CN116043836A - 一种废弃泥固化桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程领域，具体是涉及一种废弃泥固化桩及其施工方法。包括：起定位作用的锥形桩尖，同轴线设置在桩尖上端的格栅筋箍，格栅筋箍使得固化桩能够承受大轴向变形的轴向应力，同轴线套设在格栅筋箍的外部、能防止固化桩成型时废弃泥溢出的格栅套筒，套设在格栅套筒外部并起承托作用的沉管，设置在格栅套筒的上端并能对未成型的固化桩施加预应力的压盖，设置在格栅套筒外部的快拆机构，能对格栅筋箍内的废弃泥进行搅拌的变径搅拌机构，设置在压盖上方的预应力施加机构，能对成型中的固化桩施加作用力，以提高桩体的强度和刚度。此类固化桩相比于传统固化桩，其硬度和载荷度会更好，进一步提高固化桩的强度和刚度。

Description

一种废弃泥固化桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域，具体是涉及一种废弃泥固化桩及其施工方法。

背景技术

为了探索交通基础设施建设中的废弃泥资源化利用途径，基于绿色交通与可持续发展理念，本项目提出一种筋箍预应力（geosynthetic-encasedprestessed，简称GEP）废弃泥固化桩成桩技术。通过沉管振动成孔，预先在沉管内放入环状土工格栅套筒，将固化流态泥搅拌均匀后注入沉管内形成GEP废弃泥固化桩，在固化桩顶部通过加压装置施加预应力形成养护压力，依据预应力的养护作用和土工格栅套筒的环箍作用，以提高桩体强度和刚度。

预应力无筋箍桩复合地基前期荷载的沉降略大于无预应力无筋箍桩复合地基，但后期能承受更大的荷载。预应力筋箍桩可以改善这一现象，减小荷载下的沉降量。筋箍桩相比无筋箍桩可以有效降低不同荷载下的复合地基的土体沉降量，并且肋条间距越小，筋箍桩复合地基的沉降量越小。与无预应力无筋箍桩工况相比，预应力无筋箍桩、筋箍桩、预应力筋箍桩工况的桩土应力比均有大幅提高，筋箍桩的桩土应力比在较小荷载时就达到最大桩土应力比，随后有稳定在一定幅值内的趋势，并且肋条间距越小，筋箍桩的最大桩土应力比值越大。

因此，我们有必要设计一种废弃泥固化桩及其施工方法，此类固化桩相比于传统固化桩，其硬度和载荷度会更好。该类固化桩在加工过程中会辅以同步搅拌和顶部间歇施压，能减少固化桩内部气泡的数量，增强固化桩的单位密度，进一步提高固化桩的强度和刚度。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种废弃泥固化桩及其施工方法。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种废弃泥固化桩，包括：

桩尖，外形呈锥形，能为固化桩的安装起定位作用；

格栅筋箍，同轴线设置在桩尖的上端，使得固化桩能够承受大轴向变形的轴向应力；

格栅套筒，同轴线套设在格栅筋箍的外部，能防止固化桩成型时废弃泥溢出；

沉管，同轴竖直滑动套设在格栅套筒的外部，起承托作用；

压盖，同轴线设置在格栅套筒的上端，能对未成型的固化桩施加预应力；

快拆机构，设置在沉管的外部；

变径搅拌机构，与格栅筋箍同轴线设置，能对格栅筋箍内的废弃泥进行搅拌；

预应力施加机构，固定设置在压盖的上方，能对成型中的固化桩施加作用力。

进一步的，快拆机构包括支撑底盘、支撑顶环、固定顶环和四个固定销轴，支撑底盘同轴线设置在桩尖的上端，四个固定销轴沿支撑底盘圆周方向均匀阵列，四个固定销轴的上端与支撑底盘固定连接，下端与桩尖过盈插接，支撑顶环同轴线固定设置在沉管的上部，固定顶环与支撑顶环的上端固定连接。

进一步的，变径搅拌机构包括螺纹导泥管、联动管、定位卡盘、定位支座和把手，螺纹导泥管与固定顶环同轴线设置，联动管同轴线螺纹连接在螺纹导泥管的外部，定位支座同轴线固定设置在压盖的上端，定位卡盘设置在定位支座的上端并与联动管卡接，把手与联动管的上端固定连接。

