CN114319332B - 加固地基用高压旋喷桩装置及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种加固地基用高压旋喷桩装置及施工工艺，其包括旋喷钻机本体，所述旋喷钻机本体设置有钻杆和水平的钻机平台，所述钻杆贯穿于所述钻机平台设置，所述旋喷钻机本体驱动所述钻杆对地面打孔，所述钻机平台上设置有测量机构，所述测量机构包括测量座、测量头和报警组件，所述测量头的底端与所述测量座之间球铰接，所述报警组件安装在所述测量座和所述测量头之间，所述钻杆插接于所述测量头内，并贯穿所述测量头和所述测量座，当所述测量头偏斜角度过大时，触发所述报警组件进行报警。本申请具有监测钻杆发生偏斜，并对钻杆进行纠偏的效果。

Description

加固地基用高压旋喷桩装置及施工工艺

技术领域

本发明涉及旋喷桩技术领域，尤其是涉及一种加固地基用高压旋喷桩装置及施工工艺。

背景技术

高压旋喷桩是将水泥以高压的形式从旋转的喷嘴中喷出，高压水泥流对土体起到切割作用，然后水泥浆液与土体混合，随着旋转喷嘴不断向上提升并最终形成连续的水泥桩体；高压旋喷桩适用于淤泥、淤泥质土、黄土等地基。

在旋喷桩施工过程中，首先将钻杆打入地下进行引孔操作，然后将喷管插入孔中，并向喷管中通入高压水泥浆液，同时喷管边旋转边提升，从而完成旋喷桩的施工。

针对上述中的相关技术，发明人发现存在有以下缺陷：由于土中含有硬石或土质软硬不一致，在钻孔过程中会造成钻杆发生偏斜，所以通常每当钻杆钻进一定距离时操作员会测量一次钻杆的垂直度，以防钻孔中发生偏斜的现象，由于经常需要操作员停机测量，从而影响施工的效率 。

发明内容

为了改善因检测钻杆是否偏斜影响施工效率的问题，本申请提供一种加固地基用高压旋喷桩装置。

本申请提供的一种加固地基用高压旋喷桩装置采用如下的技术方案：

一种加固地基用高压旋喷桩装置，包括旋喷钻机本体，所述旋喷钻机本体设置有钻杆和水平的钻机平台，所述钻杆贯穿于所述钻机平台设置，所述旋喷钻机本体驱动所述钻杆对地面打孔，所述钻机平台上设置有测量机构，所述测量机构包括测量座、测量头和报警组件，所述测量头的底端与所述测量座之间球铰接，所述报警组件安装在所述测量座和所述测量头之间，所述钻杆插接于所述测量头内，并贯穿所述测量头和所述测量座，当所述测量头偏斜角度过大时，触发所述报警组件进行报警。

通过采用上述技术方案，在钻机平台上安装测量机构，可以实现对钻杆倾斜程度的检测，首先将钻杆插入测量头内，钻杆在下行钻孔过程中如果发生倾斜，此时钻杆会带动测量头一同发生倾斜，当钻杆的倾斜程度超出许定范围时，会触发报警组件报警，此时操作员可以及时停机，并进行调整，由于该过程中操作员无需手动检测钻杆的垂直度，所以不仅有利于节省操作员的体力，降低劳动强度，同时操作员无需经常停机进行检测，从而有利于提高施工的效率。

可选的，所述报警组件包括主触头、辅触头、控制器和报警器，所述辅触头安装在所述测量座上，且位于所述钻杆的周侧，所述主触头位于所述钻杆的周侧且安装在所述测量头上，所述主触头的内壁与所述钻杆贴靠，当所述主触头和所述辅触头贴合时，所述控制器接受到信号并控制所述报警器报警。

