双轴压气旋喷式搅拌桩机及利用该桩机成桩的方法

摘要

本发明公开了一种双轴压气旋喷式搅拌桩机及利用该桩机成桩的方法，该桩机包括桩架、动力头(1)、搅拌轴(2)、喷气嘴(9)、空压机(10)、输气总管(11)和输气分管(12)，搅拌头(7)上固定有喷浆嘴(8)和喷气嘴(9)，喷气嘴(9)套合在喷浆嘴(8)外，喷气嘴(9)与输气分管(12)的连通，输气分管(12)与输气总管(11)及空压机(10)连通；该施工方法的关键步骤为搅拌轴(2)下钻或向上提并搅拌土体的同时在高压空气的裹挟下喷浆。该桩机及利用该桩机成桩的方法能使得成桩的水泥土致密均匀、成桩质量好、能加大成桩深度、且在硬度较大的土体内也能成桩且能提高施工效率、缩短工期、节省机械台班费和人工费。

权利要求

1.一种双轴压气旋喷式搅拌桩机，它包括桩架、动力头(1)、两根平行的搅拌轴(2)、一根输浆总管(3)、两根输浆分管(4)、输浆泵(18)和浆液搅拌机(5)，动力头(1)安装在桩架上，搅拌轴(2)为中空管状且两搅拌轴(2)均安装在动力头(1)上，每根搅拌轴(2)下端经法兰盘(6)固定有一个带搅拌叶片的搅拌头(7)，每个搅拌头(7)上固定有一个喷浆嘴(8)，每个喷浆嘴(8)经输浆分管(4)、输浆总管(3)与输浆泵(18)连通，输浆泵(18)与浆液搅拌机(5)连通，每根输浆分管(4)安装在一根搅拌轴(2)的管腔内，其特征在于：它还包括两个喷气嘴(9)、一个空压机(10)、一根输气总管(11)和两根输气分管(12)，每个喷气嘴(9)固定在一个搅拌头(7)上，每个喷气嘴(9)套合在一个喷浆嘴(8)外，每个喷气嘴(9)与一根搅拌轴(2)的管腔下端连通，该搅拌轴(2)的管腔上端与一根输气分管(12)的下端连通，该输气分管(12)的上端与输气总管(11)的一端连通，输气总管(11)的另一端与空压机(10)连通。

2.根据权利要求1所述的双轴压气旋喷式搅拌桩机，其特征在于：桩架上固定有一个横向联系梁(13)，横向联系梁(13)上设有两个第一限位孔(14)，两根搅拌轴(2)活动配合在第一限位孔(14)中。

3.根据权利要求1所述的双轴压气旋喷式搅拌桩机，其特征在于：它还包括一根活动式联系梁(15)，活动式联系梁(15)上设有两个第二限位孔(16)，每根搅拌轴(2)上固定有两道不同高度的水平限位板(17)，每根搅拌轴(2)位于两道水平限位板(17)之间的轴段可转动套合在第二限位孔(16)中。

4.根据权利要求1所述的双轴压气旋喷式搅拌桩机，其特征在于：喷气嘴(9)为出口处收口的喷气嘴(9)。

5.根据权利要求1所述的双轴压气旋喷式搅拌桩机，其特征在于：每个喷浆嘴(8)与套合在该喷浆嘴(8)外的喷气嘴(9)同心。

6.利用权利要求1的双轴压气旋喷式搅拌桩机成桩的方法，其特征在于：其步骤包括：

桩机就位使得搅拌轴(2)的搅拌头(7)位于设计桩位上；驱动搅拌轴(2)旋转并向下钻入土体内同时打开输浆泵(18)和浆液搅拌机(5)，再打开空压机(10)，使得搅拌轴(2)一边旋转下钻搅拌土体一边在高压空气的裹挟下喷浆，直至搅拌头(7)达到桩底设计标高，然后向上旋转提拔搅拌轴(2)搅拌土体，同时在高压空气的裹挟下喷浆，直至搅拌轴(2)的搅拌头(7)到达桩顶设计标高。