进一步的，定位卡盘包括两个相互铰接的旋转卡板，两个旋转卡板的中部与联动管相接触时卡接，联动管贯穿两个旋转卡板中部且能够进行相对滑动，两个旋转卡板限制联动管（13）左右窜动，变径搅拌机构还包括自由短套、两个固定短套、若干活动连杆、若干变径连杆和若干搅拌杆，两个固定短套分别固定套设在螺纹导泥管的下部，若干变径连杆分别沿两个固定短套的圆周方向均匀阵列，若干搅拌杆分别对应设置在若干变径连杆远离两个固定短套的一侧，若干变径连杆的一端与对应的固定短套铰接，另一端与对应的搅拌杆铰接，自由短套同轴线设置在位于上部的固定短套的上方，自由短套与联动管的下端转动连接，若干活动连杆沿自由短套的圆周方向均匀阵列，若干活动连杆的一端与自由短套相铰接，另一端与对应搅拌杆的上端相铰接。

进一步的，预应力施加机构包括联动齿盘、支撑平台、转接齿轮、驱动电机、驱动齿轮、驱动伞齿、动力伞齿和四个抬高支架，支撑平台同轴线设置在螺纹导泥管的上部，联动齿盘通过轴座与螺纹导泥管相连，四个抬高支架沿圆周方向均匀阵列，四个抬高支架的上端与支撑平台固定连接，下端与固定顶环固定连接，转接齿轮设置在联动齿盘的旁侧并与其相啮合，驱动电机与支撑平台固定连接，驱动电机的输出端与转接齿轮键连接，驱动齿轮设置在转接齿轮的旁侧并与其相啮合，驱动伞齿通过销轴同轴固连在驱动齿轮的上端，动力伞齿呈竖直状态设置并与驱动伞齿相啮合。

进一步的，预应力施加机构还包括四个动力长轴、八个承托轴架、八个动力衔接盘和若干联动曲轴，四个动力长轴沿联动齿盘圆周方向均匀阵列，八个承托轴架两两一组，四组承托轴架分别与四个动力长轴转动连接，八个动力衔接盘分别对应设置在四个动力长轴的两端，若干联动曲轴的两端分别与相邻的两个动力衔接盘滑动连接，动力伞齿与其中一个动力长轴固定套接。

进一步的，预应力施加机构还包括八个动力带轮、八个驱动带轮、八个动力皮带、四个驱动长轴和四个限位支架，四个限位支架沿固定顶环圆周方向均匀阵列，四个限位支架与固定顶环固定连接，四个驱动长轴固定插设在四个限位支架的上端，八个动力带轮分别对应设置在八个动力衔接盘和八个承托轴架之间，八个动力带轮分别与四个动力长轴固定套接，八个驱动带轮分别固定套设在四个驱动长轴的外部，八个动力皮带的一端分别与八个动力带轮传动连接，另一端分别与八个驱动带轮传动连接。

进一步的，每个限位支架内壁的两侧都成型有限位滑槽，预应力施加机构还包括四个联动齿轮、四个按压齿轮、四个联动销轴、八个衔接短套、四个按压支架和四个限位卡座，四个联动齿轮分别对应设置在四个限位支架的中部，四个驱动长轴分别与四个联动齿轮偏心键连接，四个按压齿轮分别对应设置在四个联动齿轮的下方，四个按压齿轮分别与四个联动齿轮相啮合，四个联动销轴分别与四个按压齿轮偏心键连接，四个联动销轴的两端分别与四个限位支架的限位滑槽滑动连接，八个衔接短套分别设置在联动齿轮和按压齿轮的两侧，四个按压支架的下端分别与四个限位支架的下端滑动连接，四个按压支架的上端分别与四个联动销轴转动连接，四个限位卡座分别与四个按压支架的下端固定连接，四个限位卡座还与压盖固定连接。

一种废弃泥固化桩及其施工工艺，还包括以下施工工艺：

S1：首先，操作人员应先将废弃泥混合均匀，随后利用桩机通过预制桩尖将沉管压入地基中，而后先采用吊机把土木格栅套筒掉起放置于沉管内部，再采用吊机将格栅筋箍掉起放置于格栅套筒内；