通过采用上述技术方案，主触头安装在测量头上，辅触头安装在测量座上，当测量头转动时带动主触头一起移动，然后主触头与辅触头接触时控制器控制报警器发出信号。

可选的，所述辅触头由多个触板构成，多个所述触板均布在所述钻杆周侧，所述触板为弹性的簧片。

通过采用上述技术方案，由于辅触头具有弹性，当主触头和辅触头接触时，辅触头可以发生形变，从而可以起到一定缓冲的作用，使得主触头和辅触头之间不产生刚性接触，对主触头和辅触头起到保护作用。

可选的，所述钻机平台上设置有纠偏组件，所述纠偏组件包括纠偏块和驱动部件，所述纠偏块为多个，多个所述纠偏块均匀围在所述钻杆周侧，所述驱动部件安装在所述纠偏块和所述钻机平台之间，且所述纠偏块在所述驱动部件作用下靠近所述钻杆。

通过采用上述技术方案，通过在钻机平台上设置纠偏组件可以对钻杆进行校正纠偏，操作员可以将纠偏块抵接于钻杆的表面，当钻杆下行时纠偏块起到导向作用，从而对钻杆起到纠偏作用。

可选的，所述驱动部件包括多个电机、多个丝杆和多个滑动板，所述电机安装在所述钻机平台上，多个所述丝杆和多个所述滑动板均匀布设在所述钻杆的周侧，每个所述滑动板上分别安装有一个所述纠偏块，所述丝杆与所述滑动板之间螺纹连接，所述滑动板和所述钻机平台之间滑动连接，每个所述丝杆连接一个所述电机，所述控制器控制电机运行。

通过采用上述技术方案，操作员可以通过驱动丝杆带动纠偏块运动，由于多个纠偏块抵接于钻杆时，纠偏块对钻杆起到导向作用，从而对钻杆起到纠偏的作用，操作员也可以驱动部分纠偏块抵接于钻杆上，同样对钻杆实现纠偏，该过程中只需要控制电机转动即可，自动化水平高。

可选的，所述钻杆为空心管状，且钻杆内部设置有芯杆，所述芯杆与所述钻杆同轴心设置。

通过采用上述技术方案，钻杆的中心设置芯杆，芯杆起到进一步校正的作用，另外芯杆对钻杆起到加强的作用，使得钻杆在工作状态下不易发生，从而使得钻孔过程中保持孔的垂直度。

可选的，所述芯杆与所述钻杆的内壁之间连接有多个支撑杆，所述多个支撑杆沿着所述钻杆的轴向设置。

通过采用上述技术方案，芯杆通过多个支撑杆和钻杆相连，从而使得芯杆与钻杆之间的接触面积更大，从而起到加强连接作用，也有利于提高钻杆的刚度。

可选的，所述纠偏块朝向所述钻杆的侧面上开设有多个容纳槽，所述容纳槽内设置有滚珠，当所述纠偏块靠近所述钻杆时，所述滚珠与所述钻杆表面接触。

通过采用上述技术方案，钻杆和纠偏块之间通过滚珠接触，点接触的精度高不仅有利于提高纠偏块对钻杆的导向作用，也有利于减少钻杆和纠偏块之间的摩擦力，使得钻杆沿着纠偏块滑动时更加顺畅。

一种旋喷桩施工工艺，具体步骤如下：S1、测量放线，根据设计图纸在地面上测量出旋喷桩的设置位置，然后在地面上画出施工线，并在施工线的位置打入钢筋以作标记；

S2、钻孔，采用旋喷钻机本体按照施工线的位置进行造孔；

S21、将旋喷钻机本体移动到施工线的位置，并将机体调平，然后将钻杆对准施工线，并用水平尺测量钻杆的垂直度；

S22、经质检员检测情况无误后开始施工；

S23、下放钻杆，并将钻杆穿过测量头，然后启动钻杆旋转对地面进行钻孔；

S24、钻孔过程中测量头和测量座对钻杆的垂直度进行实时的监控，当钻杆倾斜时，钻杆带动测量头倾斜，此时测量头上的主触头与辅触头接触，报警器报警，提醒操作员钻杆倾斜程度超出范围；

