CN203256735U - 一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，该装置包括主机、卷扬机、导杆、动力头、变速箱、减速机及钻杆，卷扬机及导杆均固定在主机上，动力头、变速箱及减速机从上到下依次设在导杆上，动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮，钢丝绳带动动力头上下升降，动力头依次通过变速箱和减速机带动多根钻杆转动，钻杆设有1～9根，多根钻杆的旋转方向为正反交错，钻杆的上端设有进浆口，钻杆的下端连接带翼钻杆，带翼钻杆的下端可更换式连接多功能钻头，多功能钻头上设有喷浆口与喷气口。与现有技术相比，本实用新型具有减少挤土效应、钻孔成型好、水泥利用率高、对周围环境的影响小等优点。

Description

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置

技术领域

本实用新型涉及一种建筑施工中搅拌桩装置，尤其是涉及一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，主要应用于市政基础、工业及民用工程建设中的地基加固、改良及基坑围护等领域。 

背景技术

搅拌桩成桩是利用固化剂与土体混合、搅拌，通过固化剂的水化学反应来提高桩体的工程力学性能。固化剂通过输浆管注入的过程中可能会对桩周土体产生挤压，也可能会提高桩体周围超孔隙水压力极值。工程中应避免这一效应对周边环境的影响。 

目前一般基坑围护止水和地基加固多采用二轴搅拌桩、SMW工法，其中二轴搅拌桩施工时注入的一定体积浆液、注浆压力、土体中积聚的超孔隙水压力等都将对周围地层产生挤压作用，不可避免将导致土体的侧向挤出和垂直向的隆起变形。二轴搅拌桩施工对周边房屋和管线产生挤压造成了周边建筑物的变形。SMW工法属于置换式的搅拌桩，虽然挤土现象解决了，但产生了30%～50%的水泥置换土，造价高，大量水泥浪费在土中，给环境造成很大影响。 

而本实用新型的一种新工艺可以很好的解决搅拌桩施工过程中的挤土效应和水泥置换土的沉桩装置及施工方法。原有二轴和三轴搅拌桩，在沉桩及喷浆过程中没有安装智能化的监测系统，施工用量全靠工人经验，现本方法把相关的技术数据全集成到电脑，由电脑来进行分析判断成桩的质量。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钻孔成型好、对周围环境影响小、水泥利用率高的可减少挤土性的多轴搅拌桩装置。 

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，包括主机、卷扬机、导杆、动力头、变速箱、减速机及钻杆，所述的卷扬机及导杆均固定在主机上，所述的动力头、变速箱及减速机从上到下依次设在导杆上，动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮，钢丝绳带动动力头上下升降，动力头依次通过变速箱和减速机带动多根钻杆转动，所述的钻杆设有1～9根，多根钻杆的旋转方向为正反交错，所述的钻杆的上端设有进浆口，所述的钻杆的下端连接带翼钻杆，所述的带翼钻杆的下端可更换式连接多功能钻头，所述的多功能钻头上设有喷浆口与喷气口。 

所述的带翼钻杆由带翼钻杆本体及多个螺旋叶片组成，所述的螺旋叶片以5度～45度的角度焊接在带翼钻杆本体上，多个螺旋叶片按4～6排环绕排列在带翼钻杆本体上，每排螺旋叶片的垂直间隔为0.8～1.2m。 

所述的带翼钻杆本体的直径为180mm，所述的螺旋叶片的长度为3～5mm。所以杆件总直径为186～190mm。这样做较原来的工法好处有可以通过螺纹钻杆向上抬土，来较快的疏散因施工对土体有挤压作用而产生的超孔隙水压力，这样能够有效地减少成桩过程对桩周土体、管线等造成的压力。 

所述的带翼钻杆上设有抱箍。 

所述的多功能钻头选自螺旋多功能钻头、两片耙式多功能钻头或三片耙式多功能钻头，其目的在于针对不同的土层情况可选用不同的钻头应对，所述的多功能钻头上设有一个或多个喷浆口与喷气口。相应的喷浆方式有单点喷浆和多点喷浆，用以调节桩体的均匀性。多点喷浆让固化浆液能充分搅拌到桩中，让同样搅拌的次数能达到加倍的搅拌效果。 

所述的进浆口上设有流量仪，所述的导杆与动力头连接处设有入土深度传感仪，所述的流量仪与入土深度传感仪均与主机内的集成计算机连接。集成计算机显示每米下降深度、每米喷浆量、总喷浆量和总搅拌时间，每根桩结束计算机能分析出每根桩的沉桩质量情况。 