S2：然后操作人员将废弃泥注入格栅套筒内，随后再对废弃泥进行搅拌，使其凝固后所形成的桩体内部气泡更少，增强桩体的稳定性；

S3：随着废弃泥的堆积，废弃泥的上端抵达格栅套筒的上表面时，操作人员应操控加压装置对废弃泥进行预应力加载，依据预应力的养护作用和土工格栅套筒的环箍作用，以提高桩体强度和刚度；

S4：最后当废弃泥在格栅筋箍内凝固成型后，操作人员将沉管和格栅套筒依次抽离，此时成型的固化桩相比于传统固化桩，格栅筋箍和格栅套筒改变了无筋箍桩体的应力应变特性，由应变软化转为应变硬化，格栅肋条间距越小，应变硬化现象越明显。筋箍使桩体能够承受大轴向变形的轴向应力。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一：本装置集成度高，能将搅拌过程与预应力作用过程进行联动集成，简化装置结构，在此过程中，本装置中的变径搅拌机构和预应力施加机构能减少固化桩水泥的气泡数量，增强固化桩的单位密度，使得本装置能同步实现固化桩水泥的搅拌和施压；

其二：本装置采用格栅筋箍配合预应力同步作用，相比于无预应力无筋箍桩的工况，本工艺生产出的固化桩硬度更好，载荷度更高；

其三：本装置中所用的格栅筋箍有效地将桩顶荷载向下传递并且限制桩体的变形，减缓了桩身开裂现象，同时格栅套筒的约束弥补因预应力养护压力造成的桩体脆性增加，改善桩体的强度和延性。

附图说明

图1是本装置的立体结构示意图；

图2是图1中A处结构放大示意图；

图3是图1中B处结构放大示意图；

图4是本装置的局部立体结构半剖图；

图5是本装置中的变径搅拌机构的立体结构示意图；

图6是本装置中预应力施加机构的立体结构示意图；

图7是图6中C处结构放大示意图；

图8是本装置中联动齿轮和按压齿轮工作原理示意图。

图中标号为：

1、桩尖；2、格栅筋箍；3、格栅套筒；4、沉管；5、压盖；6、快拆机构；7、支撑底盘；8、固定销轴；9、支撑顶环；10、固定顶环；11、变径搅拌机构；12、螺纹导泥管；13、联动管；14、定位卡盘；15、旋转卡板；16、定位支座；17、把手；18、自由短套；19、固定短套；20、活动连杆；21、变径连杆；22、搅拌杆；23、预应力施加机构；24、联动齿盘；25、支撑平台；26、抬高支架；27、转接齿轮；28、驱动电机；29、驱动齿轮；30、驱动伞齿；31、动力伞齿；32、动力长轴；33、承托轴架；34、动力衔接盘；35、联动曲轴；36、动力带轮；37、动力皮带；38、驱动带轮；39、驱动长轴；40、限位支架；41、限位滑槽；42、联动齿轮；43、按压齿轮；44、联动销轴；45、衔接短套；46、按压支架；47、限位卡座。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图8，

一种废弃泥固化桩，包括：

桩尖1，外形呈锥形，能为固化桩的安装起定位作用；

格栅筋箍2，同轴线设置在桩尖1的上端，使得固化桩能够承受轴向变形的轴向应力；

格栅套筒3，同轴线套设在格栅筋箍2的外部，能防止固化桩成型时废弃泥溢出；

沉管4，同轴竖直滑动套设在格栅套筒3的外部，起承托作用；

压盖5，同轴线设置在格栅套筒3的的的上端，能对未成型的固化桩施加预应力；

快拆机构6，设置在沉管4的外部；

变径搅拌机构11，与格栅筋箍2同轴线设置，能对格栅筋箍2内的废弃泥进行搅拌；

预应力施加机构23，固定设置在压盖5的上方，能对成型中的固化桩施加作用力。

本装置运行前，操作人员先将通过快拆机构6将桩尖1安装在格栅筋箍2的下端，随后再将格栅套筒3设置在格栅筋箍2的外部，最终操作人员再将沉管4套设在格栅套筒3的外部，完成本装置的初步组装。本装置运行时，操作人员将桩尖1压入地基中，而后将废弃泥倒入格栅筋箍2内，在废弃泥倒入的过程中，操作人员可通过变径搅拌机构11来对废弃泥进行搅拌，去除废弃泥内部的气泡，并使其成分更均匀，随后再启动预应力施加机构23来对压盖5进行间歇性按压，使得废弃泥在被按压过程中提高自身的硬度。需要注意的是，在此过程中，在将变径搅拌机构11调节至最小直径后，在废弃泥硬化前将变径搅拌机构11抽出，减少因变径搅拌机构11的抽离而造成格栅筋箍2内部废弃泥的缺少，并于废弃泥凝固成型后，再依次将沉管4和格栅套筒3抽离。

