CN111719552B - 一种水泥搅拌桩设备施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程施工领域，公开了一种水泥搅拌桩设备施工方法，包括：设定动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比中的至少一个为变量；在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节。本发明提供的一种水泥搅拌桩设备施工方法，在现有水泥搅拌桩设备的基础上，对动力头进行改进，增强钻杆的钢度以及对送浆装置进行智能化联动控制，使得施工中动力头变速箱电机转速、送浆量以及浆液的水灰比更加适应实际施工工况，从而可提高1‑2倍的施工效率，且有利于提高水泥利用率，降低水泥的浪费以节约水泥用量和节约一倍的用工量。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工领域，特别是涉及一种水泥搅拌桩设备施工方法。
背景技术
水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、抗渗性能优良和一定强度的复合地基及地下止水帷幕。
随着基础设施建设全面展开，地下空间开发和地铁建设项目越来越多，基坑开挖深度也越来越深，所以采用水泥土搅拌桩、墙作为基坑的止水帷幕设计也越来越普遍。常规的水泥搅拌桩施工机械和施工方法效率较低，水泥浪费量较大，成桩质量差，止水效果不佳等。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种水泥搅拌桩设备施工方法，用于解决或部分解决常规的水泥搅拌桩施工机械和施工方法效率较低，水泥浪费量大、成桩质量差、用工成本高、止水效果差的问题。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水泥搅拌桩设备施工方法，其中水泥搅拌桩设备包括钻杆、动力头和送浆装置，包括：设定动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比中的至少一个为变量；在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节。
在上述方案的基础上，动力头电机采用变频电机；在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速进行无极调速。
在上述方案的基础上，增强钻杆的结构强度，相应提高动力头变速箱电机所能达到的最优转速。
在上述方案的基础上，根据动力头变速箱电机的转速快慢，对送浆装置的送浆量进行自动控制调节。
在上述方案的基础上，根据土层的粘度与硬度，调节送浆装置输送的浆液的水灰比。
在上述方案的基础上，对钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量进行不同比例的分配，且使得钻杆在下钻过程中的水泥用量小于钻杆在提升过程中的水泥用量。
在上述方案的基础上，根据钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量分配，确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比。
在上述方案的基础上，根据试桩情况，确定水泥桩成桩总水泥用量；根据总水泥用量，分别确定钻杆下钻过程和提升过程的水泥用量；根据钻杆下钻过程和提升过程的水泥用量，分别确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比。
在上述方案的基础上，钻杆下钻过程的水泥用量小于等于总水泥用量的三分之一；钻杆提升过程的水泥用量大于等于总水泥用量的三分之二。
在上述方案的基础上，钻杆下钻过程中浆液的水灰比为2-3:1；钻杆提升过程中浆液的水灰比为1.1-1.2:1，确保成桩质量和止水效果。
（三）有益效果
本发明提供的一种水泥搅拌桩设备施工方法，在现有水泥搅拌桩设备的基础上，对动力头变速箱改进，增强钻杆钢度以及送浆装置进行智能化联动控制，设置动力头变速箱电机转速、送浆装置向钻杆输送的送浆量以及浆液的水灰比均可选择性的根据实际施工工况进行灵活改变调节，使得施工中动力头变速箱电机转速、送浆量以及浆液的水灰比更加适应实际施工工况，从而可大幅提高施工效率，且有利于提高水泥利用率，降低水泥的浪费以节约水泥用量及节约用工成本，提高工程质量和止水效果。
附图说明
图1为本发明实施例的一种水泥搅拌桩设备施工方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1，本发明实施例提供一种水泥搅拌桩设备施工方法，其中水泥搅拌桩设备包括钻杆、动力头变速箱和送浆装置。该水泥搅拌桩设备施工方法包括：设定动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比中的至少一个为变量；在施工过程中，对动力头电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节。
