CN220150291U - 一种劲芯复合桩组合施工装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地下工程机械装备技术领域，一种劲芯复合桩组合施工装备，该装备包括工作平台、塔架、吊车和压桩机构；塔架包括塔架本体、第一双向搅拌机构和第二双向搅拌机构；塔架本体通过塔架移动滑道呈轴向左右移动连接在工作平台上；第一和第二双向搅拌机构分别升降滑动连接悬挂在塔架的左右两侧；吊车用于芯桩的吊运；压桩机构用于搅拌桩施工结束后进行的芯桩植入。本实用新型的优点是通过塔架在所述工作平台上左右滑动可完成钻杆连接及接力打桩动作，从而可有效保证桩位的对中及超深搅拌桩施工；通过吊车和压桩机构配合可在搅拌桩施工结束后立即进行芯桩植入形成劲芯复合桩，使整个施工过程保持连续高效且施工质量可控可靠。

Description

一种劲芯复合桩组合施工装备

技术领域

本实用新型涉及地下工程机械装备技术领域，尤其涉及一种劲芯复合桩组合施工装备。

背景技术

劲芯复合桩是近些年来土木工程界出现的一种新型桩，其利用单向搅拌桩技术形成的搅拌桩中植入刚性芯桩复合而成。目前，劲芯复合桩已在多个省市成功推广应用，解决了复合地基和桩基工程中的部分技术难题，降低了工程建设成本。

然而，在水泥搅拌桩和劲芯复合桩工程应用中仍存在以下亟待解决的技术问题，通过实施本实用新型解决方案，能够在工程机械装备和工艺工法方面获得显著的技术进步：

1、目前占据水泥搅拌桩工程市场主要地位的施工装备是单向搅拌桩施工钻机，单向搅拌桩施工方法也一直是搅拌桩施工市场的主流。这种已有60多年历史的钻机类型，在长期应用中一直无法规避①桩体固化土搅拌不均匀且桩身强度离散性大；②施工过程经常出现糊钻抱钻以及水泥浆地表冒浆的现象；③难以施工大直径的、大深度、硬土层的搅拌桩；④搅拌桩施工效率低且水泥消耗量大；⑤搅拌桩施工质量可控可靠性差等弊病。为此，本实用新型在劲芯复合桩组合施工装备基础上增加了双向搅拌机构解决方案，并提出基于双向搅拌机构的多层双向互剪搅拌施工方法，简称CS-DSM(Contra rotational shear–deep soil mixing)工法。应用CS-DSM工法，利用钻具正反向旋转及其多层搅拌翼板双向剪切搅拌功能可实现双向搅拌桩均匀性增强与桩身强度离散性降低的有益效果；还可根治糊钻抱钻及地表冒浆问题，同时降低固化剂使用量并使大直径、大深度、硬土层搅拌桩施工成为可能。在同等地层、相同桩长桩径条件下，施工时间可减少30～40％，并能提高搅拌桩施工的可控可靠性，最终可使搅拌桩工程施工成本下降10％～15％。

2、近20年来，劲芯复合桩施工均采用搅拌桩钻机和静压桩机两台施工装备，施工需要较大的工作场地，在狭窄场地施工时易受到空间限制，且施工周期长，装备使用费高；采用本实用新型的劲芯复合桩组合施工装备可以将两台施工装备合二为一形成紧凑结构装备，进而可以降低施工对场地的要求，提高施工效率，同时也可提升施工桩位精准对位能力。

3、当施工钻机主桅杆/塔架高度超过40m时，现有搅拌桩钻机装备施工时易发生倾倒，而主桅杆/塔架高度小于30m的搅拌桩钻机又难于满足设计桩长要求。对搅拌桩钻机的主桅杆/钻架提出30m限高要求，使施工桩长受到限制，影响了劲芯复合桩的应用；劲芯复合桩组合施工装备解决方案可以满足工程装备施工稳定安全要求以及30m限高要求，同时，还可以施工桩长接近60m的搅拌桩和劲芯复合桩，从而能够解决当前建筑市场亟待解决的痛点难题。

实用新型内容

针对现有劲芯复合桩施工装备和施工工法所面临的技术问题，本实用新型提出了一种劲芯复合桩组合施工装备及多层双向互剪搅拌桩工法(简称CS-DSM工法)，采用该组合施工装备及CS-DSM工法可以实现固化土的多层双向互剪搅拌、良好的桩身均匀性和满足设计桩身强度。此外，通过接杆和接力搅拌技术能够施工超深双向搅拌桩并可解决因限高导致的桩长无法达到设计要求的难题；复合桩组合施工装备结构紧凑，降低了施工装备对工作场地的要求；同时提高了施工定位的准确性，缩短了工期，提高了搅拌桩的施工质量。