该装置还包括后台水泥浆搅拌系统，后台水泥浆搅拌系统通过存浆桶后连接钻杆上的进浆口。 

所述的钻杆为普通光钻杆或小边距螺旋钻杆，由于小边距螺旋钻杆在沉桩过程中正转具有提土效果，可根据土层情况选择不同数量的普通光钻杆与小边距螺旋钻杆进行组合，通过钻杆的正转和反转具有提土和压土的作用来使得土体和固化剂充分搅拌，有效地减少超孔隙水压力，从而减少挤土效应。所述的钻杆的内部作为 喷气与喷浆的通道，所述的钻杆的中部设有中间支承架，下部设有下部支承架。 

所述的主机为履带式主机或步履式主机，所述的动力头由2～3只起重机组成，所述的起重机为4～8P双速、功率为55kw～240kw的起重机，所述的起重机通过变速箱与减速机带动多根钻杆以1～60转/分的转速同时转动，多根钻杆的旋转方向为正反交错。 

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置的应用，该应用包括以下步骤： 

（1）放样，根据施工图放出实样； 

（2）开沟槽，根据图纸要求开沟槽； 

（3）装置就位，将可减少挤土性的多轴搅拌桩装置移动到待施工位置； 

（4）启动后台水泥浆搅拌系统，然后把水泥浆送至存浆桶； 

（5）开启集成计算机，让计算机来控制预先设置的数据：喷气压力、每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间； 

（6）开启喷气装置，从多功能钻头的喷气口喷气，并开启动力头驱动多功能钻头，边向上抬升土体边从喷浆口喷水泥浆，使土体和水泥浆液形成上下循环，钻杆正转下沉到设计桩底标高，反转边喷浆边提钻至带翼钻杆长度，再正转边喷浆边向下钻至设计标高； 

（7）再反转钻杆，边提升钻杆边喷水泥浆边搅拌，一次成桩； 

（8）一组结束，移至第二组继续施工。 

步骤（6）中喷浆的方式有两种：一、钻杆下沉时喷100%的浆液，提升时不喷浆；二、钻杆下沉时喷50%～80%的浆液，提升时喷20%～50%的浆液。 

步骤（6）中，搅拌桩实施下沉喷浆的过程中，螺旋叶片正转抬升土体，为浆液提供上升的通道，可通过多根钻杆一起配合工作在土体内部形成一个自下而上，再由上到下的一个内循环，这样能够释放掉由施工过程中引起的超孔隙水压力，有效地减少挤土效应。搅拌桩下沉喷浆过程中，钻杆下沉速度控制在小于5m/min；钻杆提升搅拌时，钻杆反转，提升速度控制为小于5m/min。 

步骤（7）中成桩时的搭接方式有两种：一、部分搭接，即搭接长度为一根桩的15%～50%；二、整根桩的全搭接。当采用重力坝式挡土或止水时采用第一种方式搭接，当采用单排止水时采用第二种方式搭接。进行步骤（7）的过程中可喷气。 

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置的应用，可一次成桩多根，成桩直径为700mm，钻距为500mm。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果： 

1、增加的螺旋叶片在钻杆下沉的同时能起到向上提土的作用，有效地减少了搅拌施工过程中的挤土效应；而多根转杆一起工作时可以是土体在内部形成一个自下而上，再由上到下的一个内循环，这样能够释放掉由施工过程中引起的超孔隙水压力，有效地减少挤土效应。 

2、加设了螺旋叶片之后，钻杆直径变大，所以下钻稳定性好，钻孔成型好。 

3、采用钻杆内喷浆方式，喷浆孔位于钻头上，可在下沉掘进的同时进行搅拌，提升了搅拌功效；喷浆采用单点喷浆或多点喷浆，让固化浆液能充分搅拌到桩中，让同样搅拌的次数能达到加倍的搅拌效果。 

4、原钻杆固化剂通过输浆管注入的过程中可能会对桩周土体产生挤压，也可能会提高桩体周围超孔隙水压力极值，对周围环境产生一定的破坏，现有小边距螺纹钻杆在搅拌桩实施下沉喷浆的过程中，正转排土，为浆液提供上升的通道，减少桩内土体的膨胀，减小对周围环境的影响，靠近地铁和房屋对挤土有要求的基坑围护多了一种选择。 

5、与SMW工法相比减少了排土量，是SMW工法排土量的1/3～1/5，节约了水泥，减少了污染，与SMW工法相比本工法的水泥利用率更高，水泥在土中得到充分利用，同水泥的情况下，增加了水泥土的强度。 