为了实现桩尖1、变径搅拌机构11和预应力施加机构23安装和拆卸，以便于后期废弃泥固化后装置的拆除，具体设置了以下特征：

快拆机构6包括支撑底盘7、支撑顶环9、固定顶环10和四个固定销轴8，支撑底盘7同轴线设置在桩尖1的上端，四个固定销轴8沿支撑底盘7圆周方向均匀阵列，四个固定销轴8的上端与支撑底盘7固定连接，下端与桩尖1过盈插接，支撑顶环9同轴线固定设置在沉管4的上部，固定顶环10与支撑顶环9的上端固定连接。由于在废弃泥固化后，桩尖1需要留在地基中，在此过程中，四个固定销轴8为桩尖1提供水平方向上的限位，避免桩尖1在预埋时于水平方向上发生偏移。在桩尖1进行分离时，四个与桩尖1过盈连接的固定销轴8会在牵引力的作用下与桩尖1脱离，此时四个固定销轴8会在竖直方向的作用力下与桩尖1脱离。

为了应对不同混合比的废弃泥和不同型号的格栅筋箍2，具体设置了以下特征：

变径搅拌机构11包括螺纹导泥管12、联动管13、定位卡盘14、定位支座16和把手17，螺纹导泥管12与固定顶环10同轴线设置，联动管13同轴线螺纹连接在螺纹导泥管12的外部，定位支座16同轴线固定设置在压盖5的上端，定位卡盘14设置在定位支座16的上端并与联动管13卡接，把手17与联动管13的上端固定连接。操作人员将废弃泥经螺纹导泥管12的内部灌入格栅筋箍2的内部，在此过程中，操作人员可转动把手17，将联动管13沿轴线方向向下移动，根据废弃泥的粘稠度和格栅筋箍2的直径来将联动管13移动至合适的位置，随后操作人员通过定位卡盘14将联动管13进行辅助定位，防止联动管13在装置运行时发生水平方向上的窜动，定位卡盘14还能防止废弃泥在被按压过程中喷溅出来，最后在装置运行时，螺纹导泥管12会带动联动管13进行绕自身轴线方向的自转运动。

为了便于变径搅拌机构11伸入格栅筋箍2，以及便于变径搅拌机构11实现变径作用，具体设置了以下特征：

定位卡盘14包括两个相互铰接的旋转卡板15，两个旋转卡板15的中部与联动管13相接触时卡接，联动管13贯穿两个旋转卡板15中部且能够进行相对滑动，两个旋转卡板15限制联动管13左右窜动，变径搅拌机构11还包括自由短套18、两个固定短套19、若干活动连杆20、若干变径连杆21和若干搅拌杆22，两个固定短套19分别固定套设在螺纹导泥管12的下部，若干变径连杆21分别沿两个固定短套19的圆周方向均匀阵列，若干搅拌杆22分别对应设置在若干变径连杆21远离两个固定短套19的一侧，若干变径连杆21的一端与对应的固定短套19铰接，另一端与对应的搅拌杆22铰接，自由短套18同轴线设置在位于上部的固定短套19的上方，自由短套18与联动管13的下端转动连接，若干活动连杆20沿自由短套18的圆周方向均匀阵列，若干活动连杆20的一端与自由短套18相铰接，另一端与对应搅拌杆22的上端相铰接。操作人员转动把手17带动联动管13进行移动时，与联动管13套设的自由短套18会进行沿轴线方向的位移，自由短套18的位移会带动与之铰接的若干活动连杆20进行移动，而若干活动连杆20的移动会带动对应的若干搅拌杆22进行远离联动管13方向的位移，若干搅拌杆22同时移动后，在联动管13自转时能对格栅筋箍2内部的废弃泥进行充分搅拌。

