专利名称：一种多轴水泥土连续搅拌桩装置及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种多轴水泥土连续搅拌桩装置和施工方法，主要应用于民用及其工业基础设施建设建设中的基坑围护止水及地基加固。
背景技术：
目前一般基坑围护止水和地基加固多采用二轴搅拌桩和SMW工法。
二轴搅拌桩是80年代延用的工法，机架为井字架，走管式行走，稳定性极差，工效很低，劳动强度大，另动力头部分采用37kw的常规电机，起动动力不足。最深桩长只有18m， 下部钻杆只有二道叶片，搅拌不均勻，下部成桩质量难以保证，每次成桩1.2米一组，造成桩搭接冷缝多，容易造成漏水等现象。
SMW工法不足之处是水泥渗量20%，水灰比为1.5 2.0才能成桩，由于水灰比的增大，为保证水泥的强度，只能增加水泥用量。水泥用量大，有三分之一置换土，土中含有水泥浆，不能做耕植土及绿化土，只能作为渣土处理，既浪费了材料，又给环境造成污染，造价高。二轴、三轴搅拌桩内插H型钢和在内壁用钻孔灌注桩挡土，成本高，浪费材料严重。发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无噪音、无振动、保安全、保质量、降成本、高效率、缩工期的多轴水泥土连续搅拌桩装置及施工方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种多轴水泥土连续搅拌桩装置， 其特征在于，该装置包括主机、卷扬机、导杆、钢丝绳、进气进浆口、动力头、变速箱、减速机、 钻杆、中间支承架、下部支承架、带翼钻杆、抱箍、钻头、喷气口、喷浆口、后台水泥浆搅拌系统，所述的卷扬机和导杆固定在主机上，所述的动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮，钢丝绳带动动力头上下升降，所述的动力头依次通过变速箱和减速机连接多根钻杆，多根钻杆中部设有中间支承架，下部设有下部支承架，各钻杆下端均连接有带翼钻杆，所述的带翼钻杆上设有抱箍，带翼钻杆下端连接钻头，钻头上设有喷气口和喷浆口，所述的进气进浆口设置在钻杆顶部，所述的后台水泥浆搅拌系统通过一存浆桶后连接进气进浆口。
所述的主机包括步履式桩机或履带式桩机，所述的动力头为起重电机，起重电机设有2-3只，功率为55KW 120KW，当土质较硬时采用大功率电机，起重电机带动负载起动， 再通过电机下的变速箱带动变速箱下的减速机，带动多根钻杆以0 60转/分旋转，相邻钻杆的旋转方向相反。
所述的多根钻杆包括3-7根。
所述的多根钻杆均为二重管，即喷浆管与喷气管复合的二重管，喷浆的同时喷高压气，喷浆压力为2 40Mpa，喷气压力为0. 1 1. 5Mpa。
所述的带翼钻杆由钻杆本体和多个搅拌叶片组成，所述的搅拌叶片以15度 30 度的角度焊接在钻杆本体上，多个搅拌叶片按4 6排环绕排列在钻杆本体上，每排搅拌叶片按垂直方向每间隔0. 8 1. an设置一道搅拌叶片。
所述的多根钻杆各自连接一浆泵，分别供浆，在进浆口装上流量仪，来控制浆量， 在导杆与动力头上下滑轨处装上入土深度传感仪，流量仪和传感仪均连接到主机驾驶室的集成计算机上，显示每米下降深度、每米喷浆量、总喷浆量和总搅拌时间。
所述的钻头包括螺旋钻头或耙式钻头。
所述的装置的成桩直径为700mm，钻距为500mm，搭接200mm，一次成桩多根。
所述的多轴水泥土连续搅拌桩装置掘地形成多轴搅拌桩，该多轴搅拌桩内插入H 型钢筋砼板桩。
一种多轴水泥土连续搅拌桩装置的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤
(1)放样，根据施工图放出实样；
(2)开沟槽，根据图纸要求开沟槽；
(3)装置就位，将多轴水泥土连续搅拌桩装置移动到待施工位置；
(4)起动后台水泥浆搅拌系统，然后把水泥浆送至存浆桶；
(5)开启集成计算机，让计算机来控制预先设置的数据喷气压力、每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间；
(6)开启喷气装置，从钻头的喷气口喷气，并开启动力头驱动钻头，边喷气边搅拌边喷水泥浆，正转下沉到设计桩底标高；
(7)再反转电机，边提钻边喷气边喷水泥浆边搅拌；一次成桩；
(8)根据需要，用履带吊在多轴搅拌桩内插H型钢筋砼板桩；
(9) 一组结束，移至第二组继续施工。
现有技术相比，本实用新型主机采用履带式或步履式，安全性能好，动力头部分采用非常规电机，用专用的起重电机2 3只，75kw 120kw带动变速箱、减速器及钻杆，根据不同的地质配置大小不同的电机，为达到搅拌效果，比二轴搅拌桩多增加搅拌叶片，其中钻杆采用二重管，一边喷浆一边喷气，达到搅拌均勻，土质改良，并使动力电机旋转负荷减轻功能。叶片多，搅拌均勻，水泥参量13%，基本无置换土，一次成桩多根，使搭接冷缝大大减少，增加了搅拌桩的连续性如止水性能。它能降低成本、提高工效5 7倍以上，大大缩短工期，是一种保安全、保质量适应于目前国家提倡的绿色环保新工法。
