一种高压浆旋喷全搅双轴桩机及其止水帷幕桩施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种高压浆旋喷全搅双轴桩机及其止水帷幕桩施工方法。


背景技术：

2.目前在建筑领域釆用中小型止水帷幕桩施工的机械设备主要为水泥搅拌桩机和高压旋喷桩机两类，其施工原理一类是利用钻头长刀片旋切土层为低压水泥浆提供通道来完成桩径的搅拌。另一类是利用高压水泥浆通过钻头细小喷嘴形成高速射流，来完成对土体的旋转切削达到桩径的搅拌。
3.上述两种设备因成桩原理不同在碰见特除土层后，往往形成缩颈断桩造成两桩咬合不严密的质量问题，其中水泥搅拌桩机是在两根钻杆之间再设一根注浆管同时向两根钻杆内扰动的土体中注浆，但是该注浆方式中注浆管长度必须小于钻杆，导致桩孔底部难以浸浆，并且由于两根钻杆所扰动的土体压力易因土质差异造成土压不同，易使浆液集中朝向其中一根钻杆的桩孔流动，进而导致同时钻设的两根止水帷幕桩长短不一且中部存在漏点；而高压旋喷桩机的缺陷在于非硬性搅拌土体，其主要靠高速射流切割土体，然而在土体中存在石块或其他硬性物质，高速射流无法击穿的施工环境时，极易造成断桩或桩体缩颈等缺陷。
4.特别是现有技术中的水泥搅拌桩机，其主体为一个长方形角钢框架，在框架上部为提升索具，下部角钢槽内设有整块钢板。在钢板两端装有两台电机分别为钢板底面上与电机同轴设置的两根钻杆提供扭矩，两根钻杆之间的钢板底面上垂向固接设有一根无旋转动力的注浆钻杆上部设有注浆笼头，钻杆旋转扭力靠框架内电机提供下降钻进时靠框架重量压沉，提升时靠上方索具与机身塔架和机上卷扬机来完成。其主要缺陷在于：向中间部位的注浆钻杆注浆时，浆液将流向其两侧的钻孔内，并随钻孔内钻杆的旋转与土体混合，但是其两侧土压不一致时，浆液将多流向压力小一侧的桩孔内，而土压较大一侧的桩孔内则会出现缩颈，甚至断桩。
5.因上述两种设备均存在缺陷，易导致帷幕墙体发生渗漏水事故。故现有技术中多采用多层施工来弥补上述缺陷，即第一排止水帷幕桩钻设完成后，紧贴第一排的孔位继续钻设第二排，甚至第三排，以止水帷幕的整体厚度来避免单排止水帷幕桩缩颈漏水的事故问题，然而该工法费事费力且施工成本较高。
6.因此，如何设计一种低成本、高效率的止水帷幕桩桩机，一方面解决水泥搅拌桩机土压不均且长短不一的缺陷问题，另一方面解决高压旋喷桩机遇到硬质障碍物缩颈断桩的问题，就成为了本领域人员亟待解决的技术问题。
7.通过公开专利检索，发现以下对比文件：
8.cn110409475a公开了一种砂土层深基坑止水帷幕施工工艺及其三轴水泥搅拌桩钻杆，包括以下步骤，对倒虹段和管廊分别进行基坑支护结构建立，由于基坑的涉及范围较大，且施工的难度不一，首先对基坑进行初步的防水面建立，形成初步的基坑防水面；对冷
缝位置进行确定，冷缝的形成是由于水泥浆在凝结时存在时间差，导致出现一个软弱的结合面，根据施工的进度以及桩机二次进场施工与初次进场施工的时间差来判断对应的冷缝位置；在冷缝相应的位置上采取补强措施，并在采取补强措施后再次进行查漏；对仍渗漏的位置进行补漏操作，进一步提高冷缝位置的防水性能，提高基坑整体的防水性能。
9.经分析，上述公开专利正是通过多层施工来解决单层止水帷幕状缩颈缺陷，进而导致渗漏的问题，其与本技术在桩机结构及施工方法上均存在较大差异，因此不影响本技术的新颖性。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高压浆旋喷全搅双轴桩机，该桩机结合了高压旋喷桩机与水泥搅拌桩机的优势，有效解决了因土质特殊或施工条件复杂等因素造成的止水帷幕桩缩颈及长短不一问题，且施工效率高，施工成本低廉。
11.一种高压浆旋喷全搅双轴桩机，包括钢框架及多组钻孔单元，其中钢框架的底面上间距调节支撑多组钻孔单元；钻孔单元包括钢板平台、电机、旋喷笼头、钻杆及齿轮箱，其中钢板平台调节连接在钢框架的底梁上，该钢板平台上固设电机、旋喷笼头及齿轮箱；钻杆为空心杆，该钻杆与旋喷笼头同轴设置，钻杆顶部通过齿轮箱与电机动力连接，钻杆内设有分别与旋喷笼头独立连通的高压气路及注浆液路，且钻杆底部径向开设有注浆口及喷气口。