为了增强本装置的集成度，使得本装置采用一个动力源来集成搅拌功能和按压功能，具体设置了以下特征：

预应力施加机构23包括联动齿盘24、支撑平台25、转接齿轮27、驱动电机28、驱动齿轮29、驱动伞齿30、动力伞齿31和四个抬高支架26，支撑平台25同轴线设置在螺纹导泥管12的上部，联动齿盘24通过轴座与螺纹导泥管12相连，四个抬高支架26沿圆周方向均匀阵列，四个抬高支架26的上端与支撑平台25固定连接，下端与固定顶环10固定连接，转接齿轮27设置在联动齿盘24的旁侧并与其相啮合，驱动电机28与支撑平台25固定连接，驱动电机28的输出端与转接齿轮27键连接，驱动齿轮29设置在转接齿轮27的旁侧并与其相啮合，驱动伞齿30通过销轴同轴固连在驱动齿轮29的上端，动力伞齿31呈竖直状态设置并与驱动伞齿30相啮合。为了实现螺纹导泥管12带动联动管13进行转动，驱动电机28启动并带动与其输出端相连的转接齿轮27进行转动，转接齿轮27转动会带动与之啮合的联动齿盘24进行转动，联动齿盘24转动会带动与之相连的螺纹导泥管12进行转动，由前文可知，螺纹导泥管12的转动最终能实现对废弃泥的搅拌。在驱动电机28转动的同时，转接齿轮27的转动还会带动与之啮合的驱动齿轮29进行转动，驱动齿轮29的转动会带动与之相连的驱动伞齿30转动，驱动伞齿30转动会带动与之啮合的动力伞齿31转动，而动力伞齿31的转动能最终实现对压盖5的按压功能，按压功能的具体实现路径于后文解释。

为了综合驱动电机28的输出动力，并且将驱动电机28的输出动力进行分散，具体设置了以下特征：

预应力施加机构23还包括四个动力长轴32、八个承托轴架33、八个动力衔接盘34和若干联动曲轴35，四个动力长轴32沿联动齿盘24圆周方向均匀阵列，八个承托轴架33两两一组，四组承托轴架33分别与四个动力长轴32转动连接，八个动力衔接盘34分别对应设置在四个动力长轴32的两端，若干联动曲轴35的两端分别与相邻的两个动力衔接盘34滑动连接，动力伞齿31与其中一个动力长轴32固定套接。动力伞齿31的转动会带动其中一个动力长轴32进行转动，动力长轴32的转动会带动与其两端的两个动力衔接盘34进行转动，动力衔接盘34的转动会通过若干联动曲轴35带动相邻的动力衔接盘34进行转动，此过程多次重复，动力衔接盘34和动力长轴32相互作用，实现四个动力长轴32的同时转动。

为了转接四个动力长轴32的动力，使得四个动力长轴32的动力可以进行集成输出，具体设置了以下特征：

预应力施加机构23还包括八个动力带轮36、八个驱动带轮38、八个动力皮带37、四个驱动长轴39和四个限位支架40，四个限位支架40沿固定顶环10圆周方向均匀阵列，四个限位支架40与固定顶环10固定连接，四个驱动长轴39固定插设在四个限位支架40的上端，八个动力带轮36分别设置在八个动力衔接盘34的旁侧，八个动力带轮36分别与四个动力长轴32固定套接，八个驱动带轮38分别固定套设在四个驱动长轴39的外部，八个动力皮带37的一端分别与八个动力带轮36传动连接，另一端分别与八个驱动带轮38传动连接。每个动力长轴32的转动会带动与之相连的两个动力带轮36转动，每个动力带轮36均通过动力皮带37带动对应的驱动带轮38进行转动，驱动带轮38的转动会带动与之键连接的驱动长轴39进行转动，此时，总计四个驱动长轴39同时进行转动，实现对四个动力长轴32动力输出的转接。

