一种搅喷螺纹异形固结体复合刚芯桩及其施工方法
【专利摘要】本发明是一种搅喷螺纹异形固结体复合刚芯桩，其结构包括外桩、内桩；其中外桩包裹在内桩外侧，外桩表面带有螺纹。搅喷螺纹异形固结体复合刚芯桩的施工方法，其特征是该方法为先施工外桩后施工内桩或先施工内桩后施工外桩的两种方法中的任意一种。本发明的优点：1、桩的承载力大大提高，经济性大大提高；同条件下，桩侧摩阻力比普通复合桩提高15%~28%。2、极大地提高了施工内桩的机械效率；3、提高了复合桩的承载力、沉降可靠性高，造价低廉，无污染和桩身质量稳定；4、解决了复合桩用于抗拔桩问题，扩大了复合桩的应用范围。
【专利说明】
一种搅喷螺纹异形固结体复合刚芯桩及其施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧及其施工方法，属于土木工程领域。
【背景技术】
[0002]复合粧在土木建筑工程的粧基、复合粧基、复合地基以及沿海地区、沿江地区、沿湖地区高速公路、高速铁路软土地基处理以及上述地区机场、码头、堆场等工作领域应用非常广泛。
[0003]中国专利“砼芯水泥土搅拌粧机及其施工工艺方法” (ZL200510041006.4)及中国专利“水泥土插芯复合粧施工机械”(ZL200410093838.6)等公开了一种水泥土粧内插芯复合粧的施工方法及施工机械，在水泥土搅拌粧或者高压旋喷粧完成施工的基础上，通过静压或打入同心预制粧，形成所谓插芯水泥土复合刚芯组合粧，该工法提高了预制粧的粧周土的强度，从而提高了组合粧的综合承载力，但是，其缺陷也是显而易见的，主要是:
1、圆柱形复合粧表面相对光滑，粧土间摩阻力小，限制了复合粧抗压和抗拔摩阻力的充分发挥；
2、必须固定地先施工外粧，后施工内粧，且必须在外粧成型6小时内制作内粧，机械效率低；
3、无法保证内外粧的同心度、同垂度，因此复合粧承载力离散度较大；
4、水泥土粧的固结材料是单一的水泥浆液，如果地基土属于酸性土(如泥炭土、污染土等)，则水泥固化剂对土颗粒几乎没有固化作用，限制了复合粧的应用范围。
[0004]因此，克服传统复合刚芯粧的缺陷，提供一种具有良好技术经济性能的复合粧及其制造方法，就显得非常重要。
【发明内容】
[0005]本发明提出的是一种搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，其目的旨在提供一种承载力大、经济性能好、施工效率高的复合粧及其施工方法。
[0006]本发明的技术解决方案:一种搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，其结构包括外粧1、内粧3;其中外粧I包裹在内粧3外侧，外粧I表面带有螺纹2;
搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是该方法为先施工外粧I后施工内粧3或先施工内粧3后施工外粧I的两种方法中的任意一种；当先施工外粧I后施工内粧3时，采用闭口式搅喷钻具施工外粧I;当先施工内粧3后施工外粧I时，采用开口式搅喷钻具施工外粧I。
[0007]本发明的优点:
1、外粧I表面带有螺纹2，加强了粧土间的侧摩阻力与剪力，因此，粧的承载力大大提高，经济性大大提高；同条件下，搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧与圆柱粧相比，粧侧摩阻力提高15%?28%。 2、米用特制机械、机具、可以先施工外粧I后施工内粧3，也可以先施工内粧3后施工外粧I，可以极大地提高施工内粧的机械效率；
3、可保证内外粧的同心度、同垂度，提高了复合粧的承载力、沉降可靠性高，造价低廉，无污染和粧身质量稳定；
4、外粧采用采用就地压浆搅拌、高压喷射搅拌成粧，解决了不适合水泥土做固化剂场地施工复合粧问题，扩大了复合粧的应用范围。
【附图说明】
[0008]附图1是搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧粧身构造图。
