本发明涉及建筑基础工程桩基技术领域，尤其涉及一种清障成桩一体化搅拌桩机及其施工方法。
背景技术：
传统的老城区桩基围护施工时，主要采用全回旋套管钻机进行清障。即先行采取旋挖机进行清障，再采用旋挖机干挖法施工。该种方法遇到地下障碍物时很难对其进行清除，而且在施工后期由于钻头磨损严重，切削能力不足，更增加了钻进的难度。另外，由于其未配备泥浆护壁，在钻至一定深度提土外卸时容易发生缩孔，周边出现坍塌现象。
现有的解决方法如下：
1、依靠设备自重
五轴搅拌桩钻杆加动力头总重超过60t，利用设备自身的重力和钻头碾压和搅碎原桩身。
2、调整施工参数
如遇到桩身强度较高的水泥桩时，主要采用放慢施工速率、提高钻杆扭矩、保持连续喷浆保护钻头的同时，降低喷浆压力和适当调整水灰比来避免不必要的浪费和大面积的环境污染。
然而，上述方法的施工过程仍然难以达到理想的掘进效果。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种清障成桩一体化搅拌桩机，其包括：
桩架和挂设于所述桩架上且能相对所述桩架纵向滑动的支架；
连接于所述支架底部的钻杆和钻头；
设置于所述钻头上的注浆孔以及通过所述钻杆内部连接所述注浆孔的储料罐；以及
用于驱动所述钻杆和钻头转动的驱动装置；其中，环绕所述钻头周围焊接有多个钨钢刀头。
可选的，所述钨钢刀头包括刀身和焊接于所述刀身上的刀片，所述刀身焊接于所述钻头周围且与所述钻头的掘进方向的夹角为钝角，每一所述刀身上焊接有多个所述刀片。
可选的，所述刀片呈片状且垂直于所述刀身的长度方向的顶端，所述刀片的顶端具有刀尖。
可选的，所述刀身呈片状，其片状表面与所述钻杆轴线方向形成一夹角，所述片状表面的下边缘朝向所述钻杆的旋转方向。
可选的，所述钻头朝向其掘进方向一侧焊接有多个平行于所述钻杆轴线方向的钻齿。
可选的，环绕所述钻头周围焊接的多个钨钢刀头位于同一水平面上且彼此间距相等。
可选的，所述搅拌桩机为五轴搅拌桩机。
可选的，所述钨钢刀头与所述钻头满焊连接。
本发明还提供一种上述清障成桩一体化搅拌桩机的施工方法，包括以下步骤：
将所述桩架放置于待施工处的地面上；
启动所述驱动装置，使所述钻杆带动所述钻头和钨钢刀头下钻，通过钨钢刀头绞碎障碍物；以及
继续旋转并上提所述钻杆，所述储料罐内的水泥浆通过注浆孔注入土体，并与土体搅拌成桩。
可选的，所述下钻的速度为0.7m/min至0.8m/min，上提的速度为1.3m/min至1.6m/min。
本发明提供一种清障成桩一体化搅拌桩机及其施工方法，包括桩架和挂设于桩架上且能相对桩架纵向滑动的支架；连接于支架底部的钻杆和钻头；设置于钻头上的注浆孔以及通过钻杆内部连接所述注浆孔的储料罐；以及用于驱动钻杆和钻头转动的驱动装置；其中，环绕所述钻头周围焊接有多个钨钢刀头。本发明通过在钻头周围焊接多个钨钢刀头，大大提升了搅拌桩机对障碍的破碎和掘进能力，加快了施工流程；同时，由于掘进能力的提升，无需另行进行清障施工，节约了成本。
附图说明
图1为本发明一实施例所述清障成桩一体化搅拌桩机的结构示意图。
图2为本发明一实施例所述清障成桩一体化搅拌桩机中钻杆和钻头部门的结构示意图。
具体实施方式
本发明是提供一种清障成桩一体化搅拌桩机五轴搅拌桩机，通过在钻头焊接钨钢装置，槽壁加固阶段采用五轴搅拌桩机在成桩过程中直接对原地下障碍物进行清除，即五轴搅拌桩清障、成桩一体化施工。重点对五轴搅拌桩施工以下内容进行研究、改进：1、五轴水泥土搅拌桩的施工工艺流程及技术参数要求；2、遇到地下障碍物时如何调整施工参数进行钻进施工；3、后期钻头磨损严重，切削能力不足时，如何提高钻头的切削能力。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种清障成桩一体化搅拌桩机，如图1所示，包括桩架10和挂设于所述桩架10上且能相对所述桩架10纵向滑动的支架20；连接于所述支架20底部的钻杆30和钻头40；设置于所述钻头40上的注浆孔41以及通过所述钻杆30内部连接所述注浆孔41的储料罐70；以及用于驱动所述钻杆30和钻头40转动的驱动装置80；其中，环绕所述钻头40周围焊接有多个钨钢刀头50。在施工过程中，桩架10放置于地面上，由驱动装置80带动钻杆30和钻头40转动，实现向下掘进，并由多个钨钢刀头50粉碎地下障碍物，同时储料罐70中的水泥浆由注浆孔41喷出，从而实现成桩。
