CN210031785U - 浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，桩架上设置有动力头，动力头连接双料钻杆，双料钻杆连接双料钻头；双料钻杆上设置有浆液输送管路和助剂输送管路；双料钻头上设置有与浆液输送管路连通的上、下喷浆口和与助剂输送管路连通的上、下剂液口，桩架旁设置有独立的制浆***和制剂***，制浆***通过浆泵和浆管连接双料钻杆内的浆液输送管路，制浆***通过剂泵和剂液管连接双料钻杆内的助剂输送管路。本设备工作时将粘结剂浆液、速凝剂或早强剂以及砂土搅拌混合均匀，形成了均匀的搅拌桩体，避免了粘结剂浆液和砂在重力作用下重新发生自由沉淀，有效的降低了砂层内渗透力作用下粘结剂浆液的流失，减少了粘结剂浆液的损耗。

Description

浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，进一步涉及一种水泥土搅拌桩施工设备，具体的来说涉及一种浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备。

背景技术

现有水泥土搅拌桩施工方法，难以实现浅表砂层或饱和砂层中水泥土搅拌桩成桩，其主要原因为砂土在强力搅拌的作用下成为悬浮颗粒，水泥浆和砂在重力作用下重新发生自由沉淀，造成砂层顶部砂浆分离，同时砂层透水较高地下渗流导致粘结剂浆液流失。目前浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工方法，主要是通过降低处理机的搅拌速度和增加粘结剂的掺量，以提高浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩的成桩质量，但仍然难以取出浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩的芯样，且质量无法控制，既降低了水泥土搅拌桩的生产效率，又浪费大量的粘结剂，更重要的是质量无法保证且强度低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备。

浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备包括：桩架，桩架上设置有动力头，动力头连接双料钻杆，双料钻杆连接双料钻头；双料钻杆内设置有浆液输送管路和助剂输送管路；双料钻头上设置有与浆液输送管路连通的上、下喷浆口和与助剂输送管路连通的上、下剂液口，桩架旁设置有制浆***和制剂***，制浆***通过浆泵和浆管连接双料钻杆内的浆液输送管路，制浆***通过剂泵和剂液管连接双料钻杆内的助剂输送管路。

双料钻头前端设置有5层搅拌叶片每层3个，底部设有2个切割叶片，共计6层叶片，每层叶片的间距为0.5m。

上喷浆口2个，对称布置，其位于双料钻头顶部搅拌叶片上方10cm；下喷浆口2个，对称布置，与双料钻头底部切割叶片处于同一高度；上、下喷浆口的间距为2.6m。

上剂液口2个，对称布置，上剂液口与上喷浆口处于同一高度，或位于上喷浆口的上方10cm以内；下剂液口2个，对称布置，下剂液口与下剂液口处于同一高度,或位于下喷浆口的下方10cm以内。

所述浆泵和剂泵上分别设置有流量计。

浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工方法：

a.覆盖层的铺设；

当桩顶位于地面表或海床面上时，首先施工桩顶覆盖层，覆盖层为厚 1～2m的砂；桩顶位于地面以下或海床以下时，通常利用桩顶以上的岩土体为上覆盖层。

b.搅拌桩施工设备定位和下钻；

启动动力头，双料钻杆和双料钻头转动并按一定的速度下钻，双料钻头搅拌切割土体，下钻过程观察动力头电流或扭矩的变化，下钻制桩底硬土层附近时，降低下钻速度，当电流或扭矩急剧持续上升时，开启浆泵，浆管输水，此时双料钻头的下喷浆口喷水辅助下钻至桩底标高，下钻至桩底标高后关闭浆泵停止喷水，并开启制浆***制浆。

c.桩底处理；

下钻至设计底标高后桩底1～2m提升和下钻复搅；复搅结束后提钻搅拌，提钻搅拌的距离一般为双料钻头上下喷浆口的间距加20cm，以保证上下喷浆界面搭接不少于20cm，并根据设备情况和提升速度，开启浆泵，浆管输送粘结剂浆液，打开双料钻头的下喷浆口，当双料钻头提升的距离接近上下喷浆口的间距加20cm时，粘结剂浆液应将浆管和双料钻杆内的水挤出；当搅拌提升上下喷浆口的间距加20cm后，双料钻头下喷浆口持续喷粘结剂浆液搅拌下钻至桩底标高，然后关闭浆泵和双料钻头下喷浆口，并进行桩底1～2m提升和下钻复搅，保证桩底搅拌混合均匀。浆液流量计实时监控浆液流量，以保证搅拌土桩的粘结剂掺量。

