化液体喷射压力，以便使结合喷射流以向下斜置方向推进。为了改变喷射压力，固化液体分别通过在螺旋钻杆2B中所配置的一些供给管线（未表示）而供给予上和下喷嘴（15B和16B）是最好的。

通过利用以上所述的挖掘机1，按照本发明的下述方法就可在土质地基中形成一改进的地基（地下）柱51。也就是说，本方法包括一挖掘工序（图8A和8B所示），和一螺旋钻杆2的退出工序（图8C至8E所示）。在挖掘工序中，通过使螺旋钻杆2转动，在从底喷嘴14中喷射流体而不从上下喷嘴（15和16）中喷射固化液体的同时，由钻头13来挖掘土质地基以在此地基中形成一孔50，直到形成具有预定深度的孔50为止（图8B所示）。螺旋推进部17对在挖掘工序期间使被挖掘的土壤柔软地保留在孔50中是有益的。另外，因为通过螺旋推进部17把被挖掘土壤的一部分排出到孔50的外部，有可能防止了大量的流体从孔50中的溢流。

在退出工序中，不从底喷嘴14中喷射流体，而在使螺旋钻杆2转动和对着孔50周围的土壤从上下喷嘴15和16以向下斜置方向喷射固化液体的同时使螺旋钻杆2离开孔50的底部而退出，使象进行固化液体和土壤的原地搅拌和混合的方式一样破碎土壤而扩大孔50的直径，以便在土质地基中形成直径大于孔50的改进地基柱51（如图8E所示）。在退出工序中，由于固化液体的结合喷射流始终以向下斜置方向加以喷射的，甚至在挖掘孔50的进口周面上能精确和安全地延续退出工序而不会由于结合喷射流引起地基的隆起或把土壤吹到挖掘孔的外面。改进的地基柱51的直径基本上与固化液体的碰撞轨迹的直径相等。改进地基柱51的直径则可根据它的计划部位的地质特点通过调节固化液体的喷射压力来加以改变。

在从上下喷嘴15和16以斜置方向向下喷射固化液体的同时，使螺旋钻杆2转动时，固化液体的喷射轨迹分别具有第一和第二圆锥形（X和X′）的曲面（图9所示）。第一圆锥形X的底面（base）和第二圆锥形X′的底面相同。底面的半径等于固化液体的碰撞点P和螺旋钻杆2的轴线之间的距离。底面的轮廓线表面固化液体的碰撞轨迹。

如图10所示，例如在使螺旋钻杆2旋转和以斜置方向向下喷射固化液体的同时，使螺旋钻杆2从位置“A”退回到位置“C”时，第一三维（近似圆锥形）搅拌和混合区从X1移位到X3，同时第二三维（近似圆锥形）搅拌和混合区从X1′移位到X3′。另外，从上喷嘴15中所喷射的固化液体的第一搅拌和混合区与从下喷嘴16中所喷射的固化液体的第二搅拌和混合区以三维方式重叠。

另外，如果把螺旋钻杆2插入土质地基中，在挖掘工序期间螺旋钻杆2因钻头13和土质地基之间接触压力，而导致钻杆经常以倾斜方向插入的问题，因此，会在土质地基中形成一倾斜孔52。不过，即使由挖掘工序形成如图11所示的那样的倾斜孔52，也能通过本发明的退出工序形成一具有矫正垂直精度的改进式地基柱。也就是说，在使螺旋钻杆2旋转和喷射固化液体的同时，螺旋钻杆2通过由图11的箭头“T”所示的撤出力离开倾斜孔52而退出。因为通过上下喷嘴15和16中所喷射的固化液体而解除了接触压力且使倾斜孔52周围的土壤变软，所以螺旋钻杆2的一自动复位力按图11的箭头“M”的方向有效地起作用。结果，一旦退出工序开始，在倾斜孔中弹性形变的螺旋钻杆2就可回复到其原来的形状。接着，由于在保持螺旋钻杆2的原来形状的同时延续退出工序，可在土质基中垂直地形成与倾斜孔无关的改进的地基柱。图11的箭头“V”表示撤出力“T”的垂直分力。

