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原文传递一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备及施工方法

专利名称：	一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备及施工方法
摘要：	本发明提供一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备及施工方法。该施工方法具体是在搅拌钻具沉降之前，控制搅拌叶片扩大至大于外层套筒的外径，在钻具钻进过程中，通过外层套筒上的第二喷射孔喷射水泥浆形成外层水泥土层，搅拌钻具钻至预定深度后，缩小搅拌叶片的旋转直径至小于中层套筒内径，并单独提升锥尖及搅拌叶片至中层套筒内，同步开启混凝土泵向中层套筒内注入混凝土，完成外层水泥土桩、内部现浇混凝土芯桩的劲芯水泥土搅拌桩的施工。本发明中在一次沉降和提升过程中便可完成劲芯水泥土搅拌桩的施工过程，减少了工序，节约了成本，且芯桩成桩质量更好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中冶集团武汉勘察研究院有限公司
发明人：	谢亮;刘军;昌钰;陈斌;李亮;叶坤;姚汾
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910548531.7
公开号：	CN110306544A
代理机构：	武汉楚天专利事务所
代理人：	杨宣仙
分类号：	E02D5/46(2006.01);E;E02;E02D;E02D5
申请人地址：	430080 湖北省武汉市青山区冶金大道17号
主权项：	1.一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备，包括底座(2)、立架(7)、搅拌头和第一升降机构，在底座(2)的底部设有行走机构(1)，所述立架(7)固定安装在底座(2)上，搅拌头通过第一升降机构吊装在立架(7)上，并在第一升降机构的带动下沿着立架(7)上下移动，其特征在于：所述搅拌头包括施钻控制箱(9)、动力箱(10)、钻杆(12)和钻头(13)，所述动力箱(10)通过第二升降机构(14)安装在施钻控制箱(9)内，并在第二升降机构(14)的带动下在施钻控制箱(9)内上下移动，在动力箱(10)内设有钻头旋转电机(10-1)；所述钻杆(12)包括内层套筒(12-1)、中层套筒(12-2)和外层套筒(12-3)，内层套筒(12-1)上端与钻头旋转电机(10-1)连接，下端与钻头(13)连接，中层套筒(12-2)和外层套筒(12-3)均与施钻控制箱(9)连接，在外层套筒(12-3)与中层套筒(12-2)之间形成环形注浆腔(12-5)，并在环形注浆腔(12-5)的底部设有环形挡板(12-6)，在所述中层套筒(12-2)与所述内层套筒(12-1)之间设有环形空腔(12-4)，所述钻头(13)包括锥型外壳(13-1)、设置在锥型外壳(13-1)上的伸缩式搅拌叶片(13-2)以及叶片伸缩控制机构，所述搅拌叶片(13-2)在叶片伸缩控制机构的作用下展开或收缩从而改变钻头的搅拌直径，且搅拌叶片(13-2)收缩的最小搅拌直径小于中层套筒(12-2)的内径，并在收缩后通过第二升降机构(14)的带动在中层套筒(12-2)内升降；在钻头(13)上开设有与内层套筒(12-1)连通的第一喷射孔(5)，在外层套筒(12-3)上设有与环形注浆腔(12-5)连通的第二喷射孔(15)。 2.根据权利要求1所述的一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备，其特征在于：所述叶片伸缩控制机构包括套设在内层套筒(12-1)外的齿轮旋转套筒(13-4)、固定在齿轮旋转套筒(13-4)下部的中心齿轮(13-3)、固定在齿轮旋转套筒(13-4)上端的传动齿轮(13-7)、安装在动力箱(10)内的叶片伸缩控制电机(10-2)和固定在每个搅拌叶片(13-2)尾端的行星齿轮(13-5)，所述中心齿轮(13-3)和传动齿轮(13-7)分别通过第一转动轴承(13-9)与内层套筒(12-1)连接；在锥型外壳(13-1)的壳体上对应每个搅拌叶片(13-2)的位置分别开设有弧形安装口(13-8)，并在每个弧形安装口(13-8)内设有定位轴(13-6)，每个搅拌叶片(13-2)尾端的行星齿轮(13-5)中心部位套设在定位轴(13-6)上，且固定后其多个搅拌叶片(13-2)尾端的行星齿轮(13-5)均与中心齿轮(13-3)相互啮合；所述叶片伸缩控制电机(10-2)通过传动机构(10-3)与传动齿轮(13-7)连接，并控制传动齿轮(13-7)带动齿轮旋转套筒(13-4)沿着内层套筒(12-1)转动，从而控制中心齿轮(13-3)带动多个搅拌叶片(13-2)沿着定位轴(13-6)转动实现搅拌叶片的伸缩调节；当搅拌叶片(13-2)完全伸开状态下，其钻头(13)的搅拌直径大于外层套筒(12-3)的直径。 