CN216999673U - 一种水泥搅拌桩碳化成桩装置 - Google Patents

Abstract

一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，包括包括支撑柱、钻桩电机、空心钻杆、浆料桶和二氧化碳钢瓶，所述支撑柱的侧面设置有升降块，所述支撑柱的顶部设置升降电机；所述升降块上设置有支撑平台，所述钻桩电机设置于支撑平台上，所述支撑平台的底面设置有进料装置，所述空心钻头的顶部与钻桩电机的驱动轴相连接；所述空心钻杆的内部分别设置有浆料通道和二氧化碳通道，所述空心钻杆底端设置钻头，其底部设置开设有若干排气孔的搅拌叶片；所述浆料桶上设置有输料软管，所述二氧化碳钢瓶上设置有输气软管。本实用新型将碳化技术和搅拌成桩技术相结合，改善搅拌施工效率和搅拌桩成桩性能，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。

Description

一种水泥搅拌桩碳化成桩装置

技术领域

本实用新型涉及软土地基处理技术领域，尤其涉及一种水泥搅拌桩碳化成桩装置。

背景技术

目前，大部分城市的建筑和基础设施需要在软土层上施工，软土具有含水率高、孔隙率和压缩性大、渗透性和稳定性差等不良物理力学特性，因此需要对软土进行相应的人工处理才能使其承受相应荷载。搅拌桩法是目前软土地基处理方法中常用且较为成熟的方法之一，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、水稳定性和一定强度的优质地基。

碳化固化技术是近些年才来提出的一种新型的软弱土基处理技术，二氧化碳能跟多种固化剂发生相应的反应从而增强其固化效果。研究表明：碳化对氧化镁固化效果有明显影响，碳化样品可在3-6h内完成大部分碳化，并在24h后稳定，碳化产物水碳镁石、球碳镁石和碳酸镁石等镁碳酸盐的膨胀性和胶结作用使土体中的孔隙类型发生转变，孔隙变小，从而使土体更加密实，无侧限抗压强度增加。碳化后高活性氧化镁样品的强度可达2.5MPa，是标准条件下养护28d水泥固化土强度的1.39倍。碳化同样对水泥固化土的力学性能有明显提升。碳化3h水泥固化土强度基本能达到标准养护14d试样强度的60％，碳化1d试样强度基本能达到标准养护14d试样强度的80％，碳化3d试样强度基本能超过标准养护14d 试样强度。

碳化技术在固化领域具有很多积极、有意义的作用，但由于缺乏应用的手段而在实际应用中较少。同样搅拌桩技术也存在桩体强度较低等缺陷。如果能将二氧化碳碳化技术与搅拌桩技术相结合，一方面能推广碳化技术的应用，另一方面能有效的提高搅拌桩的力学性能。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，具体技术方案为：

一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，包括支撑柱、钻桩电机、空心钻杆、浆料桶和二氧化碳钢瓶，所述支撑柱竖向安装于固化地面上，其侧面设置有可上下移动的升降块，所述支撑柱的顶部设置有用于驱动升降块的升降电机；所述升降块上设置有支撑平台，所述钻桩电机设置于支撑平台的顶面且其驱动轴贯穿于支撑平台，所述支撑平台的底面设置有进料装置，所述空心钻杆的顶部可转动地设置于进料装置内并与钻桩电机的驱动轴相连接；所述空心钻杆的内部分别设置有浆料通道和二氧化碳通道，所述空心钻杆底端设置可被浆料重量推开的钻头，其底部设置开设有若干排气孔的搅拌叶片；所述浆料桶上设置有延伸至进料装置内且可把浆料输送至浆料通道内的输料软管，所述二氧化碳钢瓶上设置有与二氧化碳通道相连通的输气软管。

进一步地，所述空心钻杆的顶部设置有连接轴，所述连接轴的底端通过间隔设置的固定柱与浆料通道内部相连接，其顶端通过联轴器连接于钻桩电机的驱动轴上，所述进料装置的顶底部均通过轴承分别与连接轴和空心钻杆相连接。

进一步地，所述进料装置的内部通过隔板分隔成进料腔和与输气软管相连通的进气腔，所述输料软管延伸至进料腔内且其出口正对于浆料通道的正上方，所述二氧化碳通道的外侧面开设有若干与进气腔相连通的进气孔。