说明书

双轴压气旋喷式搅拌桩机及利用该桩机成桩的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程领域中的水泥搅拌桩施工技术，具体讲是一种双轴压气旋喷式搅拌桩机及利用该桩机成桩的方法。

背景技术

[0002] 随着国家经济建设的快速发展，尤其是房屋建筑及市政建设的广泛兴起，水泥搅拌桩的施工技术也在不断的发展应用。水泥搅拌桩多应用于地基加固或在基坑支护体系中作支护结构和止水帷幕。

[0003] 传统的水泥搅拌桩机包括桩架、动力头、两根平行的搅拌轴(即双搅拌轴)、一根输浆总管、两根输浆分管、输浆泵和浆液搅拌机，动力头安装在桩架上，搅拌轴为中空管状且两搅拌轴安装在动力头上，每根搅拌轴下端经法兰盘固定有一个带搅拌叶片的搅拌头，每个搅拌头上固定有一个喷浆嘴，每个喷浆嘴经输浆分管、输浆总管与输浆泵连通，输浆泵与浆液搅拌机连通，每根输浆分管安装在一根搅拌轴的管腔内。

[0004] 现有技术的水泥搅拌桩的成桩过程为：桩机就位使得搅拌轴的搅拌头位于设计桩位上；驱动搅拌轴旋转并向下钻入土体内，直至搅拌轴的搅拌头下钻到桩底设计标高；向上提拔搅拌轴，使得搅拌轴一边旋转上升一边喷射水泥浆，即旋喷注浆，直至搅拌轴的搅拌头提升到桩顶设计标高；第二次向下钻进搅拌轴，直至搅拌轴下钻到桩底设计标高；第二次向上提拔搅拌轴并旋喷注浆，直至搅拌轴的搅拌头到达桩顶设计标高。

[0005] 传统的桩机及利用传统桩机成桩的方法存在一个很大的缺陷，即水泥浆液在土体中流动性差，难以均匀扩散，使得喷浆嘴附近水泥浆大量堆积，而稍远的位置浆液量严重不足，且喷浆嘴也容易被碎土堵塞，自然导致土体缺少水泥浆，故搅拌后，桩体的水泥土不致密、不均匀，严重降低成桩质量；而且，随着土层深度增大，土体硬度变大，浆液难以均匀扩散，故在深度较大的土体内，难以成桩，即成桩深度有限，一般不超过15米，或者在砂土、粘土等本来硬度就较大的土体内，浆液更难以均匀扩散，自然无法成桩；同样由于浆液在土体中流动性差，这样，搅拌轴下钻的过程中，喷射的浆液无法扩散，只能采取先下钻将土体钻松然后上提搅拌轴时喷浆的办法，这样，需要两沉两拔才能成桩，施工效率低、工期长，机械台班费和人工费多，经济效益差。

发明内容

[0006] 本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能使得成桩的水泥土致密均匀、成桩质量好、能加大成桩深度、且在硬度较大的土体内也能成桩且能提高施工效率、缩短工期、节省机械台班费和人工费的双轴压气旋喷式搅拌桩机。

[0007] 本发明的一个技术解决方案是，提供一种双轴压气旋喷式搅拌桩机，它包括桩架、动力头、两根平行的搅拌轴、一根输浆总管、两根输浆分管、输浆泵和浆液搅拌机，动力头安装在桩架上，搅拌轴为中空管状且两搅拌轴均安装在动力头上，每根搅拌轴下端经法兰盘固定有一个带搅拌叶片的搅拌头，每个搅拌头上固定有一个喷浆嘴，每个喷浆嘴经输浆分管、输浆总管与输浆泵连通，输浆泵与浆液搅拌机连通，每根输浆分管安装在一根搅拌轴的管腔内，它还包括两个喷气嘴、一个空压机、一根输气总管和两根输气分管，每个喷气嘴固定在一个搅拌头上，每个喷气嘴套合在一个喷浆嘴外，每个喷气嘴与一根搅拌轴的管腔下端连通，该搅拌轴的管腔上端与一根输气分管的下端连通，该输气分管的上端与输气总管的一端连通，输气总管的另一端与空压机连通。