6、多种钻头的互换，增强钻进的能力。 

附图说明

图1为本实用新型的可减少挤土性的多轴搅拌桩装置的结构示意图； 

图2为螺旋钻头的结构示意图； 

图3为两片耙式钻头的结构示意图； 

图4为三片耙式钻头的结构示意图； 

图5为一根小边距螺旋钻杆时的结构示意图； 

图6为两根小边距螺旋钻杆组合式的结构示意图； 

图7为两根光钻杆和一根小边距螺旋钻杆组合式的结构示意图； 

图8为三根小边距螺旋钻杆组合式的结构示意图； 

图9为三根光钻杆和两根小边距螺旋钻杆组合式的结构示意图； 

图10为五根小边距螺旋钻杆组合式的结构示意图； 

图11为成桩时部分搭接的结构示意图； 

图12为成桩时整根桩全部搭接的结构示意图； 

图13为成桩后的桩形状和钻杆的旋转方向示意图。 

图中，1为主机、2为卷扬机、3为导杆、4为钢丝绳、5为进浆口、6为动力头、7为变速箱、8为减速机、9为钻杆、10为中间支承架、11为下部支承架、12为带翼钻杆、13为抱箍、14为多功能钻头、15为喷气口、16为喷浆口、17为后台水泥浆搅拌系统。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。 

实施例1 

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，结构如图1所示，包括主机1、卷扬机2、导杆3、动力头6、变速箱7、减速机8及钻杆9，卷扬机2及导杆3均固定在主机1上，动力头6、变速箱7及减速机8从上到下依次设在导杆3上，动力头6通过钢丝绳4连接导杆3顶端滑轮，钢丝绳4带动动力头6上下升降，动力头6依次通过变速箱7和减速机8带动多根钻杆9转动，钻杆9设有1～9根，多根钻杆9的旋转方向为正反交错，钻杆9的上端设有进浆口5，钻杆9的下端连接带翼钻杆12，带翼钻杆12的下端可更换式连接多功能钻头14，多功能钻头14上设有喷浆口16与喷气口15。 

本实施例中，多功能钻头14选自螺旋多功能钻头，结构如图2所示。多功能钻头14上设有一个或多个喷浆口16与喷气口15。相应的喷浆方式有单点喷浆和多点喷浆，用以调节桩体的均匀性。多点喷浆让固化浆液能充分搅拌到桩中，让同样搅拌的次数能达到加倍的搅拌效果。 

钻杆9为普通光钻杆或小边距螺旋钻杆，由于小边距螺旋钻杆在沉桩过程中正转具有提土效果，可根据土层情况选择不同数量的普通光钻杆与小边距螺旋钻杆进行组合，通过钻杆9的正转和反转具有提土和压土的作用来使得土体和固化剂充分搅拌，有效地减少超孔隙水压力，从而减少挤土效应。 

本实施例中，钻杆9的组合方式如图5所示，为一根钻杆。 

钻杆9的内部作为喷气与喷浆的通道，钻杆9的中部设有中间支承架10，下部设有下部支承架11。 

带翼钻杆12由带翼钻杆本体及多个螺旋叶片组成，螺旋叶片以5度～45度的角度焊接在带翼钻杆本体上，多个螺旋叶片按4～6排环绕排列在带翼钻杆本体上，每排螺旋叶片的垂直间隔为0.8～1.2m。带翼钻杆12上设有抱箍13。 

带翼钻杆本体的直径为180mm，螺旋叶片的长度为3～5mm。所以杆件总直径为186～190mm。这样做较原来的工法好处有可以通过螺纹钻杆9向上抬土，来较快的疏散因施工对土体有挤压作用而产生的超孔隙水压力，这样能够有效地减少成桩过程对桩周土体、管线等造成的压力。 

进浆口5上设有流量仪，导杆3与动力头6连接处设有入土深度传感仪，流量仪与入土深度传感仪均与主机1内的集成计算机连接。集成计算机显示每米下降深度、每米喷浆量、总喷浆量和总搅拌时间，每根桩结束计算机能分析出每根桩的沉桩质量情况。 

该装置还包括后台水泥浆搅拌系统17，后台水泥浆搅拌系统17通过存浆桶后连接钻杆9上的进浆口5。 

主机1为履带式主机或步履式主机，动力头6由2～3只起重机组成，起重机为4～8P双速、功率为55kw～240kw的起重机，起重机通过变速箱7与减速机8带动多根钻杆9以1～60转/分的转速同时转动，多根钻杆9的旋转方向为正反交错。 

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置的应用，该应用包括以下步骤： 

（1）放样，根据施工图放出实样； 

（2）开沟槽，根据图纸要求开沟槽； 

（3）装置就位，将可减少挤土性的多轴搅拌桩装置移动到待施工位置； 

（4）启动后台水泥浆搅拌系统17，然后把水泥浆送至存浆桶； 

（5）开启集成计算机，让计算机来控制预先设置的数据：喷气压力、每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间； 

（6）开启喷气装置，从多功能钻头14的喷气口15喷气，并开启动力头6驱动多功能钻头14，边向上抬升土体边从喷浆口16喷水泥浆，使土体和水泥浆液形成上下循环，钻杆9正转下沉到设计桩底标高，反转边喷浆边提钻至带翼钻杆12长度，再正转边喷浆边向下钻至设计标高； 