进一步地，所述浆料通道的顶部设置成喇叭形的进料口。

进一步地，所述钻头为两块可相互磁吸的半钻头，两个半钻头上端的内部均设置有使其闭合的扭簧。

进一步地，所述浆料通道的内壁设置有覆盖于扭簧上的可伸缩的保护壳。

进一步地，所述排气孔设置于搅拌叶片的上表面。

有益效果：

本实用新型将碳化技术和搅拌成桩技术相结合，改善搅拌施工效率和搅拌桩成桩性能，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。

附图说明

图1为本实用新型的整体平面示意图。

图2为本实用新型的进料装置放大图。

图3为本实用新型的搅拌叶片和钻头示意图。

图中：1支撑柱，11升降块，12升降电机，13推移块，2支撑平台，3钻桩电机，31联轴器，32连接轴，4空心钻杆，41浆料通道，42二氧化碳通道，43 进料口，44进气孔，45搅拌叶片，46排气孔，47钻头，48扭簧，49保护壳，5 进料装置，51固定板，52轴承，53隔板，54进料腔，55进气腔，6浆料桶，61 输送泵，62输料软管，63控制阀，7二氧化碳钢瓶，71输气软管，72支管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1至3所示，一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，包括支撑柱1、钻桩电机3、空心钻杆4、浆料桶6和二氧化碳钢瓶7，所述支撑柱1竖向安装于固化地面上，其侧面设置有可上下移动的升降块11，所述支撑柱1的顶部设置有用于驱动升降块11的升降电机12；所述升降块11上设置有支撑平台2，所述钻桩电机 3设置于支撑平台2的顶面且其驱动轴贯穿于支撑平台2，所述支撑平台2的底面设置有进料装置5，所述空心钻杆4的顶部可转动地设置于进料装置5内并与钻桩电机3的驱动轴相连接；所述空心钻杆4的内部分别设置有浆料通道41和二氧化碳通道42，所述空心钻杆4底端设置可被浆料重量推开的钻头47，其底部设置开设有若干排气孔46的搅拌叶片45；所述浆料桶6上设置有延伸至进料装置5内且可把浆料输送至浆料通道41内的输料软管62，所述二氧化碳钢瓶7 上设置有与二氧化碳通道42相连通的输气软管71。

具体地，所述支撑柱1的侧面设置有与升降块11相匹配的滑槽，所述升降块11沿滑槽在支撑柱1上滑移，从而带动支撑平台2上下移动。所述支撑柱1 内可设置连接于升降块11上的推移块13，升降电机12的驱动端可设置与推移块13转动连接的丝杠螺母副或螺杆，从而可驱动推移块13在支撑柱1内移动，以实现升降块11在滑槽内的滑移。

所述进料装置5顶部的两侧均通过固定板51连接于支撑平台2的底面，以实现对进料装置5的固定。

所述浆料桶6上设置输送泵61，输料软管62连接于输送泵61的出口，且输料软管62靠近输送泵61处设置有控制阀63；二氧化碳钢瓶7设置有瓶头阀，其连接于输气软管71。

优选地，输气软管71上可设置连通于输料软管62上的支管72，支管72上设置单向阀，从而可对输料软管62和浆料通道41内残留的浆料进行吹扫，避免残留粘接于内壁。

如图2所示，所述空心钻杆4的顶部设置有连接轴32，所述连接轴32的底端通过间隔设置的固定柱与浆料通道41内部相连接，其顶端通过联轴器31连接于钻桩电机3的驱动轴上，所述进料装置5的顶底部均通过轴承52分别与连接轴32和空心钻杆4相连接。

本实施例中，所述进料装置5的内部通过隔板分隔成进料腔54和与输气软管71相连通的进气腔55，所述输料软管62延伸至进料腔54内且其出口正对于浆料通道41的正上方，所述二氧化碳通道42的外侧面开设有若干与进气腔55 相连通的进气孔44，从而使输送至进气腔55的二氧化碳气体从进气孔44进入至二氧化碳通道42，并从排气孔46排出。

优选地，所述浆料通道41的顶部设置成喇叭形的进料口43。其中，所述输料软管62可采用其他辅助工具固定于进料口43的正上方，也可以是延伸至进料装置5内的输料软管62单独设置成硬质管，从而便于把浆料准确、稳定地输送至进料口43内。