为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种劲芯复合桩组合施工装备，包括工作平台、塔架、吊车和压桩机构；所述塔架位于工作平台的右侧；所述塔架包括塔架本体、第一双向搅拌机构和第二双向搅拌机构；所述塔架本体呈左右相继移动的连接在工作平台上；所述第一双向搅拌机构和第二双向搅拌机构分别呈升降移动的悬挂连接在塔架本体的左右两侧；第一双向搅拌机构和第二双向搅拌机构的钻具穿过工作平台的通口施工高质量超深搅拌桩，并通过左右水平移动相继进行接杆和接力施工高质量超深搅拌桩；所述吊车设置在工作平台的左侧；所述吊车用于将芯桩的吊运至所述压桩机构上方；所述压桩机构设置在工作平台上且位于塔架和吊车之间；所述压桩机构用于搅拌桩施工结束后进行的芯桩植入。该装备的吊车和塔架分别位于工作平台的左右两侧，能够确保工作平台左右两侧的平衡，从而确保装备整体的稳定性；所述塔架本体可在工作平台上水平左右滑动从而完成钻杆拆接动作，且塔架本体水平左右移动可实现钻杆与孔位对中和钻杆拆接，满足大深度搅拌桩施工，从而提升了搅拌桩钻机的施工便捷性和施工效率；通过双向搅拌钻具可实现多层互剪的施工工艺，进而保证大直径超深搅拌桩的施工质量；通过吊车和压桩机构相配合可在搅拌桩施工结束后立即植入芯桩，使整个施工过程保持连续，大大提升了施工效率。

作为优选，所述工作平台下方分别设置有第一移动单元和第二移动单元；所述工作平台在第一移动单元和第二移动单元的驱动下，实现组合施工装备的水平方向与垂直方向的移动；所述工作平台上沿左右方向设置有两条平行的塔架移动滑道；两条所述塔架移动滑道上滑动连接有移动基座，且两条塔架移动滑道与移动基座之间呈台阶状错位相互卡插配合；所述移动基座底部与工作平台之间设置有若干排滑道滚轮；所述塔架本体固定连接在移动基座上；工作平台上呈左右方向设置有两组驱动油缸，每组驱动油缸的驱动端均与所述移动基座连接，且在所述驱动油缸的作用下，驱动塔架本体通过移动基座在所述塔架移动滑道上水平左右移动；所述塔架移动滑道的两端均设有用于防止塔架本体滑出滑道的滑道限位块；所述工作平台上分别设置有供钻具和预制桩穿过的搅拌桩孔位和压桩孔位。通过第一移动单元和第二移动单元驱动可以使复合桩组合施工装备进行升降和移动，从而能够在搅拌桩施工后，通过复合桩组合施工装备沿其中轴线右移，使压桩孔位与搅拌桩桩位对中，并利用压桩机构将芯桩压入双向搅拌桩中；应用复合桩组合施工装备能节省施工工作面，提高劲芯复合桩的施工效率；通过塔架移动滑道便于实现塔架本体在工作平台上的平行移动，也便于使塔架本体上悬挂的第一双向搅拌机构和第二双向搅拌机构能够进行接杆和接力搅拌施工，大大提升施工劲芯复合桩的效率。

作为优选，所述第一双向搅拌机构和第二双向搅拌机构均包括动力单元、导轨、升降滑轮组、钻杆限位装置和钻杆单元；所述导轨呈纵向设置于塔架本体上，所述动力单元滑动连接在所述导轨上，且动力单元通过升降滑轮组沿所述导轨升降移动；所述钻杆限位装置设置在塔架本体的下部且与动力单元位于同侧；所述钻杆单元的上端与动力单元下端连接，所述钻杆单元的下端穿过所述钻杆限位装置，且动力单元用于驱动钻杆单元中的内外钻杆进行双向旋转搅拌。通过导轨和升降滑轮组配合便于动力单元与钻杆单元升降移动，通过钻杆限位装置能够保证钻具同轴度，减小钻具摆动，动力单元中的内钻杆驱动单元与外钻杆驱动单元可分别独立驱动内外钻杆正反向旋转。

作为优选，每个所述动力单元包括箱体以及至少一个动力输出源、至少一个减速机、外钻杆驱动单元和内钻杆驱动单元；所述动力输出源通过所述减速机配合分别为所述外钻杆驱动单元和所述内钻杆驱动单元提供动力；所述外钻杆驱动单元与内钻杆驱动单元呈同轴设置且旋转方向相反。动力输出源可采用电机动力头或液压动力头，并可设计为单动力头或双动力头形式，形成多种双向互剪搅拌桩钻机型号。

作为优选，所述钻杆单元包括内钻杆和外钻杆；所述内钻杆内至少设置一条注浆通道；所述动力单元上设置有旋转接头；所述旋转接头上设置有进浆口；所述进浆口与注浆通道相连通；内钻杆与内钻杆驱动单元连接，外钻杆与外钻杆驱动单元连接，外钻杆和内钻杆以正反向相对旋转。上述内外钻杆的结构可实现多层双向互剪搅拌功能，提升双向搅拌桩的施工质量；内钻杆内部设置的至少一条注浆通道可根据施工工艺需求分别独立开启和关闭；此外，进浆口设置在旋转接头上，并采用进浆口支架对进浆口固定，防止在旋转钻进时发生抖动。

