详情

原文传递一种多层互剪搅拌桩施工装备及施工方法

专利名称：	一种多层互剪搅拌桩施工装备及施工方法
摘要：	本发明涉及一种多层互剪搅拌桩施工装备及施工方法，包括钻机主体、制浆后台、注浆泵，第一驱动单元和第二驱动单元均采用电机动力头或液压马达动力头，且第一驱动单元和第二驱动单元呈水平对称分布在箱体内，钻杆包括内杆和外杆，且钻杆中的内杆通过齿轮变速箱由第一驱动单元提供动力，钻杆中的外杆通过齿轮变速箱由第二驱动单元提供动力；内杆内部所设有的注浆通道的上端与水龙头连通，注浆通道的下端与钻具底端所设有的喷浆口连通；本发明可以提高施工装备的整体安全性，采用双动力输出保证了输出动力，并可实现内外钻杆转速比适应性调整，且通过搅拌钻头及喷浆方式提高浆液撒布均匀性，该施工装备可大幅度提高搅拌桩的成桩质量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江坤德创新岩土工程有限公司
发明人：	杨宁晔;刘钟;陈天雄;兰伟;张楚福
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202310909801.9
公开号：	CN117005394A
代理机构：	宁波甬致专利代理有限公司
代理人：	娄莹
分类号：	E02D5/46;E21B3/02;E21B17/00;E21B10/43;E21B10/60;E;E02;E21;E02D;E21B;E02D5;E21B3;E21B17;E21B10;E02D5/46;E21B3/02;E21B17/00;E21B10/43;E21B10/60
申请人地址：	315100 浙江省宁波市高新区光华路299弄9幢17、18、19、20号016幢805
主权项：	1.一种多层互剪搅拌桩施工装备，包括钻机主体(1)、制浆后台(2)、注浆泵(3)，其特征在于：所述钻机主体(1)包括双动力单元机构(14)、钻杆(15)和钻具(16)，所述双动力单元机构(14)包括箱体(143)、第一驱动单元、第二驱动单元和齿轮变速箱(150)，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均采用电机动力头或液压马达动力头，且所述第一驱动单元和所述第二驱动单元呈水平对称分布在所述箱体(143)内，所述钻杆(15)包括内杆(151)和外杆(152)，且所述钻杆(15)中的内杆(151)通过齿轮变速箱(150)由所述第一驱动单元提供动力，所述钻杆(15)中的外杆(152)通过齿轮变速箱(150)由所述第二驱动单元提供动力；所述内杆(151)内部所设有的注浆通道(156)的上端与水龙头(158)连通，所述注浆通(156)道的下端与所述钻具(16)底端所设有的喷浆口(164)连通；所述制浆后台(2)与注浆泵(3)相连，所述钻机主体(1)上的水龙头(158)通过注浆管(32)与所述注浆泵(3)连接。 2.根据权利要求1所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述齿轮变速箱(150)包括第一主动齿轮(144)、第二主动齿轮(145)、第一从动齿轮(153)和第二从动齿轮(154)，所述第一主动齿轮(144)与所述第一从动齿轮(153)相啮合，且所述第一从动齿轮(153)通过内杆主轴(148)与所述内杆(151)相连接，所述第二主动齿轮(145)与所述第二从动齿轮(154)相啮合，且所述第二从动齿轮(154)与通过外杆主轴(149)与所述外杆(152)相连接。 3.根据权利要求2所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均采用电机动力头时，所述第一驱动单元包括第一减速机(146)和第一电机(141)，所述第二驱动单元包括第二减速机(147)和第二电机(142)，所述第一电机(141)通过所述第一减速机(146)与所述第一主动齿轮(144)相连接，所述第二电机(142)通过所述第二减速机(147)与所述第二主动齿轮(145)相连接，电机与减速机带动主动齿轮各自旋转且方向相同或相反。 4.根据权利要求2所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均采用液压马达动力头时，所述第一驱动单元包括第一液压马达(200)、第二液压马达(201)、第一减速机(206)、第二减速机(207)和第一驱动转轴(202)，所述第二驱动单元包括第三液压马达(203)、第四液压马达(204)、第三减速机(208)、第四减速机(209)和第二驱动转轴(205)，所述第一液压马达(200)和所述第二液压马达(201)呈上下对称布置，所述第一液压马达(200)与所述第一减速机(206)相连接，所述第二液压马达(201)与所述第二减速机(207)相连接，所述第一驱动转轴(202)安装在所述第一减速机(206)和所述第二减速机(207)之间，且所述第一驱动转轴(202)与所述第一主动齿轮(144)相连接；所述第三液压马达(203)和所述第四液压马达(204)呈上下对称布置，所述第三液压马达(203)与所述第三减速机(208)相连接，所述第四液压马达(204)与所述第四减速机(209)相连接，且所述第二驱动转轴(205)安装在所述第三减速机(208)和所述第四减速机(209)之间，且所述第二驱动转轴(205)与所述第二主动齿轮(145)相连接，驱动单元带动主动齿轮各自旋转且方向相同或相反。 