为更有效地构成地基柱51，最好是螺旋钻杆2还包括一折叠式搅拌器60，如图12所示。折叠式搅拌器60能够选择性采用扩展形式或缩回形式而改变其在螺旋钻杆2轴线周围的外径。在本方法中，在挖掘工序期间折叠式搅拌器是以缩回形式保持的，（图13A和13B所示），而在退出工序期间为便于使已挖掘土壤和从上下喷嘴15和16中所喷射的固化液体的搅拌和混合，折叠搅拌器是以扩展形式保持的，（图13C和13D所示）。在图12的螺旋钻杆2中，尽管固化液体是从上下喷嘴15和16以斜置方向向下进行喷射的，但是如上所述的从上喷嘴15以斜置方向向下喷射固化液体和从下喷嘴16以基本上水平方向或斜置向上方向喷射固化液体是可能的。

如图14和15所示，折叠式搅拌器60是由一对搅拌翼61、顶和底凸缘（62和63）以及一鼓轮部64组成，每一顶和底凸缘基本上呈矩形，而鼓轮部具有象斜方柱的形状并位于顶和底凸缘（62和63）之间。一对销65从底凸缘62的对置拐角上延伸到顶凸缘63的相应拐角上。搅拌翼61的顶端66各自与销65啮合，以便每一搅拌翼61可绕销65枢轴转动而构成折叠式搅拌器60的扩展形式或缩回形式。为加强退出工序，最好是搅拌翼61的自由端设有一切割头67。当缩回形式的折叠式搅拌器60以如图14的箭头“R”所示的顺时针方向绕螺旋钻杆2的轴线进行转动时，搅拌翼61分别以逆时针方向绕销65枢轴转动，使之形成如图15所示的折叠式搅拌器60的扩展形式。反之，当扩展形式的折叠式搅拌器60以图15的箭头“L”所示的逆时针方向绕螺旋钻杆2的轴线进行转动时，搅拌翼61分别以顺时钟方向绕销65枢轴转动，以获得如图14所示的缩回形式。

另外，最好是螺旋钻杆2具有一替代上述折叠式搅拌器60的折叠式搅拌器60A，如图16至18所示。折叠式搅拌器60A包括一对折叠装置和各具有一作为螺旋钻杆2的中心通孔的顶和底盘（62A和63A）。每一折叠装置包括在其一端具有一绞接部64A的搅拌杆61A、一油压装置65A、一能使油压装置65A绕其枢轴转动的第一销66A和一能使搅拌杆61A绕其枢轴转动的第二销67A。一折叠装置的第一和第二销（66A和67A）各自与另一折叠装置的第一和第二销以螺旋钻杆2的轴线中心对称关系配置。一油压装置65A的延伸筒68A与搅拌杆61A的绞接部64A绞接，因此，当延伸筒68A通过油压装置65A加以退缩时，搅拌杆61A可按逆时针方向绕第二销67A枢轴转动，如图18的箭头L′所示以获得图16的折叠式搅拌器60A的扩展形式，相反地，当延伸筒68A通过油压装置65A加以扩张时，搅拌杆61A以顺时针方向绕第二销67A枢轴转动，如图18的箭头R′所示以得到图17的折叠式搅拌器60A的缩回形式。在图18中，搅拌杆61A的点划线表示折叠式搅拌器60A的缩回形式，而其实线表示折叠式搅拌器60A的扩展形式。

更进一步而言，最好螺旋钻杆2具有一替代上述折叠式搅拌器60的折叠式搅拌器60B，如图19和20所示。折叠式搅拌器60B的搅拌杆61B除了搅拌杆61B沿包含螺旋钻杆2的轴线的垂直平面作移动以外，可基本上按照与折叠式搅拌器60A的搅拌杆61A同样的方式加以扩展或缩回（图20所示）。在图20中，搅拌杆61B的点划线表示折叠式搅拌器60B的缩回形式，而其实线则表示折叠式搅拌器60B的扩展形式。