作为优选，所述第一双向搅拌机构或第二双向搅拌机构中的钻杆单元下端连接有钻具单元；所述钻具单元包括外部搅拌框架、第一搅拌叶片、第二搅拌叶片、掘进叶片和前导钻尖；所述第一搅拌叶片固定在所述内钻杆上，所述外部搅拌框架上部固定连接在外钻杆上，下端旋转连接在所述内钻杆上；所述第二搅拌叶片固定在所述外部搅拌框架内侧，并与第一搅拌叶片错位设置；所述掘进叶片连接在内钻杆的底部；所述前导钻尖安装在掘进叶片的下端；所述钻具单元上至少设置有一处出浆口，所述出浆口与所述注浆通道相连通。上述钻具组件的外部搅拌框架与第二搅拌叶片正向旋转，第一搅拌叶片和掘进叶片反向旋转，形成多层双向互剪的搅拌效果，固化土体通过多层双向互剪搅拌会使搅拌桩获得良好的均匀性与满足设计要求的桩身强度。

作为优选，所述出浆口包括第一出浆口和第二出浆口，第一出浆口；第二出浆口设置在所述第一搅拌叶片上。根据不同的施工工艺，可自主选择出浆口开启与关闭。

作为优选，所述吊车包括吊臂、旋转底座和吊臂角度调整机构；所述吊车上设置有驾驶室；吊车通过所述旋转底座与工作平台旋转连接；所述吊臂角度调整机构设置在吊车上，所述吊臂与吊臂角度调整机构连接。通过吊车吊臂、旋转底座和吊臂角度调整机构保证了在吊装芯桩时的灵活与便利。

作为优选，所述压桩机构包括压桩油缸和夹具；所述压桩油缸和夹具分别设置在工作平台上；所述夹具用于加持预制桩或钢管桩；所述压桩油缸为植入芯桩提供下压力。压桩机构上的压桩油缸和不同形式的夹具，能够满足各类芯桩的植入。

综上所述，本实用新型的优点包括以下四点：

1、采用多层双向互剪搅拌工法施工双向搅拌桩，可使桩体搅拌均匀性和桩身的强度大幅度提高，此外，还可根治单向搅拌桩钻机的糊钻抱钻及地表冒浆问题，同时降低固化剂使用量并使大直径、大深度、硬土层搅拌桩施工成为可能；在同等地层、相同桩长桩径条件下，双向搅拌桩施工时间可减少30～40％，并能提高搅拌桩施工的可控可靠性，最终可使搅拌桩工程施工成本下降10％～15％。

2、将双向搅拌桩钻机与静压桩机结合形成了劲芯复合桩组合施工装备，使用该装备可有效的节省人力，减少施工工作面，提高施工效率，缩短施工工期。

3、通过双机联用和钻杆接长技术可实现超长搅拌桩和超长劲芯复合桩施工，降低了钻机塔架高度，摆脱了钻机主桅杆限高束缚，使搅拌桩与劲芯复合桩的应用得到扩展。

4、钻机主桅杆/塔架高度降低后使施工装备运行更加稳定，并且减少了施工安全风险。

附图说明

图1为本实用新型劲芯复合桩组合施工装备的整体结构图；

图2为本实用新型工作平台的结构俯视图；

图3为本实用新型塔架移动滑道和移动基座的结构示意图；

图4为本实用新型塔架的结构示意图；

图5为本实用新型动力单元的结构示意图；

图6为本实用新型动力单元的结构剖视图；

图7为本实用新型钻杆单元的结构示意图；

图8为本实用新型钻具单元的结构示意图；

图9为本实用新型吊车及压桩机构的结构示意图；

图10为本实用新型施工步骤示意图。

其中：1、工作平台；101、第一移动单元；102、第二移动单元；11、驾驶室；12、塔架移动滑道；121、滑道限位块；122、驱动油缸；13、吊车基座；14、压桩孔位；15、搅拌桩孔位；2、塔架；201、塔架本体；202、第一双向搅拌机构；203、第二双向搅拌机构；21、动力单元；211、箱体；2111、动力输出轴一；2112、动力输出轴二；2113、主动齿轮一；2114、从动齿轮一；2115、主动齿轮二；2116、从动齿轮二；212-1、第一动力输出源；212-2、第二动力输出源；213、旋转接头；214、进浆口；215、进浆口支架；216-1、减速机一；216-2、减速机二；221、钻杆单元；2211、内钻杆；22111、第一注浆通道；22112、第二注浆通道；2212、外钻杆；222、钻具单元；2221、外部搅拌框架；2222、第一搅拌叶片；2223、第二搅拌叶片；2224、掘进叶片；2225、第一出浆口；2226、第二出浆口；2227、前导钻尖；23、导轨；24、升降滑轮组；25、移动基座；251、滑道滚轮；26、钻杆限位装置；27、支撑桁架；4、吊车；41、吊臂；42、旋转底座；43、吊臂角度调整机构；5、压桩机构；51、压桩油缸；52、夹具。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进做详细的介绍。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上端”、“下端”、“内、外”、“顶部”、“内部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以依据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，图1的左侧为本实施例的左侧；图1的右侧为本实施例的右侧；图1的上侧为本实施例的上侧；图1的下侧为本实施例的下侧；图1的前侧为本实施例的前侧；图1的后侧为本实施例的后侧。

