CN113931659A - 一种采空区深成桩成桩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种采空区深成桩成桩装置，能对采空区地层进行加固补强，达到采空区工程建设地层所应满足的承载力、强度及稳定要求；该成桩装置可以缩短工期，减少造价，而且对地表环境影响较小，其解决的技术方案是，包括承载车，其特征在于，承载车上固定连接有竖向布置的导轨，导轨上滑动连接有钻探杆，钻探杆为中空结构，钻探杆上端连接供料管一端，供料管另一端连接压力供料器，钻探杆下端可拆卸连接有钻探头，钻探头前后两侧面上分别开设有对称布置的出料孔，钻探头下端固定连接有钻探齿。
Description
技术领域
本发明涉及一种采空区稳固装置，特别是一种采空区深成桩成桩装置。
背景技术
采空区成桩技术一直是困扰人们技术难题，若在采空区上面直接兴建工程难免会导致采空区的安全问题，而在采空区塌陷问题的处理上往往伴随着许多问题，开采后地层原有应力场受到破坏，地层内由此产生裂缝、裂隙、还有上覆地层的冒落而形成的空隙，这样给后继的工程建设带来很大的难度。若完全采用混凝土来填补将浪费大量材料，同时还延误工期，所以需要一种能快速填补地层中的空隙、裂缝及孔隙，并节省材料的加固装置。在进行填补的过程中还需要根据地层的深度及地层特性调节相应的注浆压力，同时在进行注浆过程中需要相对采空区底部进行注浆，此时需要较小的压力和较粗的砂浆，使得砂浆在冒落带形成锥形放大的承载形状，然后逐层向上进行注浆。每层的注浆的压力根据各层的裂隙发育程度进行确定，裂隙越小注浆的浆液粒度越细。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种采空区深成桩成桩装置，对采空区地层进行加固，使地层的承载力、形变满足拟建构筑物工程及使用要求，此装置较常规的处置缩短工期，同时对周围环境影响较小。
其解决的技术方案是，包括承载车，其特征在于，承载车上固定连接有竖向布置的导轨，导轨上滑动连接有钻探杆，钻探杆为中空结构，钻探杆上端连接供料管一端，供料管另一端连接压力供料器，钻探杆下端可拆卸连接有钻探头，钻探头前后两侧面上分别开设有对称布置的出料孔，钻探头下端固定连接有钻探齿。
作为优选，所述钻探头上端与钻探杆之间可拆卸连接，钻探头前后两端分别固定连接有环形保护片，各个环形保护片内分别开设有出料孔，各个出料孔分别联通到钻探杆内部，钻探头下端固定连接有多个钻探齿，各个钻探齿沿钻探头均匀间隔布置。
作为优选，所述钻探头下端为中空结构，钻探齿与出料孔之间开设有对称布置的导向槽，导向槽联通到钻探头下端的中空结构内。
作为优选，所述钻探齿伸出钻探头长度大于环形保护片伸出钻探头长度。
作为优选，所述压力供料器包括储料罐，储料罐下端连接出料通道，出料通道伸出端朝向斜上方伸出，储料罐下端与出料通道之间经出料电机连接，出料通道伸出端固定连接有出料软管，出料软管下方设有拌料装置，拌料装置出料口连接加压装置，物料在加压后输送到钻探杆上端。
作为优选，所述拌料装置中设有搅拌叶片，始终保持搅拌器内的物料处于均匀混合状态。
作为优选，所述储料罐内储存有多种不同的物料，且按照设定比例将相应的物料输送到拌料装置内。
本发明有益效果是：
1.对地面破坏程度小，施工工作周期短，同时对地面平整度无要求；
2.与传统施工相比，工作简单，仅需要少量工人操控，使用工人较少；
3.高度自动化，仅需要将指定材料放置在储料罐内，在使用时自动搅拌，自动送料；
4.仅需要将机器开到指定地点，然后将钻探头伸入到地面，然后将搅拌好的材料送入即可。
5.注浆为多层结构且各个结构层之间的浆液浓度不同，避免了浆液浪费。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为本发明主视图局部放大图。
图3为本发明主视图第二视角。
图4为本发明主视图第二视角局部放大图。
图5为本发明主视图中钻探头结构示意图。
图6为本发明主视图第二视角中钻探头结构示意图。
附图标记