在本发明中，以上所述搅拌器（60、60A和60B）的任一种都可安装在下喷嘴16的下方的螺旋钻杆2上。从上下喷嘴（15和16）中所喷射的固化液体碰撞轨迹的直径“D1”是如此限定的，以使它稍大于扩展形式中的折叠式搅拌器的总长度“L1”，如图21所示。

另外，在主要是利用折叠式搅拌器破碎挖掘孔周围的土壤的情况下，存在着偶然引起折叠式搅拌器的损坏问题。不过，在本方法中，由于挖掘机周围的土壤基本上由从上下喷嘴中所喷射的固化液体加以破碎，因此使得有可能有效地实行退出工序而不会引起这样的折叠式搅拌器的损坏。

（第二实施例）

为了在土质地基中有效地建成一改进的地基墙，如图22所示，利用具有若干螺旋钻杆2C的挖掘机1C是较可取的，每一螺旋钻杆2C由一钻头13C、一喷射流体的底喷嘴14C、两对喷射固化液体的上下喷嘴（15C和16C）和一螺旋推进部17C组成。螺旋钻杆2C穿过系梁件70C，该系梁件可与螺旋钻杆2C一起被插入到土质地基中。系梁件70C可用于维持相邻螺旋钻杆2C之间的间距。当然，螺旋钻杆2C由系梁件70C的支承部72C可转动地加以支承。系梁件70C进一步包括一些向下喷射流体的辅助喷嘴71C，以使系梁件70C进入土质地基更为容易。标号73C表示一将流体供给辅助喷嘴71C的软管。钻头13C和螺旋钻杆2C的回转半径是如此确定的以使由螺旋钻杆所挖掘的孔不会与两相邻螺旋钻杆2C所挖掘的孔相互重叠，如图26B中所示的区域“S”。如图23所示，每一螺旋钻杆2C的上下喷嘴（15C和16C）与相邻的螺旋钻杆喷嘴是轴向地错开排列的，以防止在相邻螺旋钻杆2C之间的固定液体的相互碰撞。在图23中所画的诸箭头表示固化液体和流体的喷射方向。

采用另一螺旋钻杆2D来替代螺旋钻杆2C是有可能的，如图24所示。每一螺旋钻杆2D的上下喷嘴（15D和16D）相对于相邻的螺旋钻杆2D的喷嘴成角度地布置以防止相邻螺旋钻杆2D之间的固化液体的互相碰撞。在图24中，螺旋钻杆2D的上下喷嘴（15D和16D）的位置以与相邻螺旋钻杆2D的上下喷嘴彼此成直角地错位。

另外，采用另一螺旋钻杆2E是可允许的，如图25所示。螺旋钻杆2E的上下喷嘴（15E和16E）的位置如此确定的，以便导致相邻螺旋钻杆2E之间固化液体的撞击。

在以上所述螺旋钻杆（2C、2D和2E）中，从上下喷嘴以斜置方向向下喷射固化液体以产生斜置方向向下的固化液体的结合喷射流。如在第一实施例中所述，从上喷嘴以斜置向下方向喷射固化液体和从下喷嘴以基本上水平方向或斜置向上方向喷射固化液体而产生结合喷射流也是可能的。

举例来说，按照本发明的下列方法通过利用螺旋钻杆2E可在土质地基中形成一改进的地基墙51E。也就是说，此方法包括一如图26A和26B所示的挖掘工序，如图26C至26E所示的螺旋钻杆2E的退出工序，在挖掘工序中，通过从底喷嘴14E和辅助喷嘴71E中喷射流体而不从上下喷嘴（15E和16E）喷射固化液体的同时使螺旋钻杆2E旋转，由螺旋钻杆2E的钻头13E挖掘土质地基以在其中形成诸孔50E并直到形成具有预定深度的孔50E。每一孔50E不与相邻的孔相重叠而仅通过矩形孔53E与相邻的孔相连接，诸矩形孔则如图26B所示。是由辅助喷嘴所喷射的流体所挖出的。接着，在退出工序中，不从底喷嘴14E和辅助和喷嘴71E中喷射流体，而在使螺旋钻杆2E旋转和对着孔50E周围的土壤从上下喷嘴（15E和16E）中喷射固化液体的同时使螺旋钻杆2E离开孔50E而退出，以扩大孔的直径从而使每一改进的地基柱与相邻的地基柱部分地重叠，因此，形成如图26C和26D所示的改进的地基墙51E。这样形成的墙51E可被用来用作为地下水隔离墙、滑坡保护墙或土质地基中的基桩。如图26E中所示，在本实施例中，由于在退出工序期间从上下喷嘴（15E和16E）中所喷射的固化液体的结合喷射流始终是以斜置向下方向加以推进的，因此，甚至在孔50E的进口的周围可精确和安全地进行延续的退出工序而不会引起地基的隆起和由于结合喷射流把土壤吹到孔50E的外面。