图1为本发明装置带螺旋形钻头的结构示意图2为图1装置的多轴排列及叶片交错以及对应的多轴搅拌桩结构示意图3为发明装置带耙式钻头的结构示意图4为图3装置的多轴排列及叶片带角度交错以及对应的多轴搅拌桩结构示意图中主机1、卷扬机2、导杆3、钢丝绳4、进气进浆口 5、动力头6、变速箱7、减速机8、钻杆9、中间支承架10、下部支承架11、带翼钻杆12、抱箍13、钻头14、喷气口 15、喷浆口 16、后台水泥浆搅拌系统17。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1 2所示，一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，该装置包括履带式和步履式主机1、卷扬机2、导杆3、钢丝绳4、进气进浆口 5、动力头6、变速箱7、减速机8、钻杆9、中间支承架10、下部支承架11、带翼钻杆12、抱箍13、钻头14、喷气口 15、喷浆口 16，所述的卷扬机 2和导杆3固定在主机1上，所述的动力头6通过钢丝绳4连接导杆3顶端滑轮，钢丝绳4 带动动力头6上下升降，所述的动力头6依次通过变速箱7和减速机8连接五根钻杆9，五根钻杆9中部设有中间支承架10，下部设有下部支承架11，各钻杆9下端均连接有带翼钻杆12，所述的带翼钻杆12上设有抱箍13，带翼钻杆12下端连接螺旋钻头14，钻头14上设有喷气口 15和喷浆口 16。钻杆9顶部设有进气进浆口 5，所述的装置还设有后台水泥浆搅拌系统17，该后台水泥浆搅拌系统17为普通的市售水泥搅拌系统，后台水泥浆搅拌系统17 通过一存浆桶后连接进气进浆口 5。
主机1采用履带式或步履式机械施工，安全性能好。所述的动力头6部分采用非常规电机，用专用的起重电机2 3只，75kw 120kw带动变速箱、减速器及钻杆，根据不同的地质配置大小不同的电机，当土质较硬时采用大功率电机，起重电机的特点是能带负载起动，再通过电机下的变速箱带动变速箱下的减速机，带动五根钻杆9以0 60转/分旋转，相邻钻杆9的旋转方向相反。
所述的五根钻杆9均为二重管，即喷浆管与喷气管复合的二重管，喷浆的同时喷高压气，喷浆压力为2 40Mpa，喷气压力为0. 1 1. 5Mpa。喷浆喷气的目的是为了使搅拌土质时能搅拌的更松，使水泥浆能得到充分搅拌并减少钻杆的负载。
所述的带翼钻杆12由钻杆本体和多个搅拌叶片组成，所述的搅拌叶片以15度 30度的角度焊接在钻杆本体上，多个搅拌叶片按4 6排环绕排列在钻杆本体上，每排搅拌叶片按垂直方向每间隔0. 8 1. an设置一道搅拌叶片，便于入土后能直接切入土体，正转时钻进，反转时能自动提钻，同时又能起到搅拌作用。
所述的五根钻杆9各自连接浆泵，分别供浆，在进浆口装上流量仪，来控制浆量， 在导杆与动力头上下滑轨处装上入土深度传感仪，流量仪和传感仪均连接到主机驾驶室的集成计算机上，显示每米下降深度、每米喷浆量、总喷浆量和总搅拌时间。
使用上述多轴水泥土连续搅拌桩装置的施工方法，可一次成桩多根，如图2所示， 成桩直径为700mm，钻距为500mm，搭接为200mm，一次成桩多根。具体包括以下步骤
(1)放样，根据施工图放出实样；
(2)开沟槽，根据图纸要求开沟槽；
(3)装置就位，将多轴水泥土连续搅拌桩装置移动到待施工位置；
(4)起动后台水泥浆搅拌系统17，然后把水泥浆送至存浆桶。
(5)开启集成计算机，让计算机来控制预先设置的数据喷气压力、每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间。
(6)开启喷气装置，从钻头的喷气口喷气，并开启动力头驱动钻头，边喷气边搅拌边喷水泥浆，正转下沉到设计桩底标高；
(7)再反转电机，边提钻边喷气边喷水泥浆边搅拌；一次成桩。
(8)根据需要，用履带吊在多轴搅拌桩内插H型钢筋砼板桩。
(9) 一组结束，移至第二组继续施工。
实施例2
如图3 4所示，一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，钻头13为耙式钻头。其余同实施例1。
所述的钻杆可根据需要设置3-7根。
权利要求