1. 承载车，2. 导轨，3. 钻探杆，4. 钻探头，5. 出料孔，6. 钻探齿，7. 环形保护片，8. 导向槽，9. 储料罐，10. 出料通道，11. 出料软管，12. 拌料装置。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本发明的具体实施方式做出进一步详细说明。
该实施例在使用时，先将需要的物料在压力供料器内准备好，经由压力供料器内的各个部件协同工作，先将需要的各种物料存储在储料器内，储料器将各种物料在使用时将设定比例的物料输送到拌料装置12内，在拌料装置12内对各种物料进行均匀混合，混合好的物料需要满足以下条件，能够在地下空间内进行凝固，在凝固后能达到需要的强度，在无氧环境下能够进行凝固，然后将混合好的物料放在拌料装置12内等到使用，同时驱动承载车1达到指定地点，驱动承载车1上端的导轨2并调整姿态为竖向，将钻探杆3竖向滑动连接在导轨2上并随着导轨2保持竖直状态，调整钻探杆3位置，使得钻探杆3下端的钻探头4位置与设定位置重合，然后将高压水管暂时连接在中空钻探杆3的上端并联通，在开始钻探前先对高压水管进行供水，然后控制钻探杆3在转动过程中向下运动，在钻探杆3向下运动过程中控制高压高压水管保持供水，位于中空的钻探杆3内的高度液体会从出料孔5向外进行喷射，利用水的高压使得地面在钻探过程中被高压切割为螺旋形松软土层，一部分水流会进入到地面内，同时由于高压状态，会通过地面内的空隙向外扩散，使得地面内形成大量空隙脉络，而喷射出的多余的水流会从钻探杆3侧面与地面接触部位流动到地面上，在钻探头4转动过程中持续向下匀速运送，会使得从出料孔5喷出的高压水将相应的地面内切割为螺旋形松软地带，螺旋形松软地带深度由钻探头4向下运动的深度决定，然后到达设定深度后停止输送高压水，然后降低钻探杆3转速的同时将钻探杆3从地面内取出，在取出过程中为了防止钻探的空洞形成负压，导致钻探杆3取出困难的现象，此时应将供料管内继续供应低压水，在将钻探杆3取出后停止继续供应，然后将钻探杆3上端连接压力供料器，压力供料器将物料加压后输送到钻探杆3上端并从钻探头4上的出料孔5内向外喷射，然后驱动钻探杆3在转动过程中向下运动，保证在钻探过程中始终有物料从出料孔5内进行高压喷出，在将物料高压喷出的过程中物料会进入到水流高压冲出的缝隙处并将地面内的缝隙进行填补，然后在将缝隙填补过程中通过物料将缝隙填满，然后在钻探头4向下运动过程中，钻探头4喷出的高压物料形成螺旋形圆柱体，而物料组成的螺旋形圆柱体密度由钻探头4下降时的转动速度决定，钻探头4在以相同的速度向下运动时转动速度越快形成的螺旋形圆柱体密度越高，反之，螺旋形圆柱体的密度相对降低，根据地面所需的强度不同来选择适当的转速，直到将钻探头4向下伸出到设定位置后停止，在完成填补后将钻探杆3取出并进行下一个需要填补的地点采用同样的方式来进行填补。
在进行填补过程中钻探杆3始终保持转动，钻探头4上的环形保护片7起到对出料孔5的防堵塞作用，在钻探头4转动过程中会通过环形保护片7将出料口外的土壤进行推动，然后在钻探齿6进行转动过程中防止土壤堵塞出料孔5，防止钻探杆3无法拔出，同时环形保护片7向外伸出钻探杆3的直径小于钻探齿6，这样环形保护片7相互作用的土壤为已经经过钻探齿6进行松土后的土壤，这样能有效防止土壤对环形保护片7的损坏。
钻探头4在进行向下钻探过程中，钻探齿6会将下方的土壤切割为环形，而位于钻探齿6中部的土壤会在压力作用下从到导向槽8内向外挤压，而在土壤被挤压过程中被高压水流渗透并变为流体，这样使得钻探杆3钻探部位的土壤不是直接挤压到周围从而生成钻探孔，而是将钻探部位的土壤切割并在压力与高压水流的作用下变为流体，并从钻探杆3侧面的缝隙处流到地面上，能防止钻探杆3周围的土壤被挤压从而变硬，防止在高压水流对土壤进行冲击时造成额外阻力，影响渗透效果。
