专利名称：双向水泥土搅拌桩机的制作方法
技术领域：
本发明是一种适用于软土地基处理的施工机械设备，属于施工机械制造的技术领域。
背景技术：
水泥土搅拌桩最早在瑞典研制成功，国内1977年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院进行了室内实验和机械研制工作。1980年在软土地基加固工程中首次获得成功。此后在全国软土地基加固工程中推广开来，特别是在道路工程中的软土地基处理。
道路工程中的软土地基处理是保证工程质量的关键环节，并在工程总价中占有较大比例。大量工程实践表明，水泥土搅拌桩法具有施工简单，快速，振动小等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。水泥土搅拌桩，现已发展成一种常用的软弱地基处理方法，主要适用于加固饱和软粘土地基。这种方法是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处，就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列的物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土搅拌桩。这种水泥土搅拌桩与桩周土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基沉降。
水泥土搅拌桩在软土地基处理中还存在下列一些问题(1)水泥土搅拌桩软土在地基处理中普遍存在水泥土搅拌不均匀，影响成桩质量。
(2)在软土地基处理中普遍存在水泥浆在桩体中分布不均匀，特别在6m到7m以下水泥浆掺入量达不到应有的要求。
(3)水泥土搅拌桩在施工过程中普遍存在冒浆现象，大量的水泥浆冒出地面，影响桩体中水泥浆掺入量。
(4)现有水泥土搅拌桩施工机械施工，一般需四搅两喷，工效低。
由于上属问题的存在，影响了水泥土搅拌桩的质量和应用范围。
发明内容
技术问题本发明的目的是针对上述施工中存在的问题，对水泥土搅拌桩的施工机械进行改进，提出一种双向搅拌水泥土搅拌桩施工机械，即双向水泥土搅拌机，提高施工功效和工程质量。
技术方案该项发明主要是将施工水泥土搅拌桩的单向单轴搅拌机，改变为双向双轴同心搅拌机，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片。通过双向动力传动系统，带动同心双轴正反两方向旋转。在叶片正反向同时旋转过程中起到压浆和双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。
该搅拌机由机身、动力传动系统、外钻杆、内钻杆、钻头组成，其中，动力传动系统位于机身的上部，内钻杆位于外钻杆中，内钻杆与动力传动系统中的内钻杆动力传动系统连接法兰相连接，外钻杆与外钻杆动力传动系统连接法兰相连接，钻头设在内钻杆的下部。动力传动系统共有两组对称的驱动装置，分别驱动外钻杆和内钻杆；内钻杆电动机与内钻杆减速器连接，内钻杆减速器的输出端接内钻杆连接器，内钻杆连接器的输出端固定有内钻杆动力齿轮，内钻杆动力齿轮通过内钻杆动力传动链条与内钻杆动力传动齿轮相连接，内钻杆动力传动齿轮的中间通过连接管接内钻杆动力传动系统连接法兰，内钻杆动力传动系统连接法兰的下端接内钻杆，内钻杆动力传动齿轮中间的连接管的上端连接有水接头，水接头的上端连接注浆管；外钻杆电动机与外钻杆减速器连接，外钻杆减速器的输出端接外钻杆连接器，外钻杆连接器的输出端固定有外钻杆动力齿轮，外钻杆动力齿轮通过外钻杆动力传动链条与外钻杆动力传动齿轮相连接，外钻杆动力传动齿轮的中间通过连接管接外钻杆动力传动系统连接法兰，外钻杆动力传动系统连接法兰的下端接外钻杆。在外钻杆的前端两侧固定有外钻杆搅拌叶片，在内钻杆的前端通过钻头与内钻杆连接法兰固定有钻头，在钻头的前端两侧固定有钻头搅拌叶片。
