一种室内固化桩体的成桩模拟装置的制作方法

本发明涉及一种室内固化桩体的成桩模拟装置，属于岩土工程领域。

背景技术：

我国广泛分布着各种软土，其主要特征为天然含水率大、压缩性高、抗剪强度低、透水性小、具有触变性和流变性。软土具有显著的结构性，一旦受扰动，其强度显著降低，具有明显的流变性，可产生较大的次固结沉降。软土地基上的建筑物沉降量大，沉降稳定时间长。软土的工程性质比较特殊，如果在建设中不加处理或者处理不当，往往会发生由于建筑物基础沉降而引发的如建筑物开裂、房屋垮塌、建筑物倾斜等一系列问题，严重威胁着人们的生命财产安全，缩短了建筑物的使用寿命，因此软土地基固化处理尤为重要。

实际工程中软土固化由于所需固化剂量大，最终固化软土的强度不易预估确定，固化后强度不足的软土不易重新返工，固化剂配方不适应。为了能够更好的研制出更适合软土固化的固化剂和施工工艺，为了能够提前预知固化后软土的强度等信息，我们迫切地需要一种室内固化桩体的成桩模拟装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种室内固化桩体的成桩模拟装置，以解决工程实际中软土固化的固化剂和施工工艺不合适等问题，提前预知固化后软土的强度等信息，使工程实际中的数据更充分。

本发明的技术方案是：一种室内固化桩体的成桩模拟装置，包括支架、搅拌部件、试验箱部件和注料泵；

所述支架包括支架ⅰ、支架ⅱ、支架ⅲ、限位管、支撑杆，所述支架ⅰ、支架ⅲ均为空心的长方体结构，所述支架ⅱ位于支架ⅰ与支架ⅲ之间，所述支架ⅱ包括4根斜杆，所述4根斜杆分别将支架ⅰ顶部的四个顶点与支架ⅲ底部的四个顶点固定连接，所述支架ⅲ长方体结构的上、下表面的横向、竖向分别固定两根支撑杆，且两根横向、两根竖向固定的支撑杆的交汇处为矩形空隙，所述限位管为空心圆柱管，限位管的顶端、底端分别固定在支架ⅲ长方体结构的上、下表面的横向、竖向固定的支撑杆的交汇处，所述清洁板安装在支架ⅱ内；

所述搅拌部件包括注浆管、三岔管、摇杆、手柄、钻杆、叶片、喷浆口和钻头；所述钻杆套装在限位管内，钻杆的顶端穿过限位管的顶端并通过三岔管与注浆管的底部连通，三岔管的顶部与注浆管的底部连通，三岔管的底部与钻杆的顶部连通，三岔管的侧面与摇杆的一端连接，所述手柄套装在摇杆的另一端外侧，注浆管的顶部与注浆泵连通，钻杆的底端依次穿过限位管、清洁板并伸入试验箱内，钻杆的底端与钻头连接，所述钻杆、钻头的内部中空，钻头的底部设有喷浆口，钻头的下部设有叶片，叶片位于喷浆口上方；

所述试验箱部件包括试验箱、一个以上的卡箍、底座；所述试验箱安装在搅拌部件下方，所述试验箱为无顶盖、无底的圆柱体结构，试验箱的侧面为两个半圆柱体侧壁拼接得到的圆柱体侧面，试验箱的侧面上设有泄水孔，试验箱的外侧面设有一个以上的卡箍，试验箱的下端固定在底座上。

所述钻头的下部设有两排叶片，每排包括两个叶片，每个叶片垂直于钻杆，每个叶片的横截面与钻杆成45°角。

所述钻头的底端为圆锥形型。

底座的外表面上还设有卡箍。

所述摇杆上设有凸起，用于限制手柄产生上下位移。

所述清洁板用来清理钻杆上的泥和浆液。

所述限位管保障了钻杆在竖直方向上的上下运动。

三岔管顶部与注浆管底部为可拆卸连接，三岔管底部与钻杆顶部为可拆卸连接。

本发明的有益效果是：

（1）本发明解决了工程实际中软土固化的固化剂和施工工艺不合适的问题，提前预知固化后软土的强度等信息，使工程实际中的数据更充分。

（2）本发明提供了工程实际大量可靠资料，大大减小了由于资料不充分给工程设计带来的设计缺陷。

（3）本发明体积小能切实模拟工程实际中固化桩体，且可在室内进行。

（4）本发明解决了工程实际中固化桩体所需材料多，设备体积大，容易污染环境的难点，并通过此装置研究出更好的固化剂配方。

附图说明

图1是本发明装置的侧视图；

图2是本发明支架的俯视图；

图3是本发明试验箱的侧视图；

图4是本发明搅拌部件的侧视图；

图5是本发明钻头的主视图；

图中各标号：1-支架ⅰ；2-支架ⅱ；3-支架ⅲ；4-钻头；5-斜杆；6-限位管；7-支撑杆；8-清洁板；9-注浆管；10-三岔管；11-摇杆；12-手柄；13-钻杆；14-叶片；15-喷浆口；16-试验箱；17-泄水孔；18-卡箍；19-底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1~5所示，一种室内固化桩体的成桩模拟装置，包括支架、搅拌部件、试验箱部件和注料泵；