12.而且，钢板平台的顶面上垂向固接电机及旋喷笼头，钢板平台的底面上固接齿轮箱。
13.而且，钻杆内部轴向插接有芯管，该芯管内设高压气路，芯管的一端与旋喷龙头固接并连通旋喷龙头的进气口，芯管的另一端连通钻杆的喷气口且与钻杆内壁周向旋转并轴向密封连接。
14.而且，钻杆的轴向内壁与芯管的周向外壁之间留设注浆液路，该注浆液路的一端连通旋喷笼头，另一端连通钻杆底部的注浆口。
15.一种高压浆旋喷全搅双轴桩机的止水帷幕桩施工方法，包括以下步骤：
16.步骤一：调节检验工序，根据打桩孔距调节钢板平台间距，调节完成后将钢板平台螺栓固定在钢框架内；并通水通气检测高压气路与注浆液路的通断及密封，其中高压气路通气检测，注浆液路通水检测，检测过程中观察喷气口处有无水流出，以判定芯管是否存在泄漏；
17.步骤二：钻桩工序，先根据止水帷幕的设计位置定位第一及第二孔位，而后第一及第二孔位同时钻桩；钻桩时首先通过两根钻杆同向旋转搅拌，然后通过高压注浆设备以一定的压力经注浆口喷射水泥浆高压冲击并切割土体，同时喷气口喷气使水泥浆与土体充分混合搅拌；
18.步骤三：第一及第二孔位钻桩完成后，抬升桩基，使桩基的一个钻杆悬浮于第二孔位之上，并以第二孔位定位第三孔位，而后重复步骤二至第三孔位钻桩完成；
19.步骤四，重复步骤三直至钻设的第一孔位、第二孔位直至第n孔位的多个纵向桩组合成不存在漏点缺陷的完整止水帷幕。
20.本发明的优点和技术效果是：
21.本发明的高压浆旋喷全搅双轴桩机，通过钢框架提供主体支撑，由钢框架内的钢板平台实现多组钻孔单元之间间距的调节，即实现成桩的桩距调节功能；通过电机及齿轮箱为钻杆提供旋转动力，通过旋喷笼头向钻杆内的注浆液路通入浆液，并向芯杆内部通入高压气体，由芯杆实现高压气体与浆液的分离，最后由钻杆底部的注浆口向桩孔内排出浆液，并由喷气口喷出高压气体，随着钻杆旋转促进浆液与土体充分混合。
22.本发明的止水帷幕桩施工方法，以套打形式定位下一顺次的桩孔，并且可保证成桩后止水帷幕的整体性，避免缩颈、长短不一甚至断桩的事故发生，仅钻设一排桩孔便构成的不存在漏点的止水帷幕墙，用以解决现有技术中钻设多排桩孔以避免幕墙漏水的缺陷，其施工成本低廉，施工效率明显高于现有技术。
23.本发明的一种高压浆旋喷全搅双轴桩机及其止水帷幕桩施工方法，配合整体桩机具有重量轻运输成本低，适应狭窄场地施工的优势。并且本发明中的撞击成桩质量好，对复杂地层形成的止水帷幕桩有较好的咬合能力，在后期基坑开挖过程提高了安全系数。减少层排桩数的设计，即不必要的多层打桩，在施工中可节省劳务和原材料成本也可缩短施工周期。
附图说明
24.图1为本发明的立体图；
25.图2为本发明的侧视图；
26.图3为本发明中钻杆底部的局部剖视图；
27.图4为本发明的水帷幕桩套打施工顺序示意图；
28.图5为本发明的水帷幕桩套打施工方法流程图；
29.图中：1
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钢框架；2
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电机；3
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钢板平台；4
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旋喷笼头；5
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齿轮箱；6
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钻杆；7
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削切泥刀片；8
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芯管；9
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注浆口；10