本实施例提供的一种水泥搅拌桩设备施工方法，在现有水泥搅拌桩设备的基础上，对动力头变速箱改进，增强钻杆钢度以及送浆装置进行智能化联动控制，设置动力头变速箱电机转速、送浆装置向钻杆输送的送浆量以及浆液的水灰比均可选择性的根据实际施工工况进行灵活改变调节，使得施工中动力头变速箱电机转速、送浆装置向钻杆输送的送浆量以及浆液的水灰比更加适应实际施工工况，从而可提高施工效率，且有利于提高水泥利用率，降低水泥的浪费以节约水泥用量，节约用工成本，大幅提高成桩质量和止水效果。
且该施工方法可利用控制系统对施工过程的各个参数进行自动智能联动控制调节，相比现有人工控制，可自动提高控制调节的灵活性和准确性，有利于提高施工质量。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例中水泥搅拌桩设备施工方法具体包括：动力头变速箱电机采用变频电机；在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速进行无极调速。采用变频电机，可根据实际施工工况灵活调整电机运行频率，相比现有保持固定高频率运行，有利于降低电能消耗，起到节能效果。另外，动力头施工时，对电机采用无极调速，有利于减少瞬间启动电流压差。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例中水泥搅拌桩设备施工方法具体包括：增强钻杆的结构强度，相应提高动力头变速箱电机所能达到的最优转速。即施工过程中，可整体提高动力头变速箱电机转速，即提高钻杆转速，有利于提高成桩速度，且搅拌土体颗粒更小、更均匀。相应需要增强钻杆的结构强度以适应更高的转速，钻杆的结构强度应保证钻杆在高速运转下的安全、耐用、可靠。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例中在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节具体包括：根据动力头变速箱电机的转速快慢，对送浆装置的送浆量进行自动控制调节。
具体的，动力头变速箱电机的转速越快，送浆装置的送浆量越大。动力头变速箱电机的转速越慢，送浆装置的送浆量越小。动力头变速箱电机的转速越快，说明钻杆的钻进、提升越快，相应可提高送浆量。动力头电机的转速越慢，说明钻杆的钻进、提升越慢，相应可减少送浆量。送浆量根据转速快慢自动调节，有利于提高浆量的均匀性，确保工程质量。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例中在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节具体包括：根据土层的粘度与硬度，调节送浆装置输送的浆液的水灰比。具体的，施工土层的粘度与硬度越大，浆液中水泥所占比例越小；施工土层的粘度与硬度越小，浆液中水泥所占比例越大。
施工土层的粘度与硬度大小影响钻杆的钻进与提升速度；土层越粘越硬，钻杆的钻进、提升速度会越低，不可避免会有过多的浆液排出成为废浆，可降低浆液中水泥的占比，从而可避免浪费水泥变成废浆排放。土层越软，钻杆的移动速度会越高，排出的废浆会越少，可提高浆液中水泥的占比，使得较多的水泥有效的用于成桩，有利于提高水泥利用率，提高成桩强度且节约水泥耗量，确保止水效果。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例中在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节具体包括：对钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量进行不同比例的分配，且使得钻杆在下钻过程中的水泥用量小于钻杆在提升过程中的水泥用量。
水泥搅拌桩的施工过程包括钻杆下降下钻的过程以及钻杆上升提升的过程。本实施例考虑到钻杆下钻过程和提升过程中钻杆所受到的阻力不同，在下钻过程中，钻杆受到的阻力较大，会有较多的浆液溢出形成废浆，而提升过程中溢出的浆液较少。进而提出改变现有平均分配水泥量的施工方式，可在下钻过程中采用较少的水泥量，而在提升过程中采用较多的水泥量，从而可实现水泥量在下钻过程和提升过程的合理分配，有利于提高水泥利用率，降低水泥的浪费，从而降低水泥耗量，且有利于提高成桩质量和止水效果。
在上述实施例的基础上，进一步地，对钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量进行不同比例的分配，且使得钻杆在下钻过程中的水泥用量小于钻杆在提升过程中的水泥用量进一步包括：根据钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量分配，确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比。
可先对水泥用量在下钻过程和提升过程进行分配，确定下钻过程和提升过程中分别的水泥用量，然后根据下钻过程和提升过程的水泥用量确定各个过程中浆液的水灰比。
即可设定下钻过程和提升过程采用不同的浆液水灰比，且使得下钻过程浆液中水泥的占比小于提升过程浆液中水泥的占比。从而实现下钻过程中的水泥用量小于提升过程中的水泥用量。
在上述实施例的基础上，进一步地，确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比具体包括：根据试桩情况，确定水泥桩成桩总水泥用量；根据总水泥用量，分别确定钻杆下钻过程和提升过程的水泥用量；根据钻杆下钻过程和提升过程的水泥用量，分别确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比。