本实施例所述的搅拌桩机为五轴搅拌桩机，图1中示出的为其任意一搅拌轴及其围绕其运作的相应装置。换言之，在该五轴搅拌桩机中，具有5个图1中所示的搅拌轴，该5个搅拌轴平行排列，在清障成桩的过程中同时工作，向下掘进。本发明涉及的改进是对五轴搅拌桩机中钻头40部分焊接多个钨钢刀头50，以增加其掘进和切削能力，彻底粉碎掘进中遇到的坚固障碍物。
如图2所示，在一优选方案中，所述钨钢刀头50包括刀身51和焊接于所述刀身51上的刀片52，所述刀身51焊接于所述钻头40周围且与所述钻头40的掘进方向的夹角为钝角，每一所述刀身51上焊接有多个所述刀片52。可以理解的是，钻头40的掘进方向为图2中的下方，在将刀身51焊接于钻头40上以后，刀身51与钻头40向下方向的夹角为钝角，即刀身51形成向上的角度，以减少钻头40在向下掘进时，钨钢刀头50形成的阻力，便于掘进过程的顺利进行。该钝角角度优选为130-140度，此时能够使得钨钢刀头50在最大程度上起到击碎障碍的作用的情形下，将掘进阻力控制到较小的范围。
继续参考图2，所述刀片52呈片状(如图2所示，优选的可以设计成叶片状)且垂直于所述刀身51的长度方向的顶端，所述刀片52的顶端具有刀尖。由于刀身51具有向上的角度，因此垂直于刀神51焊接的刀片52斜向朝着下方，即掘进的方向；当钻头40转动并向下掘进时，刀片52的刀尖朝下以切割障碍物。
所述刀身51呈片状，在转动时最大程度地对下方障碍物起到切割的作用。其片状表面与所述钻杆30的轴线方向形成一夹角，所述片状表面的下边缘朝向所述钻杆的30旋转方向。如图2所示，钻杆30的旋转方向为箭头a所示的顺时针方向，而与钻杆30的轴线方向形成夹角的刀身51，在钻头40转动并向下掘进时，其片状结构正好迎着障碍物进行切割，提高了搅拌桩机掘进时的清障能力。
如图2所示，所述钻头40朝向其掘进方向一侧焊接有多个平行于所述钻杆30轴线方向的钻齿60。在钻头40转动并向下掘进时，钻齿60最先接触前方障碍并对其进行第一次搅动，而后再由钨钢刀头50对其进行进一步切割和粉碎。
在一优选方案中，环绕所述钻头40周围焊接的多个钨钢刀头50位于同一水平面上且彼此间距相等。在进一步方案中，可以具有多个上述同一水平面上分布的多个钨钢刀头50，即形成多层钨钢刀头50，以增强破障效果。
本发明的清障成桩一体化搅拌桩机用于老城区地下施工、桩基围护施工，掘进时面对的是桩身强度较高的水泥桩，因此要求钨钢刀头50的焊接强度非常高，在本实施例中，所述钨钢刀头50与所述钻头40满焊连接，而且焊条要选择相对坚固的类型。
本发明还提供一种所述清障成桩一体化搅拌桩机的施工方法，其包括以下步骤：
将所述桩架10放置于待施工处的地面上；
启动所述驱动装置80，使所述钻杆30带动所述钻头40和钨钢刀头50下钻，通过钨钢刀头50绞碎障碍物；以及
继续旋转并上提所述钻杆30，所述储料罐70内的水泥浆通过注浆孔注入土体，并与土体搅拌成桩。
优选方案中，所述下钻速度为0.7m/min至0.8m/min，上提速度为1.3m/min至1.6m/min，以起到最好的掘进和成桩效果。
由于钨钢刀头50的结构较为复杂，施工时需要定期清障钨钢刀头50，定期检测实际情况、做好钻头40的清洁和保养工作。
本发明提供一种清障成桩一体化搅拌桩机及其施工方法，包括桩架和挂设于桩架上且能相对桩架纵向滑动的支架；连接于支架底部的钻杆和钻头；设置于钻头上的注浆孔以及通过钻杆内部连接所述注浆孔的储料罐；以及用于驱动钻杆和钻头转动的驱动装置；其中，环绕所述钻头周围焊接有多个钨钢刀头。本发明通过在钻头周围焊接多个钨钢刀头，大大提升了搅拌桩机对障碍的破碎和掘进能力，加快了施工流程；同时，由于掘进能力的提升，无需另行进行清障施工，节约了成本。
通过实验证明，本发明形成的五轴搅拌桩机进行原地下两轴搅拌桩的清除，清障较为彻底，且未对后续地下连续墙施工造成影响，后续地墙成槽施工超声波检测图显示结果良好。本工程64幅地下连续墙在1个月内全部施工完成，同时伴随着最新的fcw-a施工工艺，又能做到减少对周边环境的影响，本工程清障成桩一体化搅拌桩机形成的五轴搅拌桩在施工阶段，周边监测累计变化不到10mm。在五轴施工过程中未发生任何安全事故。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。