S3、钻孔纠偏，将钻杆提升，然后转动丝杆使得纠偏块抵接于钻杆的表面，然后再次启动钻杆下行钻孔；

S4、向钻杆中通入高压水泥浆液，然后边提升边旋转钻杆，直至旋喷桩完成；

S5、将旋喷钻机本体移到下一个施工线，然后重复S1-S4步骤。

通过采用上述技术方案，在钻杆打孔过程中，通过测量机构对钻杆的实时监控，可以保证最后成桩的垂直度，当检测到钻孔发生偏斜时，操作员可以通过控制纠偏组件对钻杆进行纠偏，从而达到校正的目的。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在钻机平台上设置测量组件，无需操作员对钻杆进行手动操作，当钻杆发生偏斜时，会带动测量头偏斜，当超出偏斜范围时，主触头和辅触头接触，此时形成闭合回路，报警器发出报警信息，该过程实现了实时监测的目的，有利于提高自动化水平；

2.钻机平台上设置有纠偏的装置，当纠偏块接触钻杆时，对钻杆起到导向的作用，此时达到纠偏的作用，从而保持孔径的垂直度要求；

3.通过在钻杆内部设置芯杆，不仅可以进一步对钻杆起到纠偏回正的作用，而且有利于提高钻杆的刚度，使得钻杆不易发生变形，从而有利于保证钻孔过程中的垂直度要求。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是测量头结构示意图。

图3是图1中A部分的局部放大示意图。

图4是辅触头结构示意图。

图5是展示纠偏组件示意图。

图6是纠偏块结构示意图。

图7是钻杆剖视示意图。

附图标记：1、钻机平台；2、钻杆；3、测量机构；31、测量座；311、安装板；32、测量头；321、圆球部；322、连接部；33、主触头；34、辅触头；341触板；342、连接环；4、纠偏组件；41、纠偏块；42、电机；43、丝杆；44、滑动板；5、芯杆；6、支撑杆；7、滚珠。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

旋喷桩施工中主要用到旋喷钻机本体，旋喷钻机本体上包括水平设置的矩形的钻机平台1、注浆装置、主钻机以及和主钻机配合的钻杆2。施工过程中主钻机带动钻杆2边旋转边向下运动，以实现打孔的目的，当钻杆2达到设计标高时，停止钻孔，并通过注浆装置向钻杆2内注射高压的水泥浆液，此时钻杆2边提升边旋转，从而完成旋喷桩的成桩作业。由于旋喷桩深度较深，操作员需要增加钻杆2的使用数量，将多个钻杆2拼接起来，每段钻杆2之间采用螺纹连接，钻杆2的内部为中空状，随着钻孔越来越深，第一节钻杆2会位于孔的最深处，第一节钻杆2的底端开设有注浆孔，注浆装置将水泥浆注入钻杆2中，浆液经过注浆孔流入到桩孔中。

本申请实施例公开一种加固地基用高压旋喷桩装置。参照图1和图2，钻机平台1上安装有测量机构3，测量机构3主要用于测量钻杆2钻孔过程中倾斜的状况，测量机构3包括测量头32、测量座31和报警组件，测量座31外形呈长方体块状，且测量座31的中心位置开设有球形的凹槽，测量座31的外侧一体成型有安装板311，安装板311上贯穿有螺栓，测量座31通过螺栓固定在钻机平台1上；测量头32包括圆球部321和连接部322，圆球部321和连接部322焊接固定，圆球部321上开设有圆形的通孔，连接部322为圆环状，且连接部322的圆心与通孔的圆心重合，圆球部321安装在测量座31的凹槽内形成球铰接，连接部322的内壁为斜面，当钻杆2贯穿通孔时，连接部322上的斜面可以起到导向作用，引导钻杆2插入连接头中。