d.桩身上部处理；

桩底处理结束后开启浆泵，浆管输送粘结剂浆液，双料钻头上喷浆口喷粘结剂浆液搅拌提升，待上剂液口接近砂层底标高时，提前开启制剂***制备速凝剂或早强剂水溶液，再打开剂泵，剂液管输送速凝剂或早强剂水溶液，双料钻头上剂液口喷射速凝剂或早强剂水溶液，双料钻头将速凝剂或早强剂水溶液、粘结剂浆液与土体搅拌混合。根据粘结剂掺量或流量按一定比例控制速凝剂或早强剂水溶液掺量或流量，剂液流量计实时监控速凝剂或早强剂的流量，控制粘结剂中速凝剂或早强剂掺入比。双料钻头上剂液口持续喷射速凝剂或早强剂水溶液，当双料钻头上剂液口不低于砂层顶标高或桩顶标高时，再关闭剂泵和制剂***，停止速凝剂或早强剂水溶液的喷射。双料钻头上喷浆口喷粘结剂浆液搅拌提升，当双料钻头上喷浆口接近桩顶时，关闭制浆***，同时浆管输送水，水将浆管内的浆液挤出，并当双料钻头上喷浆口不低于桩顶时，关闭浆泵。双料钻头持续提升搅拌至钻头的下喷浆口，高于桩顶标高，结束制桩，关闭动力头。

e.管路和钻头清洗；

制桩结束后清洗浆管、剂液管和双料钻头。连续作业施工的情况下一般不清洗制剂***和制浆***，施工结束后再进行清洗。

f.设备移动至下一个桩位。重复b～e，完成施工区域内所有的水泥土搅拌桩施工。

有益效果：与现有技术相比，采用上下喷浆口结合的方式进行喷浆，可以使喷浆与土体得到充分的搅拌，尤其是上喷浆口，在钻杆上提时，浆液被搅拌叶片进行搅拌，加固处理软土基础，使其具有均匀的强度、均匀的密度、较高的承载力和较好的止水效果，施工造价低，全自动的后台供浆***使得施工过程中粉尘污染被控制，无环境污染，绿色环保。

有益效果：浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备及方法，主要通过增设一套独立的助剂(速凝剂或早强剂)供应***，在浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌施工过程中通过独立的供应***、管线和喷料口，喷入粘结剂浆液和助剂(速凝剂或早强剂)，钻头将粘结剂浆液、速凝剂或早强剂以及砂土搅拌混合均匀，速凝剂或早强剂加速粘结剂固化，并快速的将砂、泥浆和石子等胶结在一起，形成了均匀的搅拌桩体，避免了粘结剂浆液和砂在重力作用下重新发生自由沉淀，有效的降低了砂层内渗透力作用下粘结剂浆液的流失，减少了粘结剂浆液的损耗，不影响施工的效率，并能提高搅拌桩的早期强度，当整个桩身段均加入速凝剂或早强剂时，能大幅缩短建设总工期。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型所述的双料钻头结构示意图。

图1a为图1的A——A剖面示意图。

图2为本实用新型所述的浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备结构示意图。

图3a为覆盖层铺设示意图。

图3b1为搅拌桩施工设备定位示意图。

图3b2为搅拌桩施工下钻示意图。

图3c1为桩底处理过程中下钻至桩底后提升示意图；

图3c2为桩底处理过程中复搅至桩底示意图；

图3c3为桩底处理过程中复搅后提升示意图；

图3c4为桩底处理过程中再次复搅至桩底示意图；

图3c5为桩底处理过程中再次复搅后提升示意图；

图3c6为桩底处理过程中最后一次复搅至桩底示意图；

图3d1为桩身上部处理过程钻杆开始提升示意图；

图3d2为桩身上部处理过程钻头提升到软土层示意图；

图3d3为桩身上部处理过程钻头继续提升示意图；

图3e为管路和钻头清洗示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参看图1、图1a和图2，施工设备包括：桩架1，桩架1上设置有动力头 2，动力头连接双料钻杆3，双料钻杆3连接双料钻头4；双料钻杆3内设置有浆液输送管路31和助剂输送管路32；双料钻头4上设置有与浆液输送管路连通的上、下喷浆口41、42和与助剂输送管路连通的上、下剂液口43、44，桩架旁设置有制浆***51和制剂***52，制浆***51通过浆泵71和浆管 81连接双料钻杆内的浆液输送管路31，制剂***52通过剂泵72和剂液管82 连接双料钻杆内的助剂输送管路32。

双料钻头4的内部存在独立的浆液输送管路31和助剂输送管路32，双料钻头的上部存在上剂液口43和上喷浆口41，上剂液口43高于上喷浆口41，双料钻头的下部存在下剂液口44和下喷浆口42，下剂液口44低于下喷浆口 42，以实现粘结剂浆液和助剂独立注入土体，搅拌叶片将粘结剂浆液、助剂与土体充分搅拌混合。