[0008] 本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能使得成桩的水泥土致密均匀、成桩质量好、能加大成桩深度、且在硬度较大的土体内也能成桩且能提高施工效率、缩短工期、节省机械台班费和人工费的利用双轴压气旋喷式搅拌桩机成桩的方法。

[0009] 本发明的另一个技术解决方案是，提供一种利用双轴压气旋喷式搅拌桩机成桩的方法，其步骤包括：桩机就位使得搅拌轴的搅拌头位于设计桩位上；驱动搅拌轴旋转并向下钻入土体内同时打开输浆泵和浆液搅拌机，再打开空压机，使得搅拌轴一边旋转下钻搅拌土体一边在高压空气的裹挟下喷浆，直至搅拌头达到桩底设计标高，然后向上旋转提拔搅拌轴搅拌土体，同时在高压空气的裹挟下喷浆，直至搅拌轴的搅拌头到达桩顶设计标高。

[0010] 本发明双轴压气旋喷式搅拌桩机及利用该桩机成桩的方法与现有技术相比，具有以下优点和效果：

[0011] 由于喷浆过程中，压缩空气从浆液的四周呈环形裹挟浆液喷射，这样，喷浆压力可以从现有技术的0.2～0.4MPa提升到2～4MPa，即大幅度增大了浆液在土体中的流动性，保证浆液在土体中均匀扩散，避免了浆液在喷浆嘴附近大量堆积而在稍远位置浆液量不足，同样也防止喷浆嘴被碎土堵塞，避免由于堵塞而造成土体浆液量不足的状况，故被搅拌叶片搅拌后，桩体的水泥土均匀致密，成桩质量好；而且，浆液在较硬的土体中也能顺利均匀扩散，这样，在较硬的砂土层、粘土层内也能成桩，同样在深度较大的土体内也能顺利成桩，大幅度增大了成桩深度，本发明的成桩深度能达到30m以上；同样由于喷浆压力增大、浆液在土体中流动性强，这样，无需像现有技术一样必须先下沉搅拌轴钻松土体再提拔搅拌轴注浆，而是直接在下钻搅拌轴的同时旋喷注浆，即将现有技术的下钻、上拔注浆、再下钻、再上拔注浆的过程变成了本发明的下钻并注浆、再拔起并注浆，也就是说，将现有技术的两沉两拔变成了一沉一拔，大幅度提高了施工效率、加快施工速度、缩短工期，节省机械台班费和人工费，经济效益好。

[0012] 作为改进，桩架上固定有一个横向联系梁，横向联系梁上设有两个第一限位孔，两根搅拌轴活动配合在第一限位孔中，这样，该横向连系梁能使得两搅拌轴保持竖直，防止下钻过程中搅拌轴受力而偏位歪斜。

[0013] 作为再改进，它还包括一根活动式联系梁，活动式联系梁上设有两个第二限位孔，每根搅拌轴上固定有两道不同高度的水平限位板，每根搅拌轴位于两道水平限位板之间的轴段可转动套合在第二限位孔中，这样，活动式联系梁会随着两根搅拌轴升降，在搅拌轴下钻过程中保持两根搅拌轴之间的距离，使两根搅拌轴保持竖直。

[0014] 作为又改进，喷气嘴为出口处收口的喷气嘴，这样，高压空气从喷气嘴收口处喷出的过程，流道截面积有所缩小，使得高压空气流速进一步加快，从而进一步增大喷浆压力。