如图3和图4所示，报警组件包括主触头33、辅触头34、控制器和报警器，主触头33为环形的金属片，所述主触头33套设在连接部322的外侧，且二者之间设置有塑料板，主触头33粘接在塑料板上，塑料板粘接在连接部322上，塑料板起到绝缘的作用；辅触头34由多个触板341构成，多个触板341围绕成环状，多个触板341的底端共同连接有连接环342，连接环342安装在环形的塑料板上，环形的塑料板安装在测量座31的表面，此时辅触头34的圆心和主触头33的圆心同心设置，当主触头33和辅触头34接触时，电信号传至控制器，控制器控制报警器报警以向操作员发出提示。

施工过程中，将钻杆2下行并贯穿连接部322、圆球部321上的通孔，当钻杆2发生倾斜时，钻杆2带动测量头32在测量座31中转动，当转动范围较大时，此时测量头32上的主触头33和辅触头34接触，从而主触头33、辅触头34和报警器构成闭合回路，报警器发出报警提示，操作员可以及时进行停机，并对钻杆2进行校正处理。

报警组件也可以由压力传感器和报警器构成，压力传感器安装在辅触头34上，当主触头33和辅触头34接触时，压力传感器接收到压力信号，然后压力传感器将信号传至报警器，报警器发出报警。

触板341为具有弹性的金属簧片，当主触头33和触板341接触时，由于触板341具有弹性，使得触板341本身具有一定的缓冲作用，进而使得在主触头33和辅触头34接触时不易发生刚性接触，从而造成损坏。

如图5和图6所示，钻机平台1上安装有纠偏组件4，纠偏组件4主要用于对发生倾斜的钻杆2进行校正纠偏，纠偏组件4包括多个纠偏块41和驱动部件，驱动部件包括多个电机42，多个丝杆43和多个滑动板44，多个丝杆43和多个滑动板44安装在钻机平台1上且沿钻杆2的周向均匀布设，本实施例中，电机42、纠偏块41和滑动板44的数量均为三个，每个滑动板44上分别安装一个纠偏块41，丝杆43与滑动板44之间通过螺纹连接，滑动板44与钻机平台1之间滑动连接，每个丝杆43上都连接一个电机42，电机42的启动通过控制器控制，当电机42驱动丝杆43转杆时，滑动板44与丝杆43之间发生相对运动，由于滑动板44滑动连接在钻机平台1上，使得滑动板44朝向钻杆2滑动，并同时带动纠偏块41抵接于钻杆2的表面，纠偏块41对钻杆2起到导向作用，当发现钻杆2倾斜时，先将钻杆2提升，并用纠偏块41对钻杆2进行导向，然后再次下钻，纠偏块41可使得钻杆2不易发生倾斜，从而达到校正纠偏作用；操作员也可以驱动部分纠偏块41抵接于钻杆2上，对钻杆2进行纠偏。

纠偏块41为弧形，且朝向钻杆2的侧面上开设有多个容纳槽，每个容纳槽内安装有一个滚珠7，滚珠7与钻杆2的侧面抵接，滚珠7与钻杆2的表面为点接触，接触精度更高，从而使得纠偏块41对钻杆2的导向精度更高，此外滚珠7与钻杆2之间为滚动摩擦，使得钻杆2沿着纠偏块41滑动时，二者之间的摩擦力更小，钻杆2的滑动更加顺畅。

如图7所示，钻杆2内部设置有柱桩的芯杆5，芯杆5的中心轴线与钻杆2的中心轴线重合，当两端钻杆2螺纹连接在一起时，两个钻杆2内部的芯杆5也相互插接在一起，且两个芯杆5之间螺纹连接，芯杆5的侧面与钻杆2的内壁之间设置有多个矩形状的支撑杆6，多个支撑杆6沿着芯杆5的轴向均匀布设，支撑杆6与芯杆5之间焊接固定，位于芯杆5两端的支撑杆6与钻杆2内壁焊接固定，当对钻杆2进行加长时，操作员会将多个钻杆2拼装起来，相邻的两个钻杆2之间相互插接在一起。芯杆5有利于提升钻杆2的刚度，使得钻杆2不易发生变形，从而使得钻孔过程中不易发生偏斜。