[0009]附图2是闭口式搅喷钻具示意图。
[0010]附图3是开口式搅喷钻具示意图。
[0011]附图中I是外粧;2是螺纹;3是内粧;4是搅拌轴;5是A固定搅拌翼;6是A折叠搅拌翼
6、7是螺旋掘土片、8是横向喷浆口、9是竖向喷浆口、10是导向锥;11是喷搅钻具；12是B固定搅拌翼；13是B折叠搅拌翼；14是套管型腔；15是输浆管；16是套管内管；17是横向喷嘴；18是浆液换向阀；19是刀忍;20加劲箍。
【具体实施方式】
[0012]对照附图，搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，其结构包括外粧1、内粧3;其中外粧I包裹在内粧3外侧，外粧I表面带有螺纹2。
[0013]所述的内粧3的长度大于或小于或等于外粧I长度，内粧3的粧形是圆形、方形、竹节形、螺纹形、菱形、三角形、X形、Y形中的任意一种。
[0014]所述的螺纹2的横截面形状是方形螺牙、梯形螺牙、三角形螺牙中的任意一种。
[0015]搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是该方法为先施工外粧I后施工内粧3或先施工内粧3后施工外粧I的两种方法中的任意一种；当先施工外粧I后施工内粧3时，采用闭口式搅喷钻具施工外粧I ；当先施工内粧3后施工外粧I时，采用开口式搅喷钻具施工外粧I。
[0016]所述的施工外粧I所用的材料为水泥浆液、石灰浆液、水玻璃浆液中的一种浆液材料或几种混合的浆液材料。
[0017]所述的闭口式搅喷钻具，其结构包括搅拌轴4、A固定搅拌翼5、A折叠搅拌翼6、螺旋掘土片7、横向喷浆口 8、竖向喷浆口 9、导向锥10;搅拌轴4与动力头连接，A固定搅拌翼5、螺旋掘土片7固定在搅拌轴4上，A固定搅拌翼5与A折叠式搅拌翼6之间装有单向铰链，拌轴4上有横向喷浆口 8和竖向喷浆口 9，横向喷浆口 8和竖向喷浆口 9与注浆栗连接。
[0018]所述的开口式搅喷钻具，其结构包括喷搅钻具11、B固定搅拌翼12、B折叠搅拌翼13、套管型腔14、输浆管15、套管内管16、横向喷嘴17、浆液换向阀18、刀忍19、加劲箍20;浆液换向阀18与注浆栗连接，喷搅钻具11与动力头连接。
[0019]所述的先施工外粧I后施工内粧3，具体为:先施工外粧I，然后在外粧I完全凝固前保持与外粧同心度、同轴度植入内粧3 ；
先施工外粧1，具体为:将导向锥10对准粧位中心，启动动力头，动力头带动个闭口式搅喷钻具的搅拌轴4转动，搅拌轴4带动A固定搅拌翼5、螺旋掘土片7旋搅拌土并下沉，下沉过程中同时启动注浆栗，浆液在压力作用下被送入横向喷浆口 8、竖向喷浆口 9喷入土体;当搅拌轴4下沉到预定深度后，切换动力头的转动方向并带动闭口式搅喷钻具搅拌轴4向相反方向向旋转，并均匀提升搅拌轴4，同时，A折叠式搅拌翼6在阻力作用下徐徐展开，其所留下的轨迹便是螺纹2，当搅拌轴4提升结束后便完成外粧I的施工，旋转切土下沉时，此时A折叠式搅拌翼6不参与工作;采用不同形状的A折叠式搅拌翼6可形成具有不同横截面形状的螺纹2；
然后在外粧I完全凝固前保持与外粧同心度、同轴度植入内粧3，具体为:通过静压、锤击、震动等沉粧设备，将内粧3中心对准外粧I中心，保持与外粧I同心度、同垂直度沉设至预定深度，预定深度小于或等于外粧I深度；内粧3优选为预制粧。
[0020]所述的先施工内粧3后施工外粧I，具体为:
1)先施工内粧3，施工方法是:采用打粧设备将预制粧打入、压入、或者振动沉入土中；
2)然后用开口式搅喷钻具11将内粧3罩在内部，内粧3便是施工外粧I的“轨道”，内粧3与开口式搅喷钻具保持同心度、同垂直度，然后启动注浆栗，浆液从浆液换向阀18经横向喷嘴17注入土体，同时启动动力头带动喷搅钻具11旋转下沉；
3)当喷搅钻具11下沉至外粧I的设计深度后，切换动力头的转动方向，带动喷搅钻具11反向旋转并匀速提升，此时，开口式搅喷钻具的B折叠搅拌翼13在阻力作用下徐徐打开，B折叠搅拌翼13所留下的“轨迹”即为螺纹2，完成外粧I的施工，所述设计深度小于或等于或大于内粧深度;采用不同形状的B折叠式搅拌翼13可形成具有不同横截面形状的螺纹2;