[0015] 作为进一步改进，每个喷浆嘴与套合在该喷浆嘴外的喷气嘴同心，这样，气压对浆液喷射的增压效果更理想。

附图说明

[0016] 图1是本发明双轴压气旋喷式搅拌桩机的结构示意图。

[0017] 图2是本发明双轴压气旋喷式搅拌桩机的搅拌头的放大剖视结构示意图。

[0018] 图中所示1、动力头，2、搅拌轴，3、输浆总管，4、输浆分管，5、浆液搅拌机，6、法兰盘，7、搅拌头，8、喷浆嘴，9、喷气嘴，10、空压机，11、输气总管，12、输气分管，13、横向联系梁，14、第一限位孔，15、活动式联系梁，16、第二限位孔，17、水平限位板，18、输浆泵。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

[0020] 如图1、图2所示，本发明双轴压气旋喷式搅拌桩机，它包括桩架、动力头1、两根平行的搅拌轴2、一根输浆总管3、两根输浆分管4、输浆泵18和浆液搅拌机5。动力头1安装在桩架上，搅拌轴2为中空管状且两搅拌轴2均安装在动力头1的下端，每根搅拌轴2下端经法兰盘6固定有一个带搅拌叶片的搅拌头7。每个搅拌头7上固定有一个喷浆嘴8，每个喷浆嘴8经输浆分管4、输浆总管3与输浆泵18连通，输浆泵18与浆液搅拌机5连通。每根输浆分管4安装在一根搅拌轴2的管腔内，具体的说，搅拌头7内也有中空腔室，输浆分管4的大部分管段位于搅拌轴2的管腔内，输浆分管4底端小部分管段位于搅拌头7的腔室内且与喷浆嘴8连通，而输浆分管4顶端的一部分管段伸出搅拌轴2的管腔且与输浆总管3连通。换句话说，该双轴压气旋喷式搅拌桩机的输浆总管3与两根输浆分管4连通，而两根输浆分管4又分别连通了两个喷浆嘴8。

[0021] 该双轴压气旋喷式搅拌桩机还包括两个喷气嘴9、一个空压机10、一根输气总管11和两根输气分管12，每个喷气嘴9固定在一个搅拌头7上，每个喷气嘴9与一个喷浆嘴
8同心且套合在该喷浆嘴8外围。每个喷气嘴9经一个搅拌头7的腔室与一根搅拌轴2的管腔下端连通，具体的说，每个喷气嘴9与一个搅拌头7的腔室连通，而该搅拌头7的腔室与一根搅拌轴2的管腔下端连通。该搅拌轴2的管腔上端与一根输气分管12的下端连通，该输气分管12的上端与输气总管11的一端连通，输气总管11的另一端与空压机10连通。
喷气嘴9为出口处收口的喷气嘴9，具体的说，喷气嘴9为不断收口的圆台体，出口处的口径最小。

[0022] 该双轴压气旋喷式搅拌桩机的一根输气总管11下端分别与两根输气分管12连通，两根输气分管12各自与一根搅拌轴2的管腔连通，每根搅拌轴2的管腔与一个搅拌头7的腔室连通，每个搅拌头7的腔室与一个喷气嘴9连通。

[0023] 桩架上固定有一个横向联系梁13，横向联系梁13上设有两个第一限位孔14，两根搅拌轴2活动配合在第一限位孔14中。

[0024] 该双轴压气旋喷式搅拌桩机还包括一根活动式联系梁15，活动式联系梁15上设有两个第二限位孔16，每根搅拌轴2上固定有两道不同高度的水平限位板17，每根搅拌轴2位于两道水平限位板17之间的轴段可转动套合在第二限位孔16中。

[0025] 利用本发明的双轴压气旋喷式搅拌桩机成桩的方法，其步骤包括：桩机就位使得搅拌轴2的搅拌头7位于设计桩位上；驱动搅拌轴2旋转并向下钻入土体内同时打开输浆泵18和浆液搅拌机5，再打开空压机10，使得搅拌轴2一边旋转下钻搅拌土体一边在高压空气的裹挟下喷浆，直至搅拌头7达到桩底设计标高，然后向上旋转提拔搅拌轴2搅拌土体，同时在高压空气的裹挟下喷浆，直至搅拌轴2的搅拌头7到达桩顶设计标高。