（7）再反转钻杆9，边提升钻杆9边喷水泥浆边搅拌，一次成桩； 

（8）一组结束，移至第二组继续施工。 

步骤（6）中喷浆的方式有两种：一、钻杆9下沉时喷100%的浆液，提升时 不喷浆；二、钻杆9下沉时喷50%～80%的浆液，提升时喷20%～50%的浆液。 

步骤（6）中，搅拌桩实施下沉喷浆的过程中，螺旋叶片正转抬升土体，为浆液提供上升的通道，可通过多根钻杆9一起配合工作在土体内部形成一个自下而上，再由上到下的一个内循环，这样能够释放掉由施工过程中引起的超孔隙水压力，有效地减少挤土效应。搅拌桩下沉喷浆过程中，钻杆9下沉速度控制在小于5m/min；钻杆9提升搅拌时，钻杆9反转，提升速度控制为小于5m/min。 

步骤（7）中成桩时的搭接方式有两种：一、部分搭接，如图11所示，即搭接长度为一根桩的15%～50%；二、整根桩的全搭接，如图12所示。当采用重力坝式挡土或止水时采用第一种方式搭接，当采用单排止水时采用第二种方式搭接。进行步骤（7）的过程中可喷气。 

一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置的应用，可一次成桩多根，成桩直径为700mm，钻距为500mm，成桩后的桩形状如图13所示。 

实施例2 

如图3所示，多功能钻头14为两片耙式多功能钻头，其余同实施例1。 

实施例3 

如图4所示，多功能钻头14为三片耙式多功能钻头，其余同实施例1。 

实施例4 

钻杆9的组合方式如图6所示，为两根钻杆的组合，其余同实施例1。 

实施例5 

钻杆9的组合方式如图7所示，为两根光钻杆和一根小边距螺旋钻杆组合，其余同实施例1。 

实施例6 

钻杆9的组合方式如图8所示，为三根小边距螺旋钻杆，其余同实施例1。 

实施例7 

钻杆9的组合方式如图9所示，为三根光钻杆和两根小边距螺旋钻杆，其余同实施例1。 

实施例8 

钻杆9的组合方式如图10所示，为五根小边距螺旋钻杆，其余同实施例1。 

Claims (7)

1.一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，包括主机、卷扬机、导杆、动力头、变速箱、减速机及钻杆，所述的卷扬机及导杆均固定在主机上，所述的动力头、变速箱及减速机从上到下依次设在导杆上，动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮，钢丝绳带动动力头上下升降，动力头依次通过变速箱和减速机带动多根钻杆转动，其特征在于，所述的钻杆设有1～9根，多根钻杆的旋转方向为正反交错，所述的钻杆的上端设有进浆口，所述的钻杆的下端连接带翼钻杆，所述的带翼钻杆的下端可更换式连接多功能钻头，所述的多功能钻头上设有喷浆口与喷气口，所述的带翼钻杆由带翼钻杆本体及多个螺旋叶片组成，所述的螺旋叶片以5度～45度的角度焊接在带翼钻杆本体上，多个螺旋叶片按4～6排环绕排列在带翼钻杆本体上，每排螺旋叶片的垂直间隔为0.8～1.2m，所述的带翼钻杆本体的直径为180mm，所述的螺旋叶片的长度为3～5mm。 

2.根据权利要求1所述的一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，其特征在于，所述的带翼钻杆上设有抱箍。 

3.根据权利要求1所述的一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，其特征在于，所述的多功能钻头选自螺旋多功能钻头、两片耙式多功能钻头或三片耙式多功能钻头，所述的多功能钻头上设有一个或多个喷浆口与喷气口。 

4.根据权利要求1所述的一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，其特征在于，所述的进浆口上设有流量仪，所述的导杆与动力头连接处设有入土深度传感仪，所述的流量仪与入土深度传感仪均与主机内的集成计算机连接。 

5.根据权利要求1所述的一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，其特征在于，该装置还包括后台水泥浆搅拌系统，后台水泥浆搅拌系统通过存浆桶后连接钻杆上的进浆口。 

6.根据权利要求1所述的一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，其特征在于，所述的钻杆为普通光钻杆或小边距螺旋钻杆，所述的钻杆的内部作为喷气与喷浆的通道，所述的钻杆的中部设有中间支承架，下部设有下部支承架。 

7.根据权利要求1所述的一种可减少挤土性的多轴搅拌桩装置，其特征在于，所述的主机为履带式主机或步履式主机，所述的动力头由2～3只起重机组成，所述 的起重机为4～8P双速、功率为55kw～240kw的起重机，所述的起重机通过变速箱与减速机带动多根钻杆以1～60转/分的转速同时转动，多根钻杆的旋转方向为正反交错。 

Images