所述支架包括支架ⅰ1、支架ⅱ2、支架ⅲ3、限位管6、支撑杆7，所述支架ⅰ1、支架ⅲ3均为空心的长方体结构，所述支架ⅱ2位于支架ⅰ1与支架ⅲ3之间，所述支架ⅱ2包括4根斜杆5，所述4根斜杆5分别将支架ⅰ1顶部的四个顶点与支架ⅲ3底部的四个顶点固定连接，所述支架ⅲ3长方体结构的上、下表面的横向、竖向分别固定两根支撑杆7，且两根横向、两根竖向固定的支撑杆7的交汇处为矩形空隙，所述限位管6为空心圆柱管，限位管6的顶端、底端分别固定在支架ⅲ3长方体结构的上、下表面的横向、竖向固定的支撑杆7的交汇处，所述清洁板8安装在支架ⅱ2内；

所述搅拌部件包括注浆管9、三岔管10、摇杆11、手柄12、钻杆13、叶片14、喷浆口15和钻头4；所述钻杆13套装在限位管6内，钻杆13的顶端穿过限位管6的顶端并通过三岔管10与注浆管9的底部连通，三岔管10的顶部与注浆管9的底部连通，三岔管10的底部与钻杆13的顶部连通，三岔管10的侧面与摇杆11的一端连接，所述手柄12套装在摇杆11的另一端外侧，注浆管9的顶部与注浆泵连通，钻杆13的底端依次穿过限位管6、清洁板8并伸入试验箱16内，钻杆13的底端与钻头4连接，所述钻杆13、钻头4的内部中空，钻头4的底部设有两个喷浆口15，钻头4的下部设有叶片14，叶片14位于喷浆口15上方；

所述试验箱部件包括试验箱16、3个卡箍18、底座19；所述试验箱16安装在搅拌部件下方，所述试验箱16为无顶盖、无底的圆柱体结构，试验箱16的侧面为两个半圆柱体侧壁拼接得到的圆柱体侧面，试验箱16的侧面上设有泄水孔17，试验箱16的外侧面设有3个卡箍18，试验箱16的下端固定在底座19上。

所述钻头4的下部设有两排叶片14，每排包括两个叶片14，每个叶片14垂直于钻杆13，每个叶片14的横截面与钻杆13成45°角。

所述钻头4的底端为圆锥形型。

底座19的外表面上还设有一个卡箍18。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于所述摇杆11上设有凸起，用于限制手柄产生上下位移。

本实施例室内固化桩体的成桩模拟装置的具体操作步骤如下：

将试验箱安放于底座19上，箍上卡箍18，按工程需要，从原状土样中切取足量土样均匀放置于试验箱16中分层压实，调整底座19和钻头20位置，确定孔位（1、2、3），编上桩号（1、2、3）、孔号（1、2、3）、序号（1、2、3）；

搅拌桩施工：“1”号桩位放样，确定好具体桩位；钻头4就位，检查钻杆13长度，钻头4直径，将钻头4移到指定位置对好桩位，钻头4到达标定孔位后对中、调平、校正垂直度，保证钻头4和钻杆13与地面成90度，确保桩垂直度误差在1.0%以内；检验、调平钻头4和钻杆13；搅制固化剂，根据技术参数拌制固化剂，固化剂应充分搅拌均匀，待压浆前将浆液倒入注料泵，将注料泵接到注浆管9；正循环钻进至设计深度，握住手柄12，转动摇杆11，使钻头4沿限位管6切土搅拌下沉；打开注料泵；反循环边喷浆边提升至设计桩面以上0.05m，钻头4下沉到设计深度后，开启注料泵，其出口压力保持0.4～0.6mpa，使固化剂连续喷入，控制钻头4旋喷速度，当提升到达设计标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实；重复搅拌下钻，为使喷入土中的固化剂与土充分搅拌，重复搅拌下沉，直至设计要求深度，然后搅拌提升，并沿着桩体在下部上下0.05米范围进行复喷。施工完毕，向注料泵中注入适量清水，开启注料泵，清洗管道中残积固化剂，同时清除钻头4粘附土；反循环提钻至桩顶地表后提出地面；成桩结束；

“2”号、“3”号搅拌桩施工如“1”号搅拌桩施工。

桩体压浆要求一气呵成，不得中断，每根桩宜装浆一次并喷搅完成。

施工过程因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点下5cm，恢复供浆再搅拌提升。拌时采用“三喷三搅”施工工艺。

三喷三搅：下钻喷浆，上提喷浆，重复一次，完成三喷。

本装置工作时，握住手柄12，转动摇杆11，使钻头4沿限位管6切土搅拌下沉（或上升），通过控制手柄12来控制钻头4旋喷速度、钻头4上升和下降以及钻头4的正反循环。固化剂通过注料泵从注浆管9、钻杆13和钻头4泵送到试验箱16中。通过移动底座19的位置来改变孔位。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。