为了实现对压盖5进行竖直方向上的往复按压动作，使得格栅筋箍2中的废弃泥能被压盖5所挤压具体设置了以下特征：

每个限位支架40内壁的两侧都成型有限位滑槽41，预应力施加机构23还包括四个联动齿轮42、四个按压齿轮43、四个联动销轴44、八个衔接短套45、四个按压支架46和四个限位卡座47，四个联动齿轮42分别对应设置在四个限位支架40的中部，四个驱动长轴39分别与四个联动齿轮42偏心键连接，四个按压齿轮43分别对应设置在四个联动齿轮42的下方，四个按压齿轮43分别与四个联动齿轮42相啮合，四个联动销轴44分别与四个按压齿轮43偏心键连接，四个联动销轴44的两端分别与四个限位支架40的限位滑槽41滑动连接，八个衔接短套45分别设置在联动齿轮42和按压齿轮43的两侧，四个按压支架46的下端分别与四个限位支架40的下端滑动连接，四个按压支架46的上端分别与四个联动销轴44转动连接，四个限位卡座47分别与四个按压支架46的下端固定连接，四个限位卡座47还与压盖5固定连接。四个驱动长轴39的转动会分别带动四个联动齿轮42进行转动，由于驱动长轴39和联动齿轮42偏心设置，并且驱动长轴39的位置保持相对固定，所以联动齿轮42会进行竖直方向上的圆周运动，在此过程中，联动齿轮42会带动与之啮合的按压齿轮43进行转动，按压齿轮43带动联动销轴44进行竖直方向上的往复位移，联动销轴44的往复位移会带动按压支架46进行往复位移，而按压支架46通过限位卡座47与压盖5相连，则最终压盖5会进行竖直方向上的往复位移，压盖5会在位移过程中对格栅筋箍2内部的废弃泥进行挤压。

一种废弃泥固化桩及其施工工艺，还包括以下步骤：

S1：首先，操作人员应先将废弃泥混合均匀，随后利用桩机通过预制桩尖1将沉管4压入地基中，而后先采用吊机把土木格栅套筒3掉起放置于沉管4内部，再采用吊机将格栅筋箍2掉起放置于格栅套筒3内；

S2：然后操作人员将废弃泥注入格栅套筒3内，随后再对废弃泥进行搅拌，使其凝固后所形成的桩体内部气泡更少，增强桩体的稳定性；

S3：随着废弃泥的堆积，废弃泥的上端抵达格栅套筒3的上表面时，操作人员应操控加压装置对废弃泥进行预应力加载，依据预应力的养护作用和土工格栅套筒3的环箍作用，以提高桩体强度和刚度；

S4：最后当废弃泥在格栅筋箍2内凝固成型后，操作人员将沉管4和格栅套筒3依次抽离，此时成型的固化桩相比于传统固化桩，格栅筋箍2和格栅套筒3改变了无筋箍桩体的应力应变特性，由应变软化转为应变硬化，格栅肋条间距越小，应变硬化现象越明显。筋箍使桩体能够承受大轴向变形的轴向应力。

本装置工作原理为：本装置运行前，操作人员先将通过四个固定销轴8将桩尖1安装在格栅筋箍2的下端，此时四个固定销轴8于桩尖1过盈连接，在摩擦力的作用下，桩尖1不会发生脱离，随后再将格栅套筒3设置在格栅筋箍2的外部，最终操作人员再将沉管4套设在格栅套筒3的外部，完成本装置的初步组装。

本装置运行时，操作人员将桩尖1压入地基中，而后将废弃泥倒入格栅筋箍2内，在废弃泥倒入的过程中，操作人员可通过转动把手17带动联动管13向下移动并带动若干搅拌杆22扩张，此时若干搅拌杆22形成的外接圆直径变大，此时若干搅拌杆22可对废弃泥进行搅拌，去除废弃泥内部的气泡，并使其成分更均匀。在若干搅拌杆22转动时，驱动电机28的动力被集成分散至四个驱动长轴39，随后四个驱动长轴39会通过联动齿轮42和按压齿轮43的转接来带动按压支架46进行移动，最终按压支架46带动限位支座来对压盖5进行间歇性按压，对废弃泥施加预应力。