一种旋喷桩的施工工艺，具体步骤如下：

S1、首先根据设计图纸在地面上确定桩位，然后画出施工线，并在施工线的位置插入一个钢筋作为标记；

S2、将旋喷钻机本体移动到要施工的桩位处，进行钻孔和成桩作业；

S21、首先将旋喷钻机本体移到施工线处，对机体进行调平，然后用水平测量钻杆2的垂直度，钻杆2的垂直度误差不超过1.5%；

S22、经过质检员检验无误后启动主钻机开始钻孔；

S23、下放钻杆2，将钻杆2对准测量头32，然后将其插入连接部322和圆球部321中，此时启动主钻机开始对地面进行钻孔，钻孔过程中为了不使泥土堵住注浆孔，向钻杆2中通入清水，水压不大于1Mpa；

S24、钻孔过程中，测量头32和测量座31对钻杆2的垂直度进行实时的监测，当钻杆2出现倾斜的状况时，且倾斜程度超出指定范围时，主触头33和辅触头34之前接触，此时主触头33、辅触头34和报警器形成闭合回路，报警器实现报警提示；

S3、提升钻杆2，然后转动丝杆43使得多个纠偏块41向钻杆2移动，同时使得滚珠7抵接于钻杆2的表面，然后再次启动主钻机使得钻杆2再次下行；

S4、通过注浆装置向钻杆2内注射高压水泥浆液，压力不小于1Mpa，钻杆2的提升速度20-25cm/min，当需要拆卸每段钻杆2时，需要先下行钻杆2进行复喷，搭接长度0.5m，当距地面50cm时停止喷浆，待水泥下降时，及时对孔内补填水泥；

S5、将旋喷钻机本体移至下一桩位，重复S1-S4步骤。

实施例一种加固地基用高压旋喷桩装置及施工工艺的实施原理为：当钻杆2在钻孔过程中发生偏斜时，会带动测量头32发生角度的变化，由于测量头32和测量座31之间球铰接，使得测量头32可以进行360度旋转，当主触头33和辅触头34接触时，会触发报警器，从而实现实时监测的目的；操作员可以控制电机42带动纠偏块41抵接于钻杆2上，对钻杆2进行导向，使得钻杆2在钻孔过程中减少偏斜，以达到纠偏的作用；在钻杆2的内部设置芯杆5，一方面可以增强钻杆2的刚度，使得其在钻孔过程中不易发生弯曲变形，另一方面芯杆5可以起到钻杆2辅助纠偏的作用。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种加固地基用高压旋喷桩装置，包括旋喷钻机本体，所述旋喷钻机本体设置有钻杆(2)和水平的钻机平台(1)，所述钻杆(2)贯穿于所述钻机平台(1)设置，所述旋喷钻机本体驱动所述钻杆(2)对地面打孔，其特征在于：所述钻机平台(1)上设置有测量机构(3)，所述测量机构(3)包括测量座(31)、测量头(32)和报警组件，所述测量头(32)的底端与所述测量座(31)之间球铰接，所述报警组件安装在所述测量座(31)和所述测量头(32)之间，所述钻杆(2)插接于所述测量头(32)内，并贯穿所述测量头(32)和所述测量座(31)，当所述测量头(32)偏斜角度过大时，触发所述报警组件进行报警；

所述报警组件包括主触头(33)、辅触头(34)、控制器和报警器，所述辅触头(34)安装在所述测量座(31)上，且位于所述钻杆(2)的周侧，所述主触头(33)位于所述钻杆(2)的周侧且安装在所述测量头(32)上，所述主触头(33)的内壁与所述钻杆(2)贴靠，当所述主触头(33)和所述辅触头(34)贴合时，所述控制器接受到信号并控制所述报警器报警；