所述预制粧，是指在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的粧，如:混凝土方粧、预应力混凝土管粧、钢粧等，可以用打粧设备将粧打入、压入或振动沉入土中。
[0021 ]所述的动力头同时带动N个闭口式搅喷钻具或开口式搅喷钻具工作，N多I。
[0022]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023]实施例1
先施工外粧I后施工内粧3的方法施工搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，具体为:将闭口式搅喷钻具的导向锥10对准粧位中心，启动动力头，动力头带动个闭口式搅喷钻具的搅拌轴4转动，搅拌轴4带动A固定搅拌翼5、螺旋掘土片7旋搅拌土并下沉，下沉过程中同时启动注浆栗，水泥浆液在压力作用下被送入横向喷浆口 8、竖向喷浆口 9喷入土体；当搅拌轴4下沉到预定深度后，切换动力头的转动方向并带动闭口式搅喷钻具搅拌轴4向相反方向向旋转，并均匀提升搅拌轴4，同时，A折叠式搅拌翼6在阻力作用下徐徐展开，其所留下的轨迹便是螺纹2，当搅拌轴4提升结束后便完成外粧I的施工，旋转切土下沉时，此时A折叠式搅拌翼6不参与工作；
然后在外粧I完全凝固前保持与外粧同心度、同轴度植入内粧3，具体为:通过静压、锤击、震动等沉粧设备，将内粧3中心对准外粧I中心，保持与外粧垌心度、同垂直度沉设至外粧I相同深度；内粧3选钢粧为预制粧。
[0024]实施例2
所述的先施工内粧3后施工外粧I的方法施工搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，具体为:
I)先施工内粧3;施工方法是:采用打粧设备将混凝土方粧打入、压入、或者振动沉入土中。 2)然后用开口式搅喷钻具套住内粧3，内粧3便是施工外粧I的“轨道”，内粧3与开口式搅喷钻具保持同心度、同垂直度，然后启动注浆栗，水泥浆液从浆液换向阀18经横向喷嘴17注入土体，同时启动动力头带动喷搅钻具11旋转下沉；
3)当喷搅钻具11下沉至外粧I的相同深度后，切换动力头的转动方向，带动喷搅钻具11反向旋转并匀速提升，此时，开口式搅喷钻具的B折叠搅拌翼13在阻力作用下徐徐打开，B折叠搅拌翼13所留下的“轨迹”即为螺纹2，完成外粧I的施工。
[0025]实施例3
所述的先施工内粧3后施工外粧I的方法施工搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，具体为:
1)先施工内粧3;施工方法是:采用打粧设备将混凝土方粧打入、压入、或者振动沉入土中。
2)然后用开口式搅喷钻具套住内粧3，内粧3便是施工外粧I的“轨道”，内粧3与开口式搅喷钻具保持同心度、同垂直度，然后启动注浆栗，水泥浆液从浆液换向阀18经横向喷嘴17注入土体，同时启动动力头带动喷搅钻具11旋转下沉；
3)当喷搅钻具11下沉至外粧I的一半深度后，切换动力头的转动方向，带动喷搅钻具11反向旋转并匀速提升，此时，开口式搅喷钻具的B折叠搅拌翼13在阻力作用下徐徐打开，B折叠搅拌翼13所留下的“轨迹”即为螺纹2，完成外粧I的施工，此处采用的B折叠搅拌翼13所形成螺纹2的横截面形状是三角形螺牙；
三角形螺牙加强了粧土间的侧摩阻力与剪力，也更有利于粧土间的结合;外粧I包裹在内粧3外侧也更有利于对内粧3的保护。
【主权项】