可通过试桩，获得成桩所需的总水泥用量。然后可按照预设比例对下钻过程和提升过程的水泥用量进行划分，确定下钻过程的水泥用量以及提升过程的水泥用量。然后根据下钻过程的水泥用量以及下钻过程所需的浆液总量（可通过试桩获得）获得下钻过程的浆液水灰比。同样获得提升过程的浆液水灰比。
在上述实施例的基础上，进一步地，对钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量进行不同比例的分配，且使得钻杆在下钻过程中的水泥用量小于钻杆在提升过程中的水泥用量具体包括：钻杆下钻过程的水泥用量小于等于总水泥用量的三分之一；钻杆提升过程的水泥用量大于等于总水泥用量的三分之二，确保成桩质量和止水效果。
在上述实施例的基础上，进一步地，钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比具体包括：钻杆下钻过程中浆液的水灰比为2-3:1（水泥为1，水为2-3）；钻杆提升过程中浆液的水灰比为1.1-1.2:1（水泥为1，水为1.1-1.2）。
在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例针对现有常规的水泥搅拌桩施工机械和施工方法很难保证止水帷幕的设计要求，基坑漏水造成坍塌的事故也不在少数的现状，提供一种快速高效智能化三轴水泥搅拌桩施工设备与施工技术。
该快速高效智能化三轴水泥搅拌桩施工设备采用132KW变频电机，功率提升46.7%，节能50%。钻杆采用特殊结构工艺和高强钢管制作，保证钻杆在高速运转下安全、耐用、可靠。动力头施工时，可以0-60F/min范围内无极调速，减少瞬间起动电流压差。常规三轴由每分钟转速16-19转，现快速高效智能化三轴每分钟50转，比常规三轴转速快2.5倍，成桩速度更快，搅拌土体颗粒更小、更均匀。
采用智能化浆液前后台联动送浆；确保送浆量根据转速快、慢，自动调节供浆量，确保浆量均匀、直观，自动电脑控制，并自动记录供浆量。彻底改变常规三轴1.5:1水灰比浆液配制，根据不同土层配制浆液，尤其在粘土层和较硬的土层情况下，下钻搅拌时水灰比根据试桩情况调整至2-3:1配制，尽量减少水泥用量，避免浪费水泥变成废浆排放。
采用下搅稀水泥浆成桩孔，浓水泥浆底部置换提升工艺；确保成孔水泥用量不超过该幅桩实际用量的三分之一，其余三分之二水泥用在提升时的浓水泥浆液，一般提升浆液水灰比控制在1.1-1.2:1（水泥1，水1.1-1.2）。
该快速高效智能化三轴水泥搅拌桩，在原有常规三轴设备的基础上，对动力头变速箱改进，增强钻杆钢度、主机与后台智能化联动，进行了创新的改进，施工工艺、浆液配制、流量控制根据土层的变化，进行了革命性的创新，实践证明，该设备与施工方法比原三轴设备与施工方法比较，动力头功率加大，用电量减少，转速增快搅拌效果更均匀，智能化浆液控制使水泥土强度更高、渗透系数更好、更有保障，提高工效1-2倍。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种水泥搅拌桩设备施工方法，其中水泥搅拌桩设备包括钻杆、动力头变速箱和送浆装置，其特征在于，包括：
设定动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比中的至少一个为变量；
在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速、送浆装置的送浆量以及送浆装置输送的浆液的水灰比进行智能化联动控制调节；
对钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量进行不同比例的分配，且使得钻杆在下钻过程中的水泥用量小于钻杆在提升过程中的水泥用量；
其中，动力头变速箱电机采用变频电机；在施工过程中，对动力头变速箱电机的转速进行无极调速；
其中，增强钻杆的结构强度，相应提高动力头变速箱电机所能达到的最优转速；
其中，根据动力头变速箱电机的转速快慢，对送浆装置的送浆量进行自动控制调节；
其中，根据土层的粘度与硬度，调节送浆装置输送的浆液的水灰比；
其中，根据钻杆在下钻过程和提升过程中的水泥用量分配，确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比；
其中，根据试桩情况，确定水泥桩成桩总水泥用量；
其中，根据总水泥用量，分别确定钻杆下钻过程和提升过程的水泥用量；
其中，根据钻杆下钻过程和提升过程的水泥用量，分别确定钻杆下钻过程的浆液水灰比以及钻杆提升过程的浆液水灰比。
2.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩设备施工方法，其特征在于，钻杆下钻过程的水泥用量小于等于总水泥用量的三分之一；
钻杆提升过程的水泥用量大于等于总水泥用量的三分之二。
3.根据权利要求1所述的水泥搅拌桩设备施工方法，其特征在于，钻杆下钻过程中浆液的水灰比为2-3:1；钻杆提升过程中浆液的水灰比为1.1-1.2:1，确保成桩质量和止水效果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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