如图1所示，一种劲芯复合桩组合施工装备，包括工作平台1、塔架2、吊车4和压桩机构5；塔架2位于工作平台1的右侧；塔架2包括塔架本体201、第一双向搅拌机构202和第二双向搅拌机构203；塔架本体201由支撑桁架27构成，支撑桁架27由受轴向力的杆件构成并分段安装。塔架本体201呈左右相继移动连接在工作平台1上；通过塔架本体201可在工作平台1上左右滑动从而完成钻杆连接的动作，且左右滑动的动作可有效的保证孔位的对中，满足大深度的搅拌桩的施工，提升搅拌钻机施工的便捷性和施工效率。第一双向搅拌机构202和第二双向搅拌机构203分别呈升降连接在塔架本体201的左右两侧，且第一双向搅拌机构202和第二双向搅拌机构203的钻具穿过工作平台1的通口施工高质量超深搅拌桩。第一双向搅拌机构202和第二双向搅拌机构203通过水平左右移动相继进行接杆和接力施工高质量超深搅拌桩。吊车4设置在工作平台1左侧，从而通过这样的布置保证了左右平衡，同时确保了装备整体的稳定性。吊车4用于将芯桩吊运至压桩机构5上方；压桩机构5设置在工作平台1上且位于塔架2和吊车4之间，使芯桩植入时装备移动的距离很小，从而方便压桩机构5将芯桩植入。压桩机构5用于搅拌桩施工结束后进行芯桩的植入。通过吊车4和压桩机构5相配合可在搅拌桩施工结束后立即进行芯桩植入，使整个施工过程保持连续，大大提升施工效率。

如图1至图4所示，工作平台1的下方分别设置有第一移动单元101和第二移动单元102；工作平台1在第一移动单元101和第二移动单元102的驱动下，实现组合施工装备的水平左右与垂直方向的移动。通过第一移动单元101与第二移动单元102的相互配合，方便组合施工装备在完成搅拌桩施工后沿其轴线移动，进行下一步压桩工序，提高劲芯复合桩的施工效率。

如图1至图4所示，工作平台1上呈左右方向设置有两条平行的塔架移动滑道12，塔架移动滑道12的长度应满足塔架本体201移动后的钻杆对中，两条塔架移动滑道12上滑动连接有移动基座25，如图3所示，塔架移动滑道12内侧上设置有卡槽，移动基座25的两侧设置有卡块，且两条塔架移动滑道12与移动基座25之间呈台阶状错位相互卡插配合，从而能够将移动基座25限位在塔架移动滑道12的卡槽内；移动基座25底部与工作平台1顶面之间设置有若干排滑道滚轮251，滑道滚轮251在塔架本体201移动时起到支撑与助滑的作用。塔架本体201固定连接在移动基座25上；工作平台1上呈左右方向设置有两组驱动油缸122，每组驱动油缸122的驱动端均与移动基座25连接，且在两个驱动油缸122的作用下，通过移动基座25使塔架本体201在塔架移动滑道12上左右移动；塔架移动滑道12的两端均设置有用于防止塔架本体201滑出滑道的滑道限位块121；通过滑道限位块121的位置可根据需求进行位置调节，保证每次塔架本体201移动后能顺利进行拆接钻杆的工作。工作平台1上分别设置有供预制桩和钻杆穿过的压桩孔位14和搅拌桩孔位15。通过塔架移动滑道12方便实现塔架本体201的水平移动，从而便于使塔架本体201两侧的第一双向搅拌机构202和第二双向搅拌机构203进行来回相继施工，大大提升施工效率；并通过滑道限位块121可准确对中，快速拆接钻杆。

如图4所示，第一双向搅拌机构202和第二双向搅拌机构203均包括动力单元21、导轨23、升降滑轮组24、钻杆限位装置26和钻杆单元221；导轨23呈纵向设置在塔架本体201上，动力单元21滑动连接在导轨23上，通过导轨23可对钻杆钻具进行加压钻进。动力单元21通过升降滑轮组24与塔架本体201升降配合，升降滑轮组24通过电机、上下两套滑轮以及钢丝绳组合进行升降控制，升降滑轮组24与现有的塔架本体201控制升降方式相同，在此不在赘述。钻杆限位装置26设置在塔架本体201的下部且与动力单元21位于同侧，起到了固定钻杆的作用，并且通过钻杆限位装置26能够更好地提升钻杆的稳定性和同轴度，防止钻杆因旋转振动产生过大的摆动。钻杆单元221的上端与动力单元21下端连接，钻杆单元221的下端穿过钻杆限位装置26，且动力单元21用于驱动钻杆单元221中的内外钻杆进行双向旋转搅拌。

