多轴压气旋喷式搅拌桩机的制作方法

本实用新型涉及土木工程领域中的水泥搅拌桩施工技术，具体讲是一种多轴压气旋喷式搅拌桩机。

背景技术：

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。

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。

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；开启动力头驱动搅拌轴下钻入土体，同步喷射水泥浆并不断搅拌水泥土，直至搅拌轴的搅拌头下钻到桩底设计标高；然后向上提拔搅拌轴，使得搅拌轴一边旋转上升一边喷射水泥浆，且同步搅拌水泥土，直至搅拌轴的搅拌头提升到桩顶设计标高；当然，在某些应用场合，为了强度的需要，还会利用履带吊机和振动锤向某些桩位插入型钢，形成型钢水泥土搅拌墙。

传统的桩机及利用传统桩机成桩的方法存在几个缺陷，首先，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，浆液更难以均匀扩散，故在深度较大的土体内，更难以成桩，所以，只能选用型号和尺寸尽量大的桩机、搅拌轴及搅拌头，但这就增大了桩机的自重，机械台班费增多，而且运输、安装和移动更费时，经济效益差，而且自重增大对施工场地的地基土体承载力的要求也高，很多地基承载力差的场合如软土中，就无法承载重型桩机；而且，还需要专门另外配备履带吊机来插型钢，又进一步增大了机械台班费及人工费，而且履带吊机的自重更进一步提高了地基承载力的要求，很多场地难以同时承受履带吊机和桩机的负重，只能先将桩机移开，再开入履带吊机，这就进一步增大劳动强度，降低了效率，延长了工期。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能使得成桩的水泥土致密均匀、成桩质量好、能提高施工效率、缩短工期、节省机械台班费和人工费的多轴压气旋喷式搅拌桩机。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种多轴压气旋喷式搅拌桩机，它包括桩架、动力头、搅拌轴、一根输浆总管、输浆分管和输浆泵，动力头安装在桩架上，搅拌轴为中空管状且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，每根输浆分管安装在一根搅拌轴的管腔内，

它还包括喷气嘴、一个空压机、一根输气总管和输气分管；搅拌轴为至少3根，搅拌轴的数量与输浆分管、喷气嘴、输气分管的数量相同；

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。

本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机与现有技术相比，具有以下优点和效果：

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；这样，本实用新型就无需像现有技术一样为保证成桩质量而不得不选用尽可能大型的桩机，即显著了缩小了桩机的尺寸，降低了桩机的自重，自然有效降低了机械的台班费，而且运输、安装和移动也方便快捷，省时省力，大幅度提高了经济效益，同时降低了对地基土体承载力的要求；而且，本技术方案的搅拌轴为至少3根，这样相比原来2根的搅拌轴，更进一步提高了效率，加快了速度，缩短了工期。

作为优选，桩架的顶部固定一根下横梁，下横梁上固定一个短柱，短柱顶部固定一个下调节法兰，下调节法兰上螺接有上调节法兰，上调节法兰上固定一根上横梁，上横梁上设有上滑轮组，桩架下端与底盘固定，底盘上设有辅助卷扬机和下滑轮，辅助卷扬机的牵引绳经下滑轮和上滑轮组后悬吊有振动锤。

利用本实用新型的多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第一幅的多个搅拌桩的设计桩位上；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；此时，第一幅的多根搅拌桩完成；然后将桩机底盘横向位移到下一幅的多个搅拌桩的设计桩位并继续施工下一幅的多个搅拌桩，同时启动辅助卷扬机，且将振动锤下端与一根型钢连接并将型钢吊运至刚施工完的搅拌桩上方，开启振动锤将型钢插入搅拌桩中，待型钢插入后将振动锤与型钢顶部脱离。

上述装置及方法具备以下优点。首先该桩机整合了履带吊机的功能，故无需再另外配备履带吊机来插型钢，进一步降低了机械台班费及人工费，该装置是在现有的桩机的基础上进行改装，其自重要远远小于传统的桩机加履带吊机的重量，降低了地基承载力的要求，在地基承载力弱的场合也能顺利的成桩及插型钢，更无需跟现有技术一样挪开桩机再操作，这就进一步降低了劳动强度，提高了效率，缩短了工期。况且，更为可贵的是，本技术方案施工后续的搅拌桩和在已施工好的搅拌桩上插型钢的过程是完全同步的，这就更大幅度的加快了速度、提高了效率、缩短了工期。而且，通过旋转上下两个调节法兰的周向位置，可以灵活调节上横梁和下横梁之间的夹角，最终调节型钢的插入位置，这就满足了不同类型型钢搅拌桩的需求，因为型钢在搅拌桩的插入往往是间隔的，有些需要间隔一根搅拌桩插一根型钢(即隔一插一)，有些需要隔一根搅拌桩插二根型钢(即隔一插二)，有些需要间隔两根搅拌桩插型钢，灵活调节型钢的插入位置，能适合各种不同桩形的要求。