本发明把水泥土搅拌桩的钻杆设计成双轴同心钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片。由动力传动系统带动双轴同心钻杆双向转动，再由钻杆带动两组叶片同时正反向旋转。利用上组叶片的反向旋转的压浆作用，把水泥浆液控制在正反向旋转叶片之间，使水泥浆液不会顺钻杆上行至地面，不会出现水泥浆液流失，从而能够保证水泥浆在桩体中的掺入量和水泥浆在桩身中分布均匀；由于钻杆的正反向旋转，带动两组叶片同时正反向旋转，使得水泥土的搅拌更加充分均匀。
有益效果该机械施工方便、操作简单，易于掌握。对熟练操作传统水泥土搅拌机的工人来说，无需培训即可上岗。其优点主要有(1)同心双轴确保施工过程中，钻杆的垂直与稳定；(2)双轴双向旋转双轴双向旋转带动两组搅拌叶片同时双向旋转，能够保证水泥浆在桩体中的掺入量，不会出现冒浆现象；同时能够保证桩身水泥土充分搅拌均匀，确保成桩质量和桩身质量；(3)双轴同心两组搅拌叶片同时双向旋转仅需两搅一喷，使功效提高一倍以上。
图1为双向搅拌机示意图其中有双向搅拌桩机机身1；动力传动系统2；外钻杆3；内钻杆4；钻头5；施工场地6。
图2为双向搅拌机钻头部分的结构示意图。其中有外钻杆搅拌叶片31、内钻杆连接法兰41、钻头搅拌叶片51。
图3为双向搅拌机动力传动系统2的结构示意图其中有钢丝绳21、滑轮组22、水接头23、内钻杆电动机24、外钻杆电动机241、外钻杆动力传动系统连接法兰25、内钻杆减速器26、外钻杆减速器261、内钻杆连接器27、外钻杆连接器271、内钻杆动力传动链条28、外钻杆动力传动链条281、内钻杆动力齿轮29、外钻杆动力齿轮291、注浆管210、内钻杆动力传动系统连接法兰211、连接螺母212、内钻杆动力传动齿轮215、外钻杆动力传动齿轮216、连接螺栓217。
具体实施例方式
本发明的双向水泥土搅拌机由搅拌机由机身1、动力传动系统2、外钻杆3、内钻杆4、钻头5组成，其中，动力传动系统2位于机身1的上部，内钻杆4位于外钻杆3中，内钻杆4与动力传动系统2中的内钻杆动力传动系统连接法兰211相连接，外钻杆3与外钻杆动力传动系统连接法兰25相连接，钻头5设在内钻杆4的下部。动力传动系统2共有两组对称的驱动装置，分别驱动外钻杆3和内钻杆4；内钻杆电动机24与内钻杆减速器26连接，内钻杆减速器26的输出端接内钻杆连接器27，内钻杆连接器27的输出端固定有内钻杆动力齿轮29，内钻杆动力齿轮29通过内钻杆动力传动链条28与内钻杆动力传动齿轮215相连接，内钻杆动力传动齿轮215的中间通过连接管接内钻杆动力传动系统连接法兰211，内钻杆动力传动系统连接法兰211的下端接内钻杆4，内钻杆动力传动齿轮215中间的连接管的上端连接有水接头23，水接头23的上端连接注浆管210；外钻杆电动机241与外钻杆减速器261连接，外钻杆减速器261的输出端接外钻杆连接器271，外钻杆连接器271的输出端固定有外钻杆动力齿轮291，外钻杆动力齿轮291通过外钻杆动力传动链条281与外钻杆动力传动齿轮216相连接，外钻杆动力传动齿轮216的中间通过连接管接外钻杆动力传动系统连接法兰25，外钻杆动力传动系统连接法兰25的下端接外钻杆3。在外钻杆3的前端两侧固定有外钻杆搅拌叶片31，在内钻杆4的前端通过钻头与内钻杆连接法兰41固定有钻头5，在钻头5的前端两侧固定有钻头搅拌叶片51。
组装过程首先分别安装机身和动力传动系统，然后由钢丝绳和电缆等部件把机身和动力传动系统安装在一起，再通过连接法兰、螺栓、螺母把双轴同心钻杆的内、外钻杆和动力传动系统组装在一起，最后同样通过连接法兰、螺栓、螺母把钻头和内钻杆安装在一起，形成完整的双向搅拌桩机。