如图5所示，每个动力单元21包括箱体211以及设置在箱体211上的第一动力输出源212-1、第二动力输出源212-2、减速机一216-1、减速机二216-2、外钻杆驱动单元和内钻杆驱动单元；第一动力输出源212-1通过减速机一216-1与外钻杆驱动单元连接，且第一动力输出源212-1通过减速机一216-1驱动外钻杆驱动单元进行旋转；第二动力输出源212-2通过减速机二216-2与内钻杆驱动单元连接，且第二动力输出源212-2通过减速机二216-2驱动内钻杆驱动单元旋转；外钻杆驱动单元与内钻杆驱动单元呈同轴设置且旋转方向相反。通过双动力的方式使结构更加合理，维修更为方便。第一动力输出源212-1和第二动力输出源212-2可为液压输出动力或者电机输出动力，且也可以设计为单动力头形式，根据具体需求适当选择动力装备。减速机一216-1和减速机二216-2在动力输出源和钻杆之间起匹配转速和传递扭矩的作用，可根据实际情况合理选择匹配适合的减速机。

如图6所示，外钻杆驱动单元包括动力输出轴一2111、主动齿轮一2113和从动齿轮一2114；动力输出轴一2111转动连接在箱体211左侧，且动力输出轴一2111与减速机一216-1连接；主动齿轮一2113套设在动力输出轴一2111上，从动齿轮一2114与主动齿轮一2113相啮合，且从动齿轮一2114转动连接在箱体211上；内钻杆驱动单元包括动力输出轴二2112、主动齿轮二2115和从动齿轮二2116；动力输出轴二2112转动连接在箱体211右侧，且动力输出轴二2112与减速机二216-2连接；主动齿轮二2115套设在动力输出轴二2112上，从动齿轮二2116与主动齿轮二2115相啮合，且从动齿轮二2116转动连接在箱体211上；从动齿轮一2114和从动齿轮二2116呈同轴设置且旋转方向相反。外钻杆驱动单元和内钻杆驱动单元均通过动力输出轴驱动主动齿轮和从动齿轮旋转的方式进行旋转，并且能够使各齿轮合理紧凑的安装在箱体211内，各齿轮相互配合互不干扰，保证动力的稳定输出；同时通过箱体211为动力的输出提供了保护，防止外部灰尘及拆装时对动力单元21内部产生污染。

如图7所示，钻杆单元221包括内钻杆2211和外钻杆2212；内钻杆2211内至少设置一条注浆通道，本实施例中设置了两条并列的注浆通道，分别为第一注浆通道22111和第二注浆通道22112。动力单元21上设置有旋转接头213；旋转接头213上设置有进浆口214，进浆口214采用进浆口支架215固定，进浆口214与注浆通道相连通。内钻杆2211与内钻杆驱动单元连接，外钻杆2212与外钻杆驱动单元连接，外钻杆2212和内钻杆2211以相反方向相对旋转；钻具单元222不同结构分别与外钻杆2212和内钻杆2211连接，并使钻具单元222实现双向多层互剪搅拌。采用内外钻杆的结构可实现双向搅拌功能，提升搅拌桩的桩身均匀性和桩身强度。内钻杆内部设置的至少一条注浆通道可根据施工工艺需求分别独立开启和关闭；同时进浆口214设置在旋转接头213上，并采用进浆口支架215对进浆口214固定，防止在旋转钻进时发生抖动。

如图8所示，第一双向搅拌机构202或第二双向搅拌机构203中的钻杆单元221连接有钻具单元222，钻具单元222包括外部搅拌框架2221、第一搅拌叶片2222、第二搅拌叶片2223、掘进叶片2224和前导钻尖2227；第一搅拌叶片2222固定在内钻杆2211上，外部搅拌框架2221上部固定连接在外钻杆2212上；下端旋转连接在内钻杆2211上。第二搅拌叶片2223固定在外部搅拌框架2221内侧，并与第一搅拌叶片2222错位设置；掘进叶片2224连接在内钻杆2211的底部，前导钻尖2227安装在掘进叶片2224的下端；钻具单元222中的外部搅拌框架2221与第二搅拌叶片2223正向旋转，第一搅拌叶片2222和掘进叶片2224反向旋转，形成双向多层互剪搅拌效果，将被搅拌土体切割揉搓使搅拌更加均匀。钻具单元222上至少设置有一处出浆口，出浆口与注浆通道相连通。如图8所示，本实施例设置两处出浆口，分别为第一出浆口2225和第二出浆口2226，第一出浆口2225和第二出浆口2226均设置在叶片的后部，第一出浆口2225设置在掘进叶片2224上，第二出浆口2226设置在上方第一搅拌叶片2222上。这种结构可保证浆液顺利喷出不被堵塞；当下沉提升均需喷浆时，第一出浆口2225在钻进时喷浆，第二出浆口2226在提钻时喷浆，保证了浆液在喷出后均能及时到位并得到充分搅拌。

