一种水泥土碎石桩成桩装置及一体化成桩方法

1.本发明涉及一种土木工程技术领域，具体是一种水泥土碎石桩成桩装置及一体化成桩方法。


背景技术：

2.泥土搅拌桩和碎石桩属于地基处理的范畴，复合地基在工程中有广泛的应用，可以处理欠固结土，湿陷性黄土、可液化土等土质情况，通过碎石桩加水泥土搅拌桩形成复合地基，在钻孔过程中使用特制的喷粉桩机将固化剂喷入软土地基的深层，经搅拌使原位土与固化剂均匀混合并发生一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体相互影响，共同作用承担上部荷载的粉喷桩复合地基，碎石桩适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基。但目前的施工过程中，存在密实透气性差的地基难以处理、处理深度小、碎石出管困难，反插次数增加，成桩时间长等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种水泥土碎石桩成桩装置及一体化成桩方法，通过采用水泥土碎石桩成桩装置，水泥土成桩装置内部设置碎石桩成桩件，喷入的高压气流具有切割和搅拌水泥土的作用，增大了喷粉桩的搅拌均匀度，缩短了喷粉桩成桩所花的时间，对周围土层产生一定的负压，有利于低压喷粉的输出，提高了施工效率和成桩质量，活瓣板体自动开合能够方便碎石出管，降低成桩时间，同时能够进行水泥搅拌和碎石桩成型，缩短施工时间，降低施工人员的劳动强度。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种水泥土碎石桩成桩装置，所述成桩装置包括水泥土成桩件和碎石桩成桩件。
6.进一步的，所述水泥土成桩件由动力组件、钻杆和钻头连接组成，动力组件与钻杆连接，钻杆与钻头连接。
7.进一步的，所述钻杆的内侧设有低气压管道，低气压管道内侧设有高气压管道，高气压管道的一端设有高压气体输入口，另一端设有高压气体输出口。
8.所述低气压管道的一端设有低压气体、水泥粉输入口，另一端设有低压气体、水泥粉输出口。
9.进一步的，所述钻头上对称设有可折叠的搅拌叶，所述搅拌叶在钻头顺时针旋转时为展开状态，所述搅拌叶在钻头顺时针旋转时为折叠状态，所述低压气体、水泥粉输出口与高压气体输出口位于钻头上。
10.进一步的，所述碎石桩成桩件包括固定在钻杆上的桩管，桩管位于高气压管道内侧，桩管的下部套装设有管套，管套的内部直径与桩管的外部直径相同。
11.所述桩管的底端设有对称分布的双开活瓣，双开活瓣可自动开合，桩管上设有对称分布的销轴。
12.进一步的，所述双开活瓣通过销轴与活瓣板体配合在桩管上转动连接。
13.进一步的，所述成桩装置的一体化成桩方法包括以下步骤：
14.步骤一，准备定位
15.整理平地，通过起重机将成桩关键部件悬吊到定桩的指定位置。
16.步骤二，通气预搅拌下沉
17.启动控制搅拌叶工作的开关，使水泥土成桩件边旋转边钻进，同时在高气压管道输入高压气体，低气压管道输入低压气体，土体在原位受到搅动，钻头钻至设计标高后停止钻进，原地搅拌。
18.步骤三，上升、喷粉
19.钻头边反向旋转边提升，在提升的过程中粉体喷射机将干粉通过低气压管道喷入被搅动的土体中，同时高气压管道连续压入高压气体，直至设计标高。
20.步骤四，下降、喷粉
21.桩管随着钻头下沉，下沉过程中活瓣板体处于闭合状态，下降过程中粉体喷射机将干粉通过低气压管道喷入被搅动的土体中，同时高气压管道连续压入高压气体，直至设计标高停止下降。
22.步骤五，停止喷粉，输送碎石并提升
23.通过投料口向桩管内装碎石料和水，钻头边反向旋转边提升，在提升的过程中，两片活瓣板体开启，使碎石料进入桩管下部，水与土体、干粉充分拌合，直至设计标高。
24.步骤六，形成水泥土碎石桩。
25.本发明的有益效果：
26.1、本发明成桩装置通过水泥土碎石桩成桩装置，水泥土碎石桩成桩装置内部设置碎石桩成桩件，喷入的高压气流具有切割和搅拌水泥土的作用，增大了喷粉桩的搅拌均匀度，缩短了喷粉桩成桩所花的时间，对周围土层产生一定的负压，有利于低压喷粉的输出，提高了施工效率和成桩质量；