作为改进，上横梁包括左右两根相互平行的钢梁和连接两钢梁的固定杆，两钢梁之间设有横向的调节油缸，调节油缸的固定座与两钢梁固定，调节油缸的活塞杆上连接有一个U型连接片；每根钢梁上设有横向长孔，上滑轮组中位于振动锤上方的那个上滑轮为调节滑轮，调节滑轮的轮轴两端滑动配合在左右钢梁的两个横向长孔内且该轮轴与U型连接片连接；这样，就实现了沿着上横梁方向型钢位置的调节，再结合上横梁旋转角度的调节，对型钢插入位置的调节更加方便灵活，进一步确保型钢插入的位置精确，而且，选择油缸是因为，保持液压油缸的压力可锁定调节滑轮。

作为进一步改进，每根钢梁上设有一个下压气缸，下压气缸的活塞杆上固定有压板，压板的底面设有多个用于下压锁死调节滑轮的轮轴的齿，这样，能进一步锁死调节滑轮的位置，进一步确保型钢下插位置的精确性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机的正视结构示意图。

图2是本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机的搅拌头的放大剖视结构示意图。

图3是本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机从与上横梁垂直的方向看的结构示意图。

图4是本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机的上横梁的正视局部放大结构示意图。

图5是图4的俯视结构示意图。

图6是本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机的桩架的俯视结构示意图。

图7是本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机插型钢时的俯视结构示意图。

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、桩架，14、下横梁，15、短柱，16、下调节法兰，17、上调节法兰，18、输浆泵，19、上横梁，19.1、钢梁，20、上滑轮组，21、底盘，22、辅助卷扬机，23、下滑轮，24、牵引绳，25、振动锤，26、调节油缸，27、下压气缸，28、横向长孔，29、调节滑轮，30、压板，31、型钢，32、U型连接片，33、轮轴

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本实用新型多轴压气旋喷式搅拌桩机，它包括桩架13、动力头1、多根平行的搅拌轴2、一根输浆总管3、多根输浆分管4、输浆泵18和浆液搅拌机5。动力头1安装在桩架13上，搅拌轴2为中空管状且多根搅拌轴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，该多轴压气旋喷式搅拌桩机的输浆总管3与多根输浆分管4连通，而多根输浆分管4又分别连通了多个喷浆嘴8。

该多轴压气旋喷式搅拌桩机还包括多个喷气嘴9、一个空压机10、一根输气总管11和多根输气分管12。搅拌轴2为至少3根，搅拌轴2的数量与输浆分管4、喷气嘴9、输气分管12的数量相同；本实施例均为3根，当然也可以是大于3根的其它根数。

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。

该多轴压气旋喷式搅拌桩机的一根输气总管11下端分别与三根输气分管12连通，三根输气分管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。

桩架13的顶部的顶板上固定一根下横梁14，下横梁14上固定一个短柱15，短柱15顶部固定一个下调节法兰16，下调节法兰16上螺接有上调节法兰17，上调节法兰17上固定一根上横梁19。

上横梁19上设有上滑轮组20，桩架13下端与底盘21固定，底盘21上设有辅助卷扬机22和下滑轮23，用于安装下滑轮23的轴的轴座与底盘21是可转动连接如铰接的，这样便于调节下滑轮23的位置，以便配合上横梁19的转动，确保下滑轮23与上滑轮组20的各个滑轮平行。

辅助卷扬机22的牵引绳24经下滑轮23和上滑轮组20后与振动锤25悬吊固定。而振动锤底部设有用于夹持型钢31的钢钳。

上横梁19包括左右两根相互平行的钢梁19.1和连接两钢梁19.1的固定杆，两钢梁19.1之间设有横向的调节油缸26，调节油缸26的固定座与两钢梁19.1固定，调节油缸26的活塞杆上连接有一个U型连接片32。每根钢梁19.1上设有横向长孔28，上滑轮组20中位于振动锤25上方的那个上滑轮为调节滑轮29，调节滑轮29的轮轴33两端滑动配合在左右钢梁19.1的两个横向长孔28内且该轮轴33与U型连接片32连接，具体的说，调节滑轮29的一半位于U型连接片32的卡口内，U型连接片32两端的两个直片设有通孔，轮轴33套合在两直片的通孔内。

每根钢梁19.1上设有一个下压气缸27，下压气缸27的缸体固定在钢梁19.1顶端，下压气缸27的活塞杆上固定有压板30，压板30的底面设有多个用于下压锁死调节滑轮29的轮轴33的齿。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，利用本实用新型的多轴压气旋喷式搅拌桩机成桩的方法，其步骤如下。

桩机就位使得搅拌轴2的搅拌头7位于第一幅的三个搅拌桩的设计桩位上；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；此时，第一幅的三根搅拌桩完成。

然后将桩机底盘21横向位移到下一幅的三根搅拌桩的设计桩位并继续施工下一幅的三根搅拌桩。同时启动辅助卷扬机22，且将振动锤25下端与一根型钢31连接，即用振动锤25下端的钢钳夹住型钢31，并将型钢31吊运至刚施工完的搅拌桩上方，开启振动锤25并驱动辅助卷扬机22使振动锤25徐徐下降，进而将型钢31插入搅拌桩中，形成型钢水泥土搅拌墙。待型钢31插入后将振动锤25的钢钳与型钢31顶部脱离。