如图9所示，吊车4包括吊臂41、旋转底座42和吊臂角度调整机构43；吊车4上设置有驾驶室11，驾驶室11内布设了吊车4、搅拌施工和压桩机构5的控制单元，可由同一机械操作人员进行控制，对各个机构进行统一操作，节省了人力资源，也避免了多人操作可能导致的沟通不畅、操作失误。吊车本体通过旋转底座42与工作平台1上的吊车基座13旋转连接；旋转底座42保证了吊车4在工作中的自由度；吊臂角度调整机构43设置在吊车本体上，吊臂41与吊臂角度调整机构43的连接；吊臂角度调整机构43通过液压控制进行吊臂41角度的调节，方便芯桩的起吊与安装，吊车4的结构为现有的常规吊车结构。通过吊车4上的吊臂41、旋转底座42和吊臂角度调整机构43保证了在吊装芯桩时的灵活与便利。

如图2和图9所示，压桩机构5包括压桩油缸51和夹具52；压桩油缸51和夹具52分别设置在工作平台1上；夹具52用于加持预制桩和钢管桩；夹具52可设置为不同形式，不拘泥于夹持同种截面形状的刚性桩，也可根据需求设置为夹持各类型钢的夹具。压桩油缸51为植入芯桩提供下压力。通过压桩机构5上的压桩油缸51和不同形式的夹具52，能够稳定满足各类芯桩的植入。

如图10所示，该劲芯复合桩组合施工装备的施工方法包括如下施工步骤：

S1、钻机就位：施工前先在塔架本体201左右两侧的动力单元21下方安装钻杆单元221，在第二双向搅拌机构203中钻杆单元221下方安装钻具单元222，并使钻头对中搅拌桩桩位中心，此时塔架本体201移动到塔架移动滑道12的最左侧并由滑道限位块121进行限位，并调整塔架本体201垂直度；

S2、钻进搅拌第一阶段：启动第二双向搅拌机构203中动力单元21及注浆装备根据施工工艺参数进行双向搅拌桩施工，通过第二双向搅拌机构203中动力单元21上的内钻杆驱动单元和外钻杆驱动单元分别驱动内外钻杆相反方向进行下沉搅拌，并通过掘进叶片2224上设置的第二出浆口2226进行注浆，直至第二双向搅拌机构203中钻杆单元221位于地表以上还剩余1～2m长度时，停止钻进，准备接钻杆；

S3、钻进搅拌第二阶段：将第二双向搅拌机构203中的钻杆单元221从动力单元21上拆卸分离，通过驱动油缸122推动，将移动基座25沿两侧的塔架移动滑道12向右推进至滑道限位块121处，此时，第一双向搅拌机构202的钻杆单元221中心正好与搅拌桩孔位15中心对中，并将第一双向搅拌机构202的钻杆单元221与第二双向搅拌机构203的钻杆单元221连接从而达到接长钻杆的目的，该工序应保证在短时间内完成；随后，第一双向搅拌机构202的动力单元21驱动钻杆单元221和钻具单元222继续进行旋转、钻进、搅拌及喷浆，直至第一双向搅拌机构202的钻具达到桩底设计标高；

S4、提钻搅拌第一阶段：提钻过程中内外钻杆搅拌方向与钻进时反向，若采用两搅一喷施工工艺，提钻时不进行喷浆；若采用两搅两喷施工工艺，提钻时关闭第一出浆口2225，开启上端第一搅拌叶片2222上设置的第二出浆口2226，边提升钻杆边注入浆液，当第一双向搅拌机构202中的钻杆单元221完全露出地面后停止提钻；

S5、提钻搅拌第二阶段：将第一双向搅拌机构202最下端的钻杆单元221与第二双向搅拌机构203的最上端的钻杆单元221拆除分离，通过驱动油缸122拉动，将移动基座25沿两侧的塔架移动滑道12向左拉回至初始位置，此时，塔架本体201移动至塔架移动滑道12最左侧，将第二双向搅拌机构203的动力单元21与钻杆单元221连接，继续提钻搅拌直至钻具单元222的前导钻尖2227提离地面，至此搅拌桩施工完毕；

S6、压桩阶段：搅拌桩施工结束后，通过工作平台1沿中轴线向右移动，压桩机构5中心与施工完成的搅拌桩桩位对中，利用吊车4进行芯桩吊运，调整芯桩垂直度，通过压桩机构5进行芯桩的分节连接及植入，直至芯桩长度及桩顶标高满足设计要求，即完成该劲芯复合桩施工；