需要注意的是，在此过程中，操作人员应在废弃泥硬化前将把手17反向转动，此时联动管13向上移动并带动若干搅拌杆22回缩，此时若干搅拌杆22形成的外接圆直径变小，操作人员可将螺纹导泥管12抽出，并于最后的时候螺纹导泥管12被抽出时再补足量的废弃泥，避免因搅拌杆22的抽离而造成格栅筋箍2内部废弃泥的缺少，最后再次按压结束，并于废弃泥凝固成型后，再依次将沉管4和格栅套筒3抽离。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种废弃泥固化桩，其特征在于，包括：

桩尖（1），外形呈锥形，能为固化桩的安装起定位作用；

格栅筋箍（2），同轴线设置在桩尖（1）的上端，使得固化桩能够承受大轴向变形的轴向应力；

格栅套筒（3），同轴线套设在格栅筋箍（2）的外部，能防止固化桩成型时废弃泥溢出；

沉管（4），同轴竖直滑动套设在格栅套筒（3）的外部，起承托作用；

压盖（5），同轴线设置在格栅套筒（3）的上端，能对未成型的固化桩施加预应力；

快拆机构（6），设置在沉管（4）的外部；

变径搅拌机构（11），与格栅筋箍（2）同轴线设置，能对格栅筋箍（2）内的废弃泥进行搅拌；

预应力施加机构（23），固定设置在压盖（5）的上方，能对成型中的固化桩施加作用力。

2.根据权利要求1所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，快拆机构（6）包括支撑底盘（7）、支撑顶环（9）、固定顶环（10）和四个固定销轴（8），支撑底盘（7）同轴线设置在桩尖（1）的上端，四个固定销轴（8）沿支撑底盘（7）圆周方向均匀阵列，四个固定销轴（8）的上端与支撑底盘（7）固定连接，下端与桩尖（1）过盈插接，支撑顶环（9）同轴线固定设置在沉管（4）的上部，固定顶环（10）与支撑顶环（9）的上端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，变径搅拌机构（11）包括螺纹导泥管（12）、联动管（13）、定位卡盘（14）、定位支座（16）和把手（17），螺纹导泥管（12）与固定顶环（10）同轴线设置，联动管（13）同轴线螺纹连接在螺纹导泥管（12）的外部，定位支座（16）同轴线固定设置在压盖（5）的上端，定位卡盘（14）设置在定位支座（16）的上端并与联动管（13）卡接，把手（17）与联动管（13）的上端固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，定位卡盘（14）包括两个相互铰接的旋转卡板（15），两个旋转卡板（15）的中部与联动管（13）相接触时卡接，联动管（13）贯穿两个旋转卡板（15）中部且能够进行相对滑动，两个旋转卡板（15）限制联动管（13）左右窜动，变径搅拌机构（11）还包括自由短套（18）、两个固定短套（19）、若干活动连杆（20）、若干变径连杆（21）和若干搅拌杆（22），两个固定短套（19）分别固定套设在螺纹导泥管（12）的下部，若干变径连杆（21）分别沿两个固定短套（19）的圆周方向均匀阵列，若干搅拌杆（22）分别对应设置在若干变径连杆（21）远离两个固定短套（19）的一侧，若干变径连杆（21）的一端与对应的固定短套（19）铰接，另一端与对应的搅拌杆（22）铰接，自由短套（18）同轴线设置在位于上部的固定短套（19）的上方，自由短套（18）与联动管（13）的下端转动连接，若干活动连杆（20）沿自由短套（18）的圆周方向均匀阵列，若干活动连杆（20）的一端与自由短套（18）相铰接，另一端与对应搅拌杆（22）的上端相铰接。

5.根据权利要求4所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，预应力施加机构（23）包括联动齿盘（24）、支撑平台（25）、转接齿轮（27）、驱动电机（28）、驱动齿轮（29）、驱动伞齿（30）、动力伞齿（31）和四个抬高支架（26），支撑平台（25）同轴线设置在螺纹导泥管（12）的上部，联动齿盘（24）通过轴座与螺纹导泥管（12）相连，四个抬高支架（26）沿圆周方向均匀阵列，四个抬高支架（26）的上端与支撑平台（25）固定连接，下端与固定顶环（10）固定连接，转接齿轮（27）设置在联动齿盘（24）的旁侧并与其相啮合，驱动电机（28）与支撑平台（25）固定连接，驱动电机（28）的输出端与转接齿轮（27）键连接，驱动齿轮（29）设置在转接齿轮（27）的旁侧并与其相啮合，驱动伞齿（30）通过销轴同轴固连在驱动齿轮（29）的上端，动力伞齿（31）呈竖直状态设置并与驱动伞齿（30）相啮合。