27.2、本发明成桩装置活瓣板体自动开合能够方便碎石出管，降低成桩时间，同时能够进行水泥搅拌和碎石桩，缩短施工时间，降低施工人员的劳动强度。
附图说明
28.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
29.图1是本发明泥土成桩件结构示意图；
30.图2是本发明泥土成桩件结构示意图；
31.图3是本发明碎石桩成桩件结构示意图；
32.图4是本发明成桩装置及一体化成桩方法的工艺流程图；
33.图5是本发明搅拌叶结构示意图；
34.图6是水泥土碎石桩结构示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。
36.一种水泥土碎石桩成桩装置，成桩装置包括水泥土成桩件和碎石桩成桩件。
37.水泥土成桩件由动力组件11、钻杆12和钻头13连接组成，如图1所示，动力组件11与钻杆12连接，钻杆12与钻头13连接。
38.钻杆12的内侧设有低气压管道121，如图1、图2所示，低气压管道121内侧设有高气压管道122，高气压管道122的一端设有高压气体输入口123，另一端设有高压气体输出口124，低气压管道121的一端设有低压气体、水泥粉输入口125，另一端设有低压气体、水泥粉输出口126。
39.钻头13上对称设有可折叠的搅拌叶131，如图3、图5所示，搅拌叶131在钻头13顺时针旋转时为展开状态，搅拌叶131在钻头13顺时针旋转时为折叠状态，低压气体、水泥粉输出口126与高压气体输出口124位于钻头13上。
40.搅拌叶131的一端通过螺栓活动安装在钻头上开设的安装槽内。
41.搅拌叶131可以在水平方向上旋转，以此来控制搅拌叶131的开合。
42.碎石桩成桩件包括固定在钻杆12上的桩管21，桩管21位于高气压管道122内侧，桩管21的下部套装设有管套22，管套22的内部直径与桩管21的外部直径相同；
43.桩管21的底端设有对称分布的双开活瓣23，双开活瓣23可自动开合，桩管21上设有对称分布的销轴24。
44.双开活瓣23通过销轴24与活瓣板体231配合在桩管21上转动连接。
45.结合图4、图6所示，一体化成桩方法包括以下步骤：
46.步骤一，准备定位
47.整理平地，通过起重机将成桩关键部件悬吊到定桩的指定位置；
48.步骤二，通气预搅拌下沉
49.启动控制搅拌叶131工作的开关，使水泥土成桩件1边旋转边钻进，同时在高气压管道122输入高压气体，低气压管道121输入低压气体，土体在原位受到搅动，钻头13钻至设计标高后停止钻进，原地搅拌；
50.步骤三：上升喷粉
51.钻头13边反向旋转边提升，在提升的过程中粉体喷射机将干粉通过低气压管道121喷入被搅动的土体中，同时高气压管道122连续压入高压气体，直至设计标高；
52.步骤四，下降、喷粉
53.桩管21随着钻头13下沉，下沉过程中活瓣板体231处于闭合状态，下降过程中粉体喷射机将干粉通过低气压管道121喷入被搅动的土体中，同时高气压管道122连续压入高压气体，直至设计标高停止下降；
54.步骤五，停止喷粉，输送碎石并提升
55.通过投料口向桩管21内装碎石料和水，钻头13边反向旋转边提升，在提升的过程中，两片活瓣板体231开启，使碎石料进入桩管21下部，水与土体、干粉充分拌合，直至设计标高；
56.步骤六，形成水泥土碎石桩。
57.通过采用一体化的水泥土碎石桩，水泥土成桩件内部设置碎石桩成桩件，喷入的高压气流具有切割和搅拌水泥土的作用，增大了喷粉桩的搅拌均匀度，缩短了喷粉桩成桩
所花的时间，对周围土层产生一定的负压，有利于低压喷粉的输出，提高了施工效率和成桩质量，使活瓣板体231自动开合能够方便碎石出管，降低成桩时间，同时能够进行水泥搅拌和碎石桩，缩短施工时间，降低施工人员的劳动强度。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
59.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。