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原文传递内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法

专利名称：	内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法
摘要：	本发明提供一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法。该施工方法具体是在搅拌钻具沉降之前，控制搅拌叶片缩小至小于中层套筒的内径，在钻具钻进过程中，软土进入环形挤压腔内推动活动挡板随之上升，并在搅拌钻具钻至预定深度后，单独提升锥尖及搅拌叶片至中层套筒内，同步开启水泥浆泵向环形挤压腔内注入水泥浆，并通过油压调整箱控制环形挤压腔内的活动挡板始终保持与桩顶设计标高持平，在提升过程中环形挤压腔内的软土与水泥浆搅拌均匀并被挤压出；同时开启混凝土泵，向外层套筒与中层套筒之间泵送混凝土，完成中间高压水泥土外围混凝土的复合桩。本发明中的桩体较水泥土搅拌桩承载力更高，较混凝土桩排土更少，节省材料、更加环保。
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;昌钰;陈斌;刘军;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：	CN201910548180.X
公开号：	CN110306542A
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：	1.一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：该施工方法使用的搅拌钻具包括施钻控制箱、动力箱、油压调整箱、钻杆和钻头，所述油压调整箱固定在施钻控制箱上，所述动力箱通过第二升降机构安装在施钻控制箱内，并在第二升降机构的带动下在施钻控制箱内上下移动，在动力箱内设有钻头旋转电机和叶片伸缩控制电机；所述钻杆包括内层套筒、中层套筒和外层套筒，内层套筒上端与钻头旋转电机连接，下端与钻头连接，中层套筒和外层套筒均与施钻控制箱连接，在外层套筒与中层套筒之间形成环形空腔，并在环形空腔的底部设有开合挡板；所述钻头包括锥型外壳、设置在锥型外壳上的伸缩式搅拌叶片、套设在内层套筒外的齿轮旋转套筒、固定在齿轮旋转套筒下部的中心齿轮、固定在齿轮旋转套筒上端的传动齿轮和固定在每个搅拌叶片尾端的行星齿轮，每个搅拌叶片通过尾端的行星齿轮安装在锥型外壳上，且每个行星齿轮与中心齿轮相互啮合，所述叶片伸缩控制电机通过传动机构与传动齿轮连接，并控制传动齿轮带动齿轮旋转套筒沿着内层套筒转动；在齿轮旋转套筒外设有固定套筒，所述固定套筒上端固定在动力箱上，其固定套筒的外壁与中层套筒之间形成环形挤压腔，并在环形挤压腔的下腔口设有活动挡板，所述油压调整箱通过液压油管与环形挤压腔连通；在钻头上开设有与内层套筒连通的第一喷射孔，在外层套筒上设有与环形空腔连通的第二喷射孔；所述水泥混凝土复合桩的具体施工步骤如下： (1)平整场地，并将上述搅拌钻具通过第一升降机构安装在现有桩机的立架上，并在第一升降机构的作用下带动搅拌钻具上下垂直运动，将搅拌钻具的内层套筒通过第一喷射软管与水泥浆泵连通，将搅拌钻具外层套筒与中层套筒之间的环形空腔通过第二喷射软管与混凝土泵连通； (2)将桩机移位至桩位附近，并将搅拌钻具的锥尖对准桩位； (3)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缩小至T1，其T1小于中层套筒的内径； (4)通过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，软土进入环形挤压腔内，并在软土的推力下推动活动挡板随之上升； (5)在搅拌钻具钻至预定深度后，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至中层套筒内，同步开启与锥型外壳上的第一喷射口连通的水泥浆泵，向环形挤压腔内注入水泥浆，并在搅拌叶片的旋转下与环形挤压腔内的软土搅拌均匀； (6)通过桩机上的第一升降机构提升整个搅拌钻具，同时通过油压调整箱控制环形挤压腔内的活动挡板始终保持与桩顶设计标高持平，在提升过程中环形挤压腔内的软土在活动挡板的加压作用下排出，并与注入的水泥浆液形成搅拌充分且经压实挤密的高压水泥土；并在排出高压水泥土的同时，开启与环形空腔连通的混凝土泵，向外层套筒与中层套筒之间泵送混凝土，在混凝土的泵送压力下开合板打开，在排出的高压水泥土与钻具外未扰动的软土层中间的空隙中注入混凝土，直至桩顶设计标高，完成中间高压水泥土、外围混凝土的水泥混凝土复合桩。 2.根据权利要求1所述的一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：所述搅拌钻具中的锥型外壳的壳体上对应每个搅拌叶片的位置分别开设有弧形安装口，并在每个弧形安装口内设有定位轴，每个搅拌叶片尾端的行星齿轮中心部位套设在定位轴上，并在中心齿轮的转动下带动搅拌叶片尾端的行星齿轮沿着定位轴转动从而改变搅拌叶片的搅拌直径。 3.根据权利要求1所述的一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：所述搅拌钻具的中心齿轮和传动齿轮分别通过第一转动轴承与内层套筒连接；在固定套筒上下端与齿轮旋转套筒之间分别设有第二转动轴承。 4.根据权利要求1所述的一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：所述搅拌钻具中叶片伸缩控制电机带动搅拌叶片旋转三个档位，其搅拌叶片最小旋转直径小于中层套筒内径；搅拌叶片反向旋转第一个档位时，其搅拌直径等于中层套筒外径；搅拌叶片反向旋转第二个档位时，其搅拌直径等于外层套筒的外径；搅拌叶片反向旋转第三个档位时，其搅拌直径大于外层套筒的外径。 5.根据权利要求1所述的一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：设置在搅拌钻具的环形挤压腔内的活动挡板包括截面呈倒T型或凸型的圆环状底板，其板体上部凸起部分两侧分别设有截面呈弧形或凹形或U形或半弧梯形的凹槽式密封圈，并在每个凹槽式密封圈的凹槽口设有截面呈圆形的加压密封圈；所述油压调整箱内设置有液压动力装置、活塞杆、活塞和油缸，其油缸通过液压油管与环形挤压腔连通；所述步骤(6)中通过油压调整箱控制环形挤压腔内的活动挡板始终保持与桩顶设计标高持平的过程为：通过液压动力装置对活塞加压使环形油压内的液压油注入环形挤压腔内给予活动挡板向下的压力，同时推动加压密封圈嵌入凹槽式密封圈的凹槽内，并使凹槽式密封圈膨胀与环形挤压腔的腔壁紧密接触实现环形挤压腔的密封。 6.根据权利要求1所述的一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：设置在搅拌钻具的环形空腔底部设有开合挡板包括两个半环形挡板，每个半环形挡板的弧形部分通过铰链件与外层套筒铰链连接，两个半环形挡板均可沿着其铰链件旋转将环形空腔底部闭合或敞开，并在闭合状态时通过磁铁构件与外层套筒的套筒壁吸附连接；在步骤(6)中，向与环形空腔内注入混凝土时，通过混凝土的注入压力将开合板打开。 7.根据权利要求1所述的一种内芯为高压水泥土的水泥混凝土复合桩的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)中控制锥尖及固定于锥尖上的搅拌叶片单独提升的第二升降机构为升降电机或卷扬机升降机构，其升降电机或卷扬升降机构的控制端均伸入施钻控制箱内与动力箱连接，同时在施钻控制箱内设有升降轨道，动力箱在第二升降机构的作用下沿着升降轨道上下移动，且移动的距离等于锥形外壳的高度。
所属类别：	发明专利