举例来说，在使用挖掘机1E的情况下，在退出工序期间所获得的搅拌和混合区将在下面加以说明。如图27所示，当从其上下喷嘴（15E和16E）以斜置方向向下喷射固化液体的同时使图25的三根螺旋钻杆2E旋转时，此固化液体的轨迹具有第一圆锥形（X、Y和Z）的曲面和第二圆锥形（X′、Y′和Z′）的曲面，（图27所示）且相邻螺旋钻杆2E之间部分地互相重叠。在图27中，使每一螺旋钻杆2E以与相邻螺旋钻杆相反的方向旋转。在使螺旋钻杆2E旋转和喷射固化液体的同时把螺旋钻杆从位置“A”向上撤退到位置“C”时，提供三维搅拌和混合区的第一和第二圆锥形分别从X₁移动到X3、从X′1移动到X′3，从Y1移动到Y3，从Y′1移动到Y′3，从Z1移动到Z3和从Z′1移动到Z′3，（图28所示）。第一搅拌和混合区与第二搅拌和混合区以三维方式相互重叠。因此，在退出工序期间所挖掘的土壤与固化液体进行有效地搅拌和混合是有可能的。另外，利用具有折叠式搅拌器60G的螺旋钻杆2G来替代螺旋钻杆2C是最好的，（图29所示）。利用上述折叠式搅拌器（60、60A和60B）的任一种作为折叠式搅拌器60G是可允许的。当利用螺旋钻杆2G以便在土质地基中形成一改进的地基墙时，在挖掘机工序期间，使每一折叠式搅拌器60G保持在其缩回形式，（图30A所示），而在退出工序期间，使每一折叠式搅拌器60G保持其扩展形式，以使挖掘的土壤和固化液体的搅拌器混合较为容易，（图30C所示）。在挖掘工序中，折叠式搅拌器的回转半径不与相邻折叠式搅拌器的回转半径相重叠，（图30B所示）。在另一方面，在退出工序中，折叠式搅拌器60G的回转半径与相邻折叠搅拌器的回转半径部分地相重叠以形成一如图30D所示的改进的地基墙51G。在这种情况下，让螺旋钻杆2G转动不致于会引起相邻折叠式搅拌器60G之间的诸搅拌翼或杆的撞击。在图29中所画的诸箭头表示固化液体和流体的喷射方向。

在图27的挖掘机1G中，螺旋钻杆2G的上下喷嘴（15G和16G）是为造成相邻螺旋钻杆2G之间固化液体的撞击而配置的。不过，在图23或24的螺旋钻杆（2C和2D）上安装折叠式搅拌器（60、60A和60B）是可能的。

在螺旋钻杆（2C、2D或2G）中，固化液体是从上下喷嘴从斜置向下方向加以喷射的，但是，从上喷嘴以斜置向下方向喷射固化液体和从下喷嘴以基本上水平方向或斜置向上方向喷射固化液体以产生固化液体的结合喷射流也是可允许的。

在上述实施例中，从上下喷嘴喷射一种固化液体。不过，从上下喷嘴分别喷射两种固化液体是最好的。即，在从上下喷嘴之一中所喷射的第一固化液体与从另一喷嘴中所喷射的第二固化液体相撞击时，在这些固化液体之间会引起固化反应。例如，可把水玻璃用作第一固化液体，而把水泥浆、水泥浆和膨润土的混合物、水泥浆、膨润土和矿渣粉的混合物或诸如此类物质用作第二固化液体。特别是从上喷嘴中喷射一种粘度比另一种要高的固化液体是最可取的。