5.根据权利要求1所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述钻杆(15)为单节或多节设置，并包括内杆(151)和外杆(152)，所述内杆(151)为圆管，外杆(152)为内空四方管，所述内杆(151)套装在所述外杆(152)内部，所述外杆(152)内壁安装有通套导向环(157)，所述通套导向环(157)的外壁紧贴在所述外杆(152)内壁上，所述通套导向环(157)的内壁与所述内杆(151)转动接触以防止所述内杆(151)在旋转过程中晃动；所述内杆(151)内部设置有至少一条注浆通道(156)供浆液流通；多节所述内杆(151)通过六方接头插接而成，多节所述外杆(152)通过四方接头插接而成，并利用销孔(155)插入销钉的方式进行固定。 6.根据权利要求1所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述钻具(16)安装在所述钻杆(15)底部，所述钻具(16)包括与内杆(151)相连接的钻具内杆(16-1)和与外杆(152)相连接的钻具外杆(16-2)，所述钻具内杆(16-1)内部中空并形成注浆通道(156)，钻具(16)外部设有至少两副的搅拌外框(161)，所述搅拌外框(161)上部与钻具外杆(16-2)固定连接，下部通过旋转支撑轴套(165)与钻具内杆(16-1)转动连接，所述搅拌外框(161)内部设置有若干层呈倾斜状的第二搅拌叶片(163)；所述钻具内杆(16-1)上设有至少两副具有若干层呈倾斜状的第一搅拌叶片(162)；所述第一搅拌叶片(162)与第二搅拌叶片(163)相互错层布置且倾斜角度相反；所述搅拌外框(161)上端和下端的横向框架设有若干导向板(169)；所述钻具(16)底部设有至少两副掘进叶片(166)，所述掘进叶片(166)呈倾斜状分布且切割土体的一侧布置有若干掘进齿(167)，所述钻具(16)底部中心设有螺旋钻尖(168)。 7.根据权利要求6所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述喷浆口(164)与所述注浆通道(156)连通，所述喷浆口(164)开在所述掘进叶片(166)后端的横向注浆管上，所述横向注浆管与所述注浆通道(156)呈直角连接部位设圆弧倒角，所述横向注浆管设置在所述掘进叶片(166)的下方，所述喷浆口(164)沿所述掘进叶片倾斜方向的上方或下方设置，所述喷浆口(164)包括喷浆缝(164-1)和孔口(164-2)，所述孔口(164-2)与所述喷浆缝(164-1)贯通，且所述孔口(164-2)设有若干个并沿所述掘进叶片(166)的长轴方向呈由小变大设置。 8.根据权利要求7所述的多层互剪搅拌桩施工装备，其特征在于：所述喷浆口(164)的面积S与流量Q和流速v的关系如公式(I)：因需要保证各孔口(164-2)在其所包含的圆环上喷洒的浆液均匀且等量，假设剂浆液在喷浆口(164)处的流速与压力均相等，故圆环的面积与各孔口(164-2)的开口截面积Si成比例，故可得出以下结论公式(II)，其中Ri为各孔口(164-2)所在位置到桩心的距离，R1为最外端孔口位置到桩心的距离，Ri为最内端孔口位置到桩心的距离。 9.一种采用如权利要求1至8任意一项所述的多层互剪搅拌桩施工装备的施工方法，其特征在于：该多层互剪搅拌桩施工装备的施工方法包括如下步骤： S1、桩位确定后，钻机主体(1)移动至指定桩位，调整钻机主体(1)垂直度；钻机移位过程中，制浆后台(2)利用控制系统根据拟施工的工程桩所用固化剂浆液参数自动进行浆液的配置与搅拌，并储存在储浆桶内备用； S2、下钻搅拌阶段，钻机准备工作完成后，开启钻机进行下钻搅拌施工，内杆(151)正向旋转，外杆(152)反向旋转，此时具有多层互剪搅拌功能的钻具(16)底部的掘进叶片(166)以正向旋转对土体进行前导切削松动原状土，并利用喷浆口(164)向土体内均匀喷射浆液，搅拌外框(161)上的第二搅拌叶片(163)与设置在钻具内杆(16-1)上的第一搅拌叶片(162)相互反向旋转，第一搅拌叶片(161)与第二搅拌叶片(162)呈交错布置的形式，在搅拌过程中土体被多层切割对向搅拌，使固化剂浆液与土体充分混合搅拌均匀；在此下钻搅拌过程中喷浆控制系统会根据对钻进的速度及喷浆量的实时监测自动调节喷浆压力和输浆速率，保证每延米桩体内的固化剂浆液量保持均匀，直至下钻搅拌至设计桩底标高； S3、提钻搅拌阶段，提钻搅拌时，喷浆口(164)停止喷浆，此时内杆(151)反向旋转，外杆(152)正向旋转，对加固土体进行二次搅拌，进一步提高桩身均匀性，直至钻具(16)提出地表，此时采用两搅一喷施工工艺的桩体施工完成，若采用四搅一喷或四搅两喷施工工艺，则需再次进行下钻与提钻过程； S4、钻机移位，重复S1～S3步骤进行下一根工程桩的施工。
所属类别：	发明专利