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喷气口。
具体实施方式
30.为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
31.一种高压浆旋喷全搅双轴桩机，包括钢框架1及多组钻孔单元，其中钢框架的底面上间距调节支撑多组钻孔单元；钻孔单元包括钢板平台3、电机2、旋喷笼头4、钻杆6及齿轮箱5，其中钢板平台调节连接在钢框架的底梁上，该钢板平台上固设电机、旋喷笼头及齿轮箱；钻杆为空心杆，该钻杆与旋喷笼头同轴设置，钻杆顶部通过齿轮箱与电机动力连接，钻杆内设有分别与旋喷笼头独立连通的高压气路及注浆液路，且钻杆底部径向开设有注浆口9及喷气口10。
32.而且，钢板平台的顶面上垂向固接电机及旋喷笼头，钢板平台的底面上固接齿轮箱。
33.而且，钻杆内部轴向插接有芯管8，该芯管内设高压气路，芯管的一端与旋喷龙头固接并连通旋喷龙头的进气口，芯管的另一端连通钻杆的喷气口且与钻杆内壁周向旋转并轴向密封连接。
34.而且，钻杆的轴向内壁与芯管的周向外壁之间留设注浆液路，该注浆液路的一端连通旋喷笼头，另一端连通钻杆底部的注浆口。
35.一种高压浆旋喷全搅双轴桩机的止水帷幕桩施工方法，包括以下步骤：
36.步骤一：调节检验工序，根据打桩孔距调节钢板平台间距，调节完成后将钢板平台螺栓固定在钢框架内；并通水通气检测高压气路与注浆液路的通断及密封，其中高压气路通气检测，注浆液路通水检测，检测过程中观察喷气口处有无水流出，以判定芯管是否存在泄漏；
37.步骤二：钻桩工序，先根据止水帷幕的设计位置定位第一及第二孔位，而后第一及第二孔位同时钻桩；钻桩时首先通过两根钻杆同向旋转搅拌，然后通过高压注浆设备以一定的压力经注浆口喷射水泥浆高压冲击并切割土体，同时喷气口喷气使水泥浆与土体充分混合搅拌；
38.步骤三：第一及第二孔位钻桩完成后，抬升桩基，使桩基的一个钻杆悬浮于第二孔位之上，并以第二孔位定位第三孔位，而后重复步骤二至第三孔位钻桩完成；
39.步骤四，重复步骤三直至钻设的第一孔位、第二孔位直至第n孔位的多个纵向桩组合成不存在漏点缺陷的完整止水帷幕。
40.另外，本发明优选的，钻杆的外周固定缠绕有螺纹状的削切泥刀片7。
41.另外，本发明优选的，钻杆与旋喷笼头周向旋转并轴向限位连接，芯杆顶部与旋喷笼头固接，且芯杆底部与钻杆内壁周向旋转且轴向限位连接，由于旋喷笼头采用现有技术中的成熟产品，固旋喷笼头与钻杆及芯杆的连接方式，以及芯杆与钻杆的连接方式均采用现有技术中的成熟技术手段。
42.另外，本发明优选的，电机及齿轮箱采用现有技术中的成熟产品，由电机带动齿轮箱内齿轮旋转，进而为钻杆提供旋转动力的传动方式采用现有技术中的成熟技术手段。
43.为了更清楚地说明本发明的具体实施方式，下面提供一种实施例：
44.本发明的一种高压浆旋喷全搅双轴桩机及其止水帷幕桩施工方法，避免了现有技术中双轴水泥搅拌桩机的中部注浆压力不均问题，同时避免了高压旋喷桩机的遇到石块等硬物无法通过高压射流穿透的问题，避免成桩缩颈或断桩，进而造成两桩咬合不严密的质量问题，避免帷幕墙体发生渗漏水事故。而本发明充分利用上述两种设备的优势，对原二轴水泥搅拌桩机的动力装置进行了改造，并借鉴了高压旋喷桩机的钻杆出浆方式而来，也是本发明的和新方案。
45.本发明的一种高压浆旋喷全搅双轴桩机及其止水帷幕桩施工方法，増大了角钢框架结构，将原先整体的钢板分割为两块可控间距的钢板平台，使钻孔单元可在钢框架内调矩移动。每块钢板平台上方设有电机及旋喷笼头，下方设齿轮箱和钻杆，原电机直同轴提供给钻杆的扭力现改为板下侧向传导,并富裕钻杆能够注浆注气的功能，使得带旋转动力的钻杆在下部削切泥刀片切削土层的同时増加注浆注气功能，水泥浆在自身压力、钻杆旋转以及气体扰动的三重影响下可充分流到被切削扰动的桩土周边从而提高两桩咬合质量。
46.最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
47.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。