如图3所示，所述钻头47为两块可相互磁吸的半钻头47，两个半钻头47 上端的内部均设置有使其闭合的扭簧48。两个半钻头47的外侧边缘分别设置可相互吸引的磁吸块，当相互靠近时可紧密吸合；同时，扭簧48的弹力使两个半钻头47的初始位置处于闭合的状态；当空心钻杆4向下钻时，软土施加于钻头 47斜面上的作用力也有利于使两个半钻头47处于闭合的状态，从而不影响钻头 47的功能和使用。当浆料通道41内注入浆料后，浆料的重力克服两个半钻头47 之间的磁吸力和扭簧48的弹力，使得两个半钻头47分开而向下倾倒浆料。

本实施例，所述浆料通道41的内壁设置有覆盖于扭簧48上的可伸缩的保护壳49，保护壳49的可伸缩使其能跟随半钻头47的分离和闭合，从而避免扭簧 48接触浆料。

优选地，所述排气孔46设置于搅拌叶片45的上表面，排气孔46内宜设置可供二氧化碳通过的单向阀，从而避免空心钻杆4向下钻动时，软土进入排气孔 46内而堵塞。

使用时，在所需施工搅拌桩处的软土处安装本成桩装置；依次启动升降电机 12和钻桩电机3，使空心钻杆4向下移动，对软土下钻至设计深度；向上提升空心钻杆4，同时启动输送泵61，浆料从进料口43处进入浆料通道41内并从钻头 47处倾倒至桩基内，并重复空心钻杆4的上下移动；打通二氧化碳输送流程，使二氧化碳进入二氧化碳通道42内并从排气孔46排出，同时可打通支管72，利用二氧化碳对浆料管道进行吹扫；重复空心钻杆4的上下移动至规定次数，从而完成碳化成桩的过程。通过调节搅拌叶片45直径和排气孔46开孔位置，可以实现不同桩径的搅拌桩的施工质量控制过程；若搅拌叶片45上排气孔46堵塞时，可加大二氧化碳的进气量以疏通堵塞情况，提高搅拌质量和成桩效率。

Claims (7)

1.一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：包括支撑柱、钻桩电机、空心钻杆、浆料桶和二氧化碳钢瓶，所述支撑柱竖向安装于固化地面上，其侧面设置有可上下移动的升降块，所述支撑柱的顶部设置有用于驱动升降块的升降电机；所述升降块上设置有支撑平台，所述钻桩电机设置于支撑平台的顶面且其驱动轴贯穿于支撑平台，所述支撑平台的底面设置有进料装置，所述空心钻杆的顶部可转动地设置于进料装置内并与钻桩电机的驱动轴相连接；所述空心钻杆的内部分别设置有浆料通道和二氧化碳通道，所述空心钻杆底端设置可被浆料重量推开的钻头，其底部设置开设有若干排气孔的搅拌叶片；所述浆料桶上设置有延伸至进料装置内且可把浆料输送至浆料通道内的输料软管，所述二氧化碳钢瓶上设置有与二氧化碳通道相连通的输气软管。

2.根据权利要求1所述的一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：所述空心钻杆的顶部设置有连接轴，所述连接轴的底端通过间隔设置的固定柱与浆料通道内部相连接，其顶端通过联轴器连接于钻桩电机的驱动轴上，所述进料装置的顶底部均通过轴承分别与连接轴和空心钻杆相连接。

3.根据权利要求2所述的一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：所述进料装置的内部通过隔板分隔成进料腔和与输气软管相连通的进气腔，所述输料软管延伸至进料腔内且其出口正对于浆料通道的正上方，所述二氧化碳通道的外侧面开设有若干与进气腔相连通的进气孔。

4.根据权利要求3所述的一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：所述浆料通道的顶部设置成喇叭形的进料口。

5.根据权利要求1所述的一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：所述钻头为两块可相互磁吸的半钻头，两个半钻头上端的内部均设置有使其闭合的扭簧。

6.根据权利要求5所述的一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：所述浆料通道的内壁设置有覆盖于扭簧上的可伸缩的保护壳。

7.根据权利要求1所述的一种水泥搅拌桩碳化成桩装置，其特征在于：所述排气孔设置于搅拌叶片的上表面。

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