储料罐9内的物料从上端进行添加，通过在储料罐9下端连接的出料软管11将物料输送到拌料装置12内，拌料装置12将物料进行搅拌并保持，使得在使用时物料的供应始终保持充足，而搅拌过程中各种添加材料均按照相应比例添加，并在混合均匀后才能进行输出，在进行新一部添加物料时暂停供料，而在钻探过程中需要先检查物料是否充足，只有在满足当前成桩的基础上才能进行成桩，不允许成桩过程中途暂停，所以在成桩时需要先检查当前物料是否能支持本次使用，如若材料不够需要等比例添加各种材料并在混合均匀后才能使用。
在进行填补的过程中还需要根据填埋层的深度来适当的调节不同的注浆压力，同时在进行注浆过程中需要相对采空区底部进行注浆，此时需要较小的压力和较粗的砂浆，使得砂浆在采空区形成锥形堆积层，较大的粒度能保证尽量少的浪费材料，因为最下层的采空区多为空隙结构，此处填料时不能进行填满，此时应用小压力注浆，浆液中粒度较大的情况下流动性会降低，这样会很快的形成锥形堆，方便堵住注浆口，而越往上层需要的压力会逐渐增大，同时为了保证支撑力，越上层注入的浆液中水泥的比例越高，浆液粒度越细，这样能保证很好的支撑力的前提下尽量降低成本，在堵住注浆孔后逐层向上进行移动的过程中进行注浆，越上层的注浆的压力越高，同时注浆的浆液粒度越细，此过程不能反向，最下层注浆层不能使用较细的粒度的砂浆的原因为，粒度越细的砂浆在凝结后支撑力越高，但是想要形成锥形堆来堵住注浆口则需要更多的砂浆，同时越细的砂浆流动性越好，这样会导致即使将下方采空区空洞填补大部分体积时依旧不能堵住注浆孔，这样会导致浆液的浪费，同时流动性好的砂浆位于最底层时在对上层进行注浆时，产生的震动可能导致流动性好的砂浆向下流动，从而产生断层，这样会导致支撑力下降，所以需要下层的粒度大而越向上的粒度越细。
Claims (7)
1.一种采空区深成桩成桩装置，包括承载车（1），其特征在于，承载车（1）上固定连接有竖向布置的导轨（2），导轨（2）上滑动连接有钻探杆（3），钻探杆（3）为中空结构，钻探杆（3）上端连接供料管一端，供料管另一端连接压力供料器，钻探杆（3）下端可拆卸连接有钻探头（4），钻探头（4）前后两侧面上分别开设有对称布置的出料孔（5），钻探头（4）下端固定连接有钻探齿（6）。
2.根据权利要求1所述一种采空区深成桩成桩装置，其特征在于，所述钻探头上端与钻探杆（3）之间可拆卸连接，钻探头（4）前后两端分别固定连接有环形保护片（7），各个环形保护片（7）内分别开设有出料孔（5），各个出料孔（5）分别连通到钻探杆（3）内部，钻探头（4）下端固定连接有多个钻探齿（6），各个钻探齿（6）沿钻探头（4）均匀间隔布置。
3.根据权利要求2所述一种采空区深成桩成桩装置，其特征在于，所述钻探头（4）下端为中空结构，钻探齿（6）与出料孔（5）之间开设有对称布置的导向槽（8），导向槽（8）联通到钻探头（4）下端的中空结构内。
4.根据权利要求3所述一种采空区深成桩成桩装置，其特征在于，所述钻探齿（6）伸出钻探头（4）长度大于环形保护片（7）伸出钻探头（4）长度。
5.根据权利要求1所述一种采空区深成桩成桩装置，其特征在于，所述压力供料器包括储料罐（9），储料罐（9）下端连接出料通道（10），出料通道（10）伸出端朝向斜上方伸出，储料罐（9）下端与出料通道（10）之间经出料电机连接，出料通道（10）伸出端固定连接有出料软管（11），出料软管（11）下方设有拌料装置（12），拌料装置（12）出料口连接加压装置，物料在加压后输送到钻探杆（3）上端。
6.根据权利要求5所述一种采空区深成桩成桩装置，其特征在于，所述拌料装置（12）中设有搅拌叶片，始终保持搅拌器内的物料处于均匀混合状态。
7.根据权利要求5所述一种采空区深成桩成桩装置，其特征在于，所述储料罐（9）内储存有多种不同的物料，且按照设定比例将相应的物料输送到拌料装置（12）内。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 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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