S7、完成施工:钻机移位，重复S1～S6进行下一根劲芯复合桩施工，直至完成全部工程桩施工。

综上所述，本实用新型的优点是：1、采用多层双向互剪搅拌工法施工搅拌桩，使桩体搅拌均匀性和桩身的强度的到了提高，保证了搅拌桩的施工质量；2、将搅拌桩钻机与静压桩机结合形成了劲芯复合桩组合施工装备，使用该装备可有效的节省人力，减少施工工作面，提高施工效率，减短施工工期；3、通过连接钻杆可实现超长劲芯复合桩的施工，钻机塔架高度降低，摆脱了地域性桅杆限高的束缚，使劲芯复合桩的应用得到扩展；4、钻机桅杆/塔架高度降低后使施工装备更加稳定，减小了安全风险。

实施例一

本实施例的工程背景是学校宿舍楼，桩型为劲芯复合桩，其中外围搅拌桩桩径800mm、桩长42m，芯桩采用预制管桩，直径500mm，桩长42m；由于该地区对施工装备限高30m，故只能采用劲芯复合桩组合施工装备并利用连接钻杆的方式进行搅拌桩的施工；考虑到该宿舍楼施工场地狭小，同时进场搅拌桩钻机与静压桩机会导致施工场地拥挤、施工困难。综上各原因，故本工程决定采用复合桩组合施工装备及CS-DSM工法。

如图1至图10所示，该与组合装备包括工作平台1、塔架2、吊车4、压桩机构5，塔架本体201可在工作平台1上左右滑动并完成钻杆连接动作，左右滑动的动作可有效保证孔位的对中，满足大深度的搅拌桩的施工；塔架本体201的两侧均设有可实现双向搅拌功能的动力单元21、钻杆单元221和钻具单元222，通过双向搅拌的施工工艺可保证大直径搅拌桩的施工质量；组合施工装备中的压桩机构5可在搅拌桩结束后立即移动桩架再通过压桩机构5进行芯桩植入，使整个施工过程顺畅连续。

组合施工装备的塔架本体201高30m，满足当地桩机限高要求，钻杆单元221长27m，共有两个钻杆单元221，故可进行最大54m深度的搅拌桩施工，本工程桩长42m，需进行连接钻杆的工序；本装备的动力单元21采用单个动力输出源212，动力输出为电机动力头，额定功率为180kw，可满足双向搅拌桩施工需求；内钻杆2211内具有两条并列的注浆通道，第一注浆通道22111与第一出浆口2225相连，第二注浆通道22112与第二出浆口2226相连，静压桩机采用圆形截面直径500mm的夹具52；施工装备其余部件与机构均保持与前述劲芯复合桩组合施工装备相同。

本实施例的施工工序与前述施工步骤基本相似，本工程中施工工艺采用两搅两喷，故在下钻与提钻阶段均需要压力需注浆，本实施例中下钻时第一出浆口2225开启、第二出浆口2226关闭，提钻时第一出浆口2225关闭、第二出浆口2226开启，这样可保证固化剂浆液在喷出后均能得到及时搅拌，其余工序本实施例不再重复介绍。

综上所述，本实用新型的优点是：

1、采用多层双向互剪搅拌工法施工双向搅拌桩，可使桩体搅拌均匀性和桩身的强度大幅度提高，此外，还可根治单向搅拌桩钻机的糊钻抱钻及地表冒浆问题，同时降低固化剂使用量并使大直径、大深度、硬土层搅拌桩施工成为可能；在同等地层、相同桩长桩径条件下，双向搅拌桩施工时间可减少30～40％，并能提高搅拌桩施工的可控可靠性，最终可使搅拌桩工程施工成本下降10％～15％。

2、将双向搅拌桩钻机与静压桩机结合形成了劲芯复合桩组合施工装备，使用该装备可有效的节省人力，减少施工工作面，提高施工效率，缩短施工工期。

3、通过双机联用和钻杆接长技术可实现超长搅拌桩和超长劲芯复合桩施工，降低了钻机塔架高度，摆脱了钻机主桅杆限高束缚，使搅拌桩与劲芯复合桩的应用得到扩展。

4、钻机主桅杆/塔架高度降低后使施工装备运行更加稳定，并且减少了施工安全风险。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，包括工作平台(1)、塔架(2)、吊车(4)和压桩机构(5)；所述塔架(2)位于工作平台(1)的右侧；所述塔架(2)包括塔架本体(201)、第一双向搅拌机构(202)和第二双向搅拌机构(203)；所述塔架本体(201)呈左右相继移动的连接在工作平台(1)上；所述第一双向搅拌机构(202)和第二双向搅拌机构(203)分别呈升降移动的悬挂连接在塔架本体(201)的左右两侧，第一双向搅拌机构(202)和第二双向搅拌机构(203)的钻具穿过工作平台(1)的通口用于高质量搅拌桩的施工，并通过左右水平移动相继进行接杆和接力施工高质量超深搅拌桩；所述吊车(4)设置在工作平台(1)的左侧；所述吊车(4)用于将芯桩吊运至所述压桩机构(5)上方；所述压桩机构(5)设置在工作平台(1)上且位于塔架(2)和吊车(4)之间；所述压桩机构(5)用于搅拌桩施工结束后进行的芯桩植入。