1.一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，该装置包括主机、卷扬机、导杆、钢丝绳、进气进浆口、动力头、变速箱、减速机、钻杆、中间支承架、下部支承架、带翼钻杆、抱箍、 钻头、喷气口、喷浆口、后台水泥浆搅拌系统，所述的卷扬机和导杆固定在主机上，所述的动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮，钢丝绳带动动力头上下升降，所述的动力头依次通过变速箱和减速机连接多根钻杆，多根钻杆中部设有中间支承架，下部设有下部支承架，各钻杆下端均连接有带翼钻杆，所述的带翼钻杆上设有抱箍，带翼钻杆下端连接钻头，钻头上设有喷气口和喷浆口，所述的进气进浆口设置在钻杆顶部，所述的后台水泥浆搅拌系统通过一存浆桶后连接进气进浆口。
2.根据权利要求1所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的主机包括步履式桩机或履带式桩机，所述的动力头为起重电机，起重电机设 有2-3只，功率为 55KW 120KW，当土质较硬时采用大功率电机，起重电机带动负载起动，再通过电机下的变速箱带动变速箱下的减速机，带动多根钻杆以0 60转/分旋转，相邻钻杆的旋转方向相反。
3.根据权利要求1或2所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的多根钻杆包括3-7根。
4.根据权利要求3所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的多根钻杆均为二重管，即喷浆管与喷气管复合的二重管，喷浆的同时喷高压气，喷浆压力为2 40Mpa,喷气压力为0. 1 1. 5Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的带翼钻杆由钻杆本体和多个搅拌叶片组成，所述的搅拌叶片以15度 30度的角度焊接在钻杆本体上，多个搅拌叶片按4 6排环绕排列在钻杆本体上，每排搅拌叶片按垂直方向每间隔 0.8 1. an设置一道搅拌叶片。
6.根据权利要求1所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的多根钻杆各自连接一浆泵，分别供浆，在进浆口装上流量仪，来控制浆量，在导杆与动力头上下滑轨处装上入土深度传感仪，流量仪和传感仪均连接到主机驾驶室的集成计算机上，显示每米下降深度、每米喷浆量、总喷浆量和总搅拌时间。
7.根据权利要求1所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的钻头包括螺旋钻头或耙式钻头。
8.根据权利要求1所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的装置的成桩直径为700mm，钻距为500mm，搭接200mm，一次成桩多根。
9.根据权利要求1所述的一种多轴水泥土连续搅拌桩装置，其特征在于，所述的多轴水泥土连续搅拌桩装置掘地形成多轴搅拌桩，该多轴搅拌桩内插入H型钢筋砼板桩。
10.一种如权利要求1所述的多轴水泥土连续搅拌桩装置的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)放样，根据施工图放出实样；(2)开沟槽，根据图纸要求开沟槽；(3)装置就位，将多轴水泥土连续搅拌桩装置移动到待施工位置；(4)起动后台水泥浆搅拌系统，然后把水泥浆送至存浆桶；(5)开启集成计算机，让计算机来控制预先设置的数据喷气压力、每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间；(6)开启喷气装置，从钻头的喷气口喷气，并开启动力头驱动钻头，边喷气边搅拌边喷水泥浆，正转下沉到设计桩底标高；(7)再反转电机，边提钻边喷气边喷水泥浆边搅拌；一次成桩；(8)根据需要，用履带吊在多轴搅拌桩内插H型钢筋砼板桩；(9)一组结束，移至第二组继续施工。
全文摘要
本发明涉及一种多轴水泥土连续搅拌桩装置及施工方法，该装置包括步履式和履带式主机、卷扬机、导杆、钢丝绳、进气进浆口、动力头、变速箱、减速机、钻杆、中间支承架、下部支承架、带翼钻杆、抱箍、钻头、喷气口、喷浆口、后台水泥浆搅拌系统，所述的卷扬机和导杆固定在主机上，所述的动力头通过钢丝绳连接导杆顶端滑轮，钢丝绳带动动力头上下升降，所述的动力头依次通过变速箱和减速机连接多根钻杆，多根钻杆中部设有中间支承架，下部设有下部支承架，各钻杆下端均连接有带翼钻杆，所述的带翼钻杆上设有抱箍，带翼钻杆下端连接钻头，钻头上设有喷气口和喷浆口。与现有技术相比，本发明具有无噪音、无振动、保安全、保质量、降成本、高效率、缩工期等优点。
文档编号E21B17/22GK102493438SQ20111042853
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者卢静民, 谢曙东, 谢益飞, 鲍国强, 黄立伟 申请人:上海城地建设发展有限公司