1.搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，其特征是包括外粧、内粧;其中外粧包裹在内粧外侦U，外粧表面带有螺纹。2.根据权利要求1所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，其特征是所述的内粧的长度大于或小于或等于外粧长度，内粧的粧形是圆形、方形、竹节形、螺纹形、菱形、三角形、X形、Y形中的任意一种。3.根据权利要求1所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧，其特征是所述螺纹的横截面形状是方形螺牙、梯形螺牙、三角形螺牙中的任意一种。4.如权利要求1所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是该方法为先施工外粧后施工内粧或先施工内粧后施工外粧的两种方法中的任意一种；当先施工外粧后施工内粧时，采用闭口式搅喷钻具施工外粧;当先施工内粧后施工外粧时，采用开口式搅喷钻具施工外粧。5.根据权利要求4所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是所述施工外粧所用的材料为水泥浆液、石灰浆液、水玻璃浆液中的一种浆液材料或几种混合的浆液材料。6.根据权利要求4所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是所述的闭口式搅喷钻具，其结构包括搅拌轴、A固定搅拌翼、A折叠搅拌翼、螺旋掘土片、横向喷浆口、竖向喷浆口、导向锥，搅拌轴与动力头连接，A固定搅拌翼、螺旋掘土片固定在搅拌轴上，A固定搅拌翼与A折叠式搅拌翼之间装有单向铰链，拌轴上有横向喷浆口和竖向喷浆口，横向喷浆口和竖向喷浆口与注浆栗连接； 所述的开口式搅喷钻具，其结构包括喷搅钻具、B固定搅拌翼、B折叠搅拌翼、套管型腔、输浆管、套管内管、横向喷嘴、浆液换向阀、刀忍、加劲箍，浆液换向阀与注浆栗连接，喷搅钻具与动力头连接。7.根据权利要求4和6所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是所述的先施工外粧后施工内粧，具体为:先施工外粧，然后在外粧完全凝固前保持与外粧同心度、同轴度植入内粧； 所述先施工外粧，具体为:将导向锥对准粧位中心，启动动力头，动力头带动个闭口式搅喷钻具的搅拌轴转动，搅拌轴带动A固定搅拌翼、螺旋掘土片旋搅拌土并下沉，下沉过程中同时启动注浆栗，浆液在压力作用下被送入横向喷浆口、竖向喷浆口喷入土体；当搅拌轴下沉到预定深度后，切换动力头的转动方向并带动闭口式搅喷钻具搅拌轴向相反方向向旋转，并均匀提升搅拌轴，同时，A折叠式搅拌翼在阻力作用下徐徐展开，其所留下的轨迹便是螺纹，当搅拌轴4提升结束后便完成外粧的施工； 所述在外粧完全凝固前保持与外粧同心度、同轴度植入内粧，具体为:通过静压、锤击、震动等沉粧设备，将内粧中心对准外粧中心，保持与外粧同心度、同垂直度沉设至预定深度，预定深度小于或等于外粧深度；内粧为预制粧。8.根据权利要求4和6所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是所述的先施工内粧后施工外粧，具体为: 1)先施工内粧，具体施工方法是:采用打粧设备将预制粧打入、压入、或者振动沉入土中； 2)施工外粧，具体施工方法是:用内径大于内粧外径的开口式搅喷钻具将内粧罩在内部，放松打粧机动力头悬挂的钢丝绳，使开口式搅喷钻具轻轻落到地面，启动打粧设备动力头电动机驱动开口式搅喷钻具以内粧为圆心旋转搅拌沉入土体，内粧便是施工外粧的“轨道”，然后启动注浆栗，浆液从浆液换向阀经横向喷嘴注入土体，边旋转边喷浆边搅拌土体； 3)当喷搅钻具下沉至外粧的设计深度后，切换动力头电动机的转动方向，带动喷搅钻具反向旋转并匀速提升，此时，开口式搅喷钻具的B折叠搅拌翼在阻力作用下徐徐打开，B折叠搅拌翼所留下的“轨迹”即为螺纹，完成外粧的施工，所述设计深度小于或等于或大于内粧深度。9.根据权利要求6所述的搅喷螺纹异形固结体复合刚芯粧的施工方法，其特征是所述的动力头同时带动N个闭口式搅喷钻具或开口式搅喷钻具工作，N多I。
【文档编号】E02D5/46GK105951813SQ201610534926
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】刘厚松
【申请人】刘厚松