所述辅触头(34)由多个触板(341)构成，多个所述触板(341)均布在所述钻杆(2)周侧，所述触板(341)为弹性的簧片。

2.根据权利要求1所述的一种加固地基用高压旋喷桩装置，其特征在于：所述钻机平台(1)上设置有纠偏组件(4)，所述纠偏组件(4)包括纠偏块(41)和驱动部件，所述纠偏块(41)为多个，多个所述纠偏块(41)均匀围在所述钻杆(2)周侧，所述驱动部件安装在所述纠偏块(41)和所述钻机平台(1)之间，且所述纠偏块(41)在所述驱动部件作用下靠近所述钻杆(2)。

3.根据权利要求2所述的一种加固地基用高压旋喷桩装置，其特征在于：所述驱动部件包括多个电机(42)、多个丝杆(43)和多个滑动板(44)，所述电机(42)安装在所述钻机平台(1)上，多个所述丝杆(43)和多个所述滑动板(44)均匀布设在所述钻杆(2)的周侧，每个所述滑动板(44)上分别安装有一个所述纠偏块(41)，所述丝杆(43)与所述滑动板(44)之间螺纹连接，所述滑动板(44)和所述钻机平台(1)之间滑动连接，每个所述丝杆(43)连接一个所述电机(42)，所述控制器控制电机(42)运行。

4.根据权利要求1所述的一种加固地基用高压旋喷桩装置，其特征在于：所述钻杆(2)为空心管状，且钻杆(2)内部设置有芯杆(5)，所述芯杆(5)与所述钻杆(2)同轴心设置。

5.根据权利要求4所述的一种加固地基用高压旋喷桩装置，其特征在于：所述芯杆(5)与所述钻杆(2)的内壁之间连接有多个支撑杆(6)，所述多个支撑杆(6)沿着所述钻杆(2)的轴向设置。

6.根据权利要求2所述的一种加固地基用高压旋喷桩装置，其特征在于：所述纠偏块(41)朝向所述钻杆(2)的侧面上开设有多个容纳槽，所述容纳槽内设置有滚珠(7)，当所述纠偏块(41)靠近所述钻杆(2)时，所述滚珠(7)与所述钻杆(2)表面接触。

7.一种使用如权利要求1-6任一所述加固地基用高压旋喷桩装置的旋喷桩施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、测量放线，根据设计图纸在地面上测量出旋喷桩的设置位置，然后在地面上画出施工线，并在施工线的位置打入钢筋以作标记；

S2、钻孔，采用旋喷钻机本体按照施工线的位置进行造孔；

S21、将旋喷钻机本体移动到施工线的位置，并将机体调平，然后将钻杆(2)对准施工线，并用水平尺测量钻杆(2)的垂直度；

S22、经质检员检测情况无误后开始施工；

S23、下放钻杆(2)，并将钻杆(2)穿过测量头(32)，然后启动钻杆(2)旋转对地面进行钻孔；

S24、钻孔过程中测量头(32)和测量座(31)对钻杆(2)的垂直度进行实时的监控，当钻杆(2)倾斜时，钻杆(2)带动测量头(32)倾斜，此时测量头(32)上的主触头(33)与辅触头(34)接触，报警器报警，提醒操作员钻杆(2)倾斜程度超出范围；

S3、钻孔纠偏，将钻杆(2)提升，然后转动丝杆(43)使得纠偏块(41)抵接于钻杆(2)的表面，然后再次启动钻杆(2)下行钻孔；

S4、向钻杆(2)中通入高压水泥浆液，然后边提升边旋转钻杆(2)，直至旋喷桩完成；

S5、将旋喷钻机本体移到下一个施工线，然后重复S1-S4步骤。