2.根据权利要求1所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述工作平台(1)下方分别设置有第一移动单元(101)和第二移动单元(102)；所述工作平台(1)在第一移动单元(101)和第二移动单元(102)的驱动下，实现组合施工装备的水平方向与垂直方向的移动；所述工作平台(1)上沿左右方向设置有两条平行的塔架移动滑道(12)；两条所述塔架移动滑道(12)上滑动连接有移动基座(25)，且两条塔架移动滑道(12)与移动基座(25)之间呈台阶状错位相互卡插配合；所述移动基座(25)底部与工作平台(1)之间设置有若干排滑道滚轮(251)；所述塔架本体(201)固定连接在移动基座(25)上；工作平台(1)上呈左右方向设置有两组驱动油缸(122)，每组驱动油缸(122)的驱动端均与所述移动基座(25)连接，且在所述驱动油缸(122)的作用下，驱动塔架本体(201)通过移动基座(25)在所述塔架移动滑道(12)上水平左右移动；所述塔架移动滑道(12)的两端均设有用于防止塔架本体(201)滑出滑道的滑道限位块(121)；所述工作平台(1)上分别设置有供钻具和预制桩穿过的搅拌桩孔位(15)和压桩孔位(14)。

3.根据权利要求1所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述第一双向搅拌机构(202)和第二双向搅拌机构(203)均包括动力单元(21)、导轨(23)、升降滑轮组(24)、钻杆限位装置(26)和钻杆单元(221)；所述导轨(23)呈纵向设置于塔架本体(201)上，所述动力单元(21)滑动连接在所述导轨(23)上，且动力单元(21)通过升降滑轮组(24)沿所述导轨(23)升降移动；所述钻杆限位装置(26)设置在塔架本体(201)的下部且与动力单元(21)位于同侧；所述钻杆单元(221)的上端与动力单元(21)下端连接，所述钻杆单元(221)的下端穿过所述钻杆限位装置(26)，且动力单元(21)用于驱动钻杆单元(221)中的内外钻杆进行双向旋转搅拌。

4.根据权利要求3所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，每个所述动力单元(21)包括箱体(211)以及设置在箱体(211)上的至少一个动力输出源、至少一个减速机、外钻杆驱动单元和内钻杆驱动单元；所述动力输出源通过所述减速机配合分别为所述外钻杆驱动单元和所述内钻杆驱动单元提供动力；所述外钻杆驱动单元与内钻杆驱动单元呈同轴设置且旋转方向相反。

5.根据权利要求4所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述钻杆单元(221)包括内钻杆(2211)和外钻杆(2212)；所述内钻杆(2211)内至少设置一条注浆通道；所述动力单元(21)上设置有旋转接头(213)；所述旋转接头(213)上设置有进浆口(214)；所述进浆口(214)与注浆通道相连通；内钻杆(2211)与内钻杆驱动单元连接，外钻杆(2212)与外钻杆驱动单元连接，外钻杆(2212)和内钻杆(2211)以正反向相对旋转。

6.根据权利要求5所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述第一双向搅拌机构(202)或第二双向搅拌机构(203)中的钻杆单元(221)下端连接有钻具单元(222)；所述钻具单元(222)包括外部搅拌框架(2221)、第一搅拌叶片(2222)、第二搅拌叶片(2223)、掘进叶片(2224)和前导钻尖(2227)；所述第一搅拌叶片(2222)固定在所述内钻杆(2211)上，所述外部搅拌框架(2221)上部固定连接在外钻杆(2212)上，下端旋转连接在所述内钻杆(2211)上；所述第二搅拌叶片(2223)固定在所述外部搅拌框架(2221)内侧，并与第一搅拌叶片(2222)错位设置；所述掘进叶片(2224)连接在内钻杆(2211)的底部；所述前导钻尖(2227)安装在掘进叶片(2224)的下端；所述钻具单元(222)上至少设置有一处出浆口，所述出浆口与所述注浆通道相连通。

7.根据权利要求6所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述出浆口包括第一出浆口(2225)和第二出浆口(2226)，第一出浆口(2225)设置在所述掘进叶片(2224)上；第二出浆口(2226)上设置在所述第一搅拌叶片(2222)上。

8.根据权利要求1所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述吊车(4)包括吊臂(41)、旋转底座(42)和吊臂角度调整机构(43)；所述吊车(4)上设置有驾驶室(11)；吊车(4)通过所述旋转底座(42)与工作平台(1)旋转连接；所述吊臂角度调整机构(43)设置在吊车(4)上，所述吊臂(41)与吊臂角度调整机构(43)连接。

9.根据权利要求1所述的劲芯复合桩组合施工装备，其特征在于，所述压桩机构(5)包括压桩油缸(51)和夹具(52)；所述压桩油缸(51)和夹具(52)分别设置在工作平台(1)上；所述夹具(52)用于加持预制桩或钢管桩；所述压桩油缸(51)为植入芯桩提供下压力。