为了改变固化液体的喷射角度，一具有所需喷嘴的可拆卸地安装到螺旋钻杆上的喷嘴板是最好的。例如，如图31和32所示，一对喷嘴板90是由一上喷嘴15和四个螺纹孔91所组成的。喷嘴板90可利用螺栓92装配到螺旋钻杆2上，因此一个喷嘴板90的上喷嘴15与另一喷嘴板的上喷嘴在圆周上以180度相互隔开。

为改善本发明的改进的地基柱或墙的强度，把含有加强纤维的固化流体喷射入土质地基中是较合适的。纤维可从钢纤维、合成树脂及其混合物中加以选取。例如，加强纤维的长度和直径分别是从3至6厘米和0.3至1.5毫米中进行挑选的。

Claims (16)

1、一种利用至少具有一转杆的挖掘机在土质地基中形成改进地基的方法，所述方法的步骤包括：

把所述转杆插入土质地基中，通过所述转杆旋转以在其中形成一孔并直到所挖掘的孔达到预定的深度；

在使所述转杆转动和对着所述孔周围的土壤从至少一对所述转杆的上下喷嘴中喷射固化液体的同时，使所述转杆离开所述孔的底部，以便象实行对所述固化液体和土壤的原位混合和搅拌一样破碎土壤而扩大所述孔的直径，由此形成直径比所述孔大的改进地基；

其特征在于所述上下喷嘴设置在所述转杆上，因此，从所述上喷嘴中以斜置向下方向所喷射的所述固化液体与从所述下喷嘴中所喷射的所述固化液体相撞击，击以产生斜置向下方向的固化液体的结合喷射流。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于从所述下喷嘴以斜置向下方向喷射固化液体。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于从所述下喷嘴以基本上水平方向喷射固化液体。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用不同的喷射压力从上下喷嘴喷射固化液体。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于从所述上喷嘴所喷射的固化液体的喷射压力大于从下喷嘴所喷射的固化液体的喷射压力。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于从所述下喷嘴以斜置向上方向喷射固化液体。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于从上下喷嘴分别喷射两种固化液体，以便在所述两种固化液体彼此相撞击后在其间产生固化反应。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于一可扩展的搅拌器安置在所述转杆上。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述可扩展的搅拌器安置在从所述上下喷嘴中所喷射的固化液体的撞击点的下方。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述可扩展的搅拌器能选择地采用扩展形式和缩回形式，以改变在所述转杆的轴线周围的所述可扩展搅拌器的外径。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于在所述插入工序期间使所述可扩展搅拌器保持所述缩回形式，在所述退出工序期间使所述可扩展搅拌器保持所述扩展形式。

12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述上下喷嘴各自安装在喷嘴板上，此喷嘴板则可拆卸地装配到转杆上。

13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述挖掘机具有若干所述转杆。

14、根据权利要求14所述的方法，其特征在于进行所述退出工序，以使从每一所述转杆中所喷射的所述固化液体与从相邻的转杆中所喷射的固化液体相撞击。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于进行所述退出工序而不使每一所述转杆中所喷射的所述固化液体与从相邻的转杆中所喷射的固化液体相撞击。

16、一种至少具有一用作在土质地基中形成改进地基的转杆的挖掘机，所述方法的步骤包括：

把所述转杆插入土质地基中，通过所述转杆转动以在其中形成一孔并直到所挖掘的孔达到预定的深度;

在使所述转杆转动和对着所述孔周围的土壤从所述转杆中喷射固化液体的同时，使所述转杆离开所述孔的底部，以便象实行对所述固化液体和土壤的原位混合和搅拌一样破碎土壤而扩大所述孔的直径，由此形成直径比孔大的改进地基;

其特征在于所述转杆包括：

挖掘土质地基的装置以加强所述插入工序;

在所述退出工序期间至少有一对喷射固化液体的上下喷嘴，所述上喷嘴能够以斜置向下方向喷射所述固化液体，因而通过从所述上下喷嘴中所喷射的固化液体的撞击以产生斜置向下方向的所述固化液体的结合喷射流。

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