经现场试验以及室内试验研究的结果显示(1)用该机械施工的水泥土搅拌桩，在施工过程中没有出现冒浆现象。而用传统机械施工的水泥土搅拌桩，在施工过程中出现较为的冒浆现象。(2)钻芯取样观察用该机械施工的水泥土搅拌桩整体水泥浆掺入量以及水泥土的搅拌都非常均匀；而用传统机械施工的水泥土搅拌桩则出现桩整体水泥浆掺入量以及水泥土的搅拌不均匀现象，特别是下段桩体水泥浆掺入量偏少。(3)开挖后观察桩身成桩质量用该机械施工的水泥土搅拌桩成桩质量很好；而用传统机械施工的水泥土搅拌桩成桩质量一般，特别在自然地面以下1.5m到3.0m范围成桩质量较差；(4)在实验场地自然地面以下1.5m到3.0m范围为砂层，而用该机械施工的水泥土搅拌桩却不受影响，因此我们完全可以用该机械来处理砂土地基问题。
权利要求
1.一种双向水泥土搅拌机，其特征在于该搅拌机由机身(1)、动力传动系统(2)、外钻杆(3)、内钻杆(4)、钻头(5)组成，其中，动力传动系统(2)位于机身(1)的上部，内钻杆(4)位于外钻杆(3)中，内钻杆(4)与动力传动系统(2)中的内钻杆动力传动系统连接法兰(211)相连接，外钻杆(3)与外钻杆动力传动系统连接法兰(25)相连接，钻头(5)设在内钻杆(4)的下部。
2.根据权利要求1所述的双向水泥土搅拌机，其特征在于动力传动系统(2)共有两组对称的驱动装置，分别驱动外钻杆(3)和内钻杆(4)；内钻杆电动机(24)与内钻杆减速器(26)连接，内钻杆减速器(26)的输出端接内钻杆连接器(27)，内钻杆连接器(27)的输出端固定有内钻杆动力齿轮(29)，内钻杆动力齿轮(29)通过内钻杆动力传动链条(28)与内钻杆动力传动齿轮(215)相连接，内钻杆动力传动齿轮(215)的中间通过连接管接内钻杆动力传动系统连接法兰(211)，内钻杆动力传动系统连接法兰(211)的下端接内钻杆(4)，内钻杆动力传动齿轮(215)中间的连接管的上端连接有水接头(23)，水接头(23)的上端连接注浆管(210)；外钻杆电动机(241)与外钻杆减速器(261)连接，外钻杆减速器(261)的输出端接外钻杆连接器(271)，外钻杆连接器(271)的输出端固定有外钻杆动力齿轮(291)，外钻杆动力齿轮(291)通过外钻杆动力传动链条(281)与外钻杆动力传动齿轮(216)相连接，外钻杆动力传动齿轮(216)的中间通过连接管接外钻杆动力传动系统连接法兰(25)，外钻杆动力传动系统连接法兰(25)的下端接外钻杆(3)。
3.根据权利要求1所述的双向双轴水泥土搅拌机，其特征在于在外钻杆(3)的前端两侧固定有外钻杆搅拌叶片(31)，在内钻杆(4)的前端通过钻头与内钻杆连接法兰(41)固定有钻头(5)，在钻头(5)的前端两侧固定有钻头搅拌叶片(51)。
全文摘要
双向水泥土搅拌机是一种适用于软土地基处理的施工机械设备，该搅拌机由机身(1)、动力传动系统(2)、外钻杆(3)、内钻杆(4)、钻头(5)组成，其中，动力传动系统位于机身(1)的上部，内钻杆(4)位于外钻杆(3)中，内钻杆(4)与动力传动系统(2)中的内钻杆动力传动系统连接法兰(211)相连接，外钻杆(3)与外钻杆动力传动系统连接法兰(25)相连接，钻头(5)设在内钻杆(4)的下部。该机械施工方便、操作简单，易于掌握，双轴双向旋转带动两组搅拌叶片同时双向旋转，能够保证水泥浆在桩体中的掺入量，不会出现冒浆现象；同时能够保证桩身水泥土充分搅拌均匀，确保成桩质量和桩身质量；使功效提高一倍以上。
文档编号E21B7/00GK1632232SQ20041006586
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者刘松玉, 宫能和, 冯锦林, 储海岩 申请人:东南大学