6.根据权利要求5所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，预应力施加机构（23）还包括四个动力长轴（32）、八个承托轴架（33）、八个动力衔接盘（34）和若干联动曲轴（35），四个动力长轴（32）沿联动齿盘（24）圆周方向均匀阵列，八个承托轴架（33）两两一组，四组承托轴架（33）分别与四个动力长轴（32）转动连接，八个动力衔接盘（34）分别对应设置在四个动力长轴（32）的两端，若干联动曲轴（35）的两端分别与相邻的两个动力衔接盘（34）滑动连接，动力伞齿（31）与其中一个动力长轴（32）固定套接。

7.根据权利要求6所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，预应力施加机构（23）还包括八个动力带轮（36）、八个驱动带轮（38）、八个动力皮带（37）、四个驱动长轴（39）和四个限位支架（40），四个限位支架（40）沿固定顶环（10）圆周方向均匀阵列，四个限位支架（40）与固定顶环（10）固定连接，四个驱动长轴（39）固定插设在四个限位支架（40）的上端，八个动力带轮（36）分别对应设置在八个动力衔接盘（34）和八个承托轴架（33）之间，八个动力带轮（36）分别与四个动力长轴（32）固定套接，八个驱动带轮（38）分别固定套设在四个驱动长轴（39）的外部，八个动力皮带（37）的一端分别与八个动力带轮（36）传动连接，另一端分别与八个驱动带轮（38）传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种废弃泥固化桩，其特征在于，每个限位支架（40）内壁的两侧都成型有限位滑槽（41），预应力施加机构（23）还包括四个联动齿轮（42）、四个按压齿轮（43）、四个联动销轴（44）、八个衔接短套（45）、四个按压支架（46）和四个限位卡座（47），四个联动齿轮（42）分别对应设置在四个限位支架（40）的中部，四个驱动长轴（39）分别与四个联动齿轮（42）偏心键连接，四个按压齿轮（43）分别对应设置在四个联动齿轮（42）的下方，四个按压齿轮（43）分别与四个联动齿轮（42）相啮合，四个联动销轴（44）分别与四个按压齿轮（43）偏心键连接，四个联动销轴（44）的两端分别与四个限位支架（40）的限位滑槽（41）滑动连接，八个衔接短套（45）分别设置在联动齿轮（42）和按压齿轮（43）的两侧，四个按压支架（46）的下端分别与四个限位支架（40）的下端滑动连接，四个按压支架（46）的上端分别与四个联动销轴（44）转动连接，四个限位卡座（47）分别与四个按压支架（46）的下端固定连接，四个限位卡座（47）还与压盖（5）固定连接。

9.一种废弃泥固化桩及其施工工艺，包括权力要求1所述的一种废弃水泥固化桩 ，其特征在于，还包括以下施工工艺：

S1：首先，操作人员应先将废弃泥混合均匀，随后利用桩机通过预制桩尖（1）将沉管（4）压入地基中，而后先采用吊机把土木格栅套筒（3）掉起放置于沉管（4）内部，再采用吊机将格栅筋箍（2）掉起放置于格栅套筒（3）内；

S2：然后操作人员将废弃泥注入格栅套筒（3）内，随后再对废弃泥进行搅拌，使其凝固后所形成的桩体内部气泡更少，增强桩体的稳定性；

S3：随着废弃泥的堆积，废弃泥的上端抵达格栅套筒（3）的上表面时，操作人员应操控加压装置对废弃泥进行预应力加载，依据预应力的养护作用和土工格栅套筒（3）的环箍作用，以提高桩体强度和刚度；

S4：最后当废弃泥在格栅筋箍（2）内凝固成型后，操作人员将沉管（4）和格栅套筒（3）依次抽离，此时成型的固化桩相比于传统固化桩，格栅筋箍（2）和格栅套筒（3）改变了无筋箍桩体的应力应变特性，由应变软化转为应变硬化，格栅肋条间距越小，应变硬化现象越明显，筋箍使桩体能够承受大轴向变形的轴向应力。

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