3.根据权利要求1或2所述的一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备，其特征在于：所述第二升降机构(14)为升降电机或卷扬机升降机构，当第二升降机构(14)为卷扬机升降机构时，包括固定在立架(7)顶部的滑轮组、固定在底座(2)的卷扬机和钢丝绳，其钢丝绳一端固定在卷扬机上，另一端绕过滑轮组后伸入施钻控制箱(9)内与动力箱(10)固定连接；在施钻控制箱(9)内对应设有升降轨道，动力箱(10)在第二升降机构(14)的作用下沿着升降轨道上下移动，且移动的距离大于或等于锥形外壳(13-1)的高度。 4.根据权利要求1或2所述的一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备，其特征在于：所述第一升降机构包括设置在底座上的卷扬机(4)和设置在立架(7)顶部的滑轮组(6)，卷扬机(4)通过绕过滑轮组(6)的钢丝绳(8)与施钻控制箱(9)连接；在底座(2)上设有液压站(3)，所述行走机构(1)与液压站(3)连接。 5.根据权利要求1或2所述的一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备，其特征在于：所述多用成桩设备还包括连接水泥浆泵(16)或混凝土泵(17)的第一喷射软管(18)和第二喷射软管(11)，所述第一喷射软管(18)与外层套筒(12-3)与中层套筒(12-2)之间形成环形空腔(12-5)连通，所述第二喷射软管(11)与内层套筒(12-1)连通。 6.根据权利要求2所述的一种劲芯水泥土搅拌桩的成桩设备，其特征在于：所述搅拌叶片(13-2)设有2～3层，其叶片长度从最上层至下依次变短，相邻两层搅拌叶片(13-2)交叉分布，且每层搅拌叶片(13-2)包括3～5个叶片；并在齿轮旋转套筒(13-4)下部对应设有2～3个中心齿轮(13-3)，每层搅拌叶片(13-2)均匀分布在中心齿轮(13-3)的外围；内层套筒(12-1)穿过2～3个中心齿轮(13-3)后固定在锥形外壳(13-1)上，并与开设在锥形外壳(13-1)上的第一喷射孔(5)连通。 7.一种劲芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于该施工方法使用权利要求2中的成桩设备进行施工，其具体施工步骤如下： (1)平整场地，将上述成桩设备的内层套筒通过第一喷射软管与混凝土泵连通，将搅拌钻具外层套筒与中层套筒之间的第一环形注浆腔通过第二喷射软管与水泥泵连通，并将成桩设备移位至桩位附近，使搅拌钻具的锥尖对准桩位； (2)通过叶片伸缩控制电机带动齿轮旋转套筒反向转动，从而带动搅拌叶片正向转动至搅拌叶片的旋转直径扩大至T1，其T1大于外层套筒的外径，开启钻头旋转电机，带动锥形外壳及固定于锥形外壳上的搅拌叶片整体旋转，同时控制搅拌钻具向下钻进软弱土层，在钻具钻进过程中，开启水泥泵，通过外层套筒上的第二喷射口注入水泥浆，并在搅拌叶片的转动下注入的水泥浆与周围土层进行搅拌混合； (3)在搅拌钻具钻至预定深度后，通过叶片伸缩控制电机带动齿轮旋转套筒正向转动，从而带动搅拌叶片反向转动至搅拌叶片的旋转直径收缩至T2，其T2小于中层套筒的内径； (4)搅拌叶片收缩后，通过第二升降机构单独提升锥形壳体及固定于锥形壳体上的搅拌叶片上升至中层套筒内，同时通过第一升降机构向上提升整个钻具，在钻具提升过程中开启设置于锥形外壳底部的第一喷射口，注入混凝土，直至地面或设计桩顶标高，从而实现外部水泥土桩、内部现浇混凝土芯桩的劲芯水泥土搅拌桩。 8.根据权利要求7所述的一种劲芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过第二升降机构单独提升锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片上升高度等于或大于锥形壳体的高度。
所属类别：	发明专利