双料钻头前端设置有5层搅拌叶45片每层3个，底部设有2个切割叶片 46，共计6层叶片，每层叶片的间距为0.5m。

上喷浆口2个，对称布置，其位于双料钻头顶部搅拌叶片上方10cm；下喷浆口2个，对称布置，与双料钻头底部切割叶片处于同一高度；上、下喷浆口的间距为2.6m。

上剂液口2个，对称布置，上剂液口与上喷浆口处于同一高度，或位于上喷浆口的上方10cm以内；下剂液口2个，对称布置，下剂液口与下剂液口处于同一高度,或位于下喷浆口的下方10cm以内。

制浆***制备浆液过程如下：粘结剂筒仓内的粘结剂通过绞笼输送至粘结剂称重计量容器，水通过水泵泵送至称水计量容器，粘结剂浆液水灰比宜为0.6～0.9，再将粘结剂称重计量容器内的粘结剂和称水计量容器的水加入搅拌桶中搅拌1～3min，最后将搅拌好的浆液注入储浆桶，重复以上过程制备粘结剂浆液。

制剂***制备助剂溶液过程如下：浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工的助剂宜为不与水发生速凝反应的速凝剂或早强剂粉剂或液体，当助剂为速凝剂或早强剂粉剂时，筒仓内的速凝剂或早强剂通过绞笼输送至称重计量容器，水通过水泵泵送至称水计量容器，再将重计量容器内的速凝剂或早强剂和称水计量容器的水加入搅拌桶中搅拌20～60s，最后将搅拌好的助剂溶液注入储剂桶，重复以上过程制备速凝剂或早强剂溶液，速凝剂或早强剂掺入量为粘结质量的2％～6％，速凝剂或早强剂的水灰比宜为1:1～4:1，粘结剂浆液水灰比小时，速凝剂或早强剂的水灰比宜取大值，反之亦然；当助剂为速凝剂或早强剂液体时，速凝剂或早强剂通过剂泵泵送至称重计量容器，水通过水泵泵送至称水计量容器，再将重计量容器内的速凝剂或早强剂和称水计量容器的水加入储剂桶内搅拌稀释，重复以上过程制备速凝剂或早强剂溶液，速凝剂或早强剂掺入量为粘结质量的2％～6％，速凝剂或早强剂的稀释比例宜为1:1～4:1(水：速凝剂或早强剂液体)，粘结剂浆液水灰比小时，速凝剂或早强剂的水灰比宜取大值，反之亦然。速凝剂或早强剂掺入量和速凝剂或早强剂的水灰比(或速凝剂或早强剂的稀释比例)，应根据搅拌钻头的叶片分布长度、搅拌提升或下钻的速度以及速凝剂的速凝效果或早强剂的早强效果，通过试验确定。

继续参看图2

动力头2悬挂于桩架1上，动力头2连接双料钻杆3，双料钻杆3端部连接双料钻头4；制浆***制备浆液，浆液由浆泵加压后经浆液流量计和浆管供应至动力头下方的双料钻杆3内，并从双料钻头4的喷浆口喷出，注入土体；制剂***制备助剂溶液，剂泵加压后经剂液流量计和剂液管供应至动力头下方的双料钻杆3内，并从双料钻头的剂液口喷出，注入土体。

参看图3a-3e；

浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工方法：

参看图3a；

a.覆盖层的铺设。当桩顶位于地面表或海床面上时，首先施工桩顶覆盖层，覆盖层通常为厚1～2m的砂。桩顶位于地面以下或海床以下时，通常利用桩顶以上的岩土体为上覆盖层。

参看图3b1-图3b2；

b.搅拌桩施工设备定位和下钻。启动动力头，双料钻杆3和双料钻头4 转动并按一定的速度下钻，双料钻头搅拌切割土体，下钻过程观察动力头电流或扭矩的变化，并结合勘察资料判断浅表砂层或饱和砂层的实际厚度和分布标高，下钻制桩底硬土层附近时，降低下钻速度(可适当降低转速)，当电流或扭矩急剧持续上升时，开启浆泵71，浆管输水，此时双料钻头的下喷浆口42喷水辅助下钻至桩底标高，下钻至桩底标高后关闭浆泵停止喷水，并开启制浆***制浆。

参看图3c1-图3c6；

c.桩底处理。下钻至设计底标高后桩底1～2m提升和下钻复搅；复搅结束后提钻搅拌，提钻搅拌的距离一般为双料钻头上下喷浆口的间距加20cm，以保证上下喷浆界面搭接不少于20cm，并根据设备情况和提升速度，开启浆泵 71，浆管81输送粘结剂浆液，打开双料钻头的下喷浆口42，当双料钻头提升的距离接近上下喷浆口的间距加20cm时，粘结剂浆液应将浆管和双料钻杆内的水挤出；当搅拌提升上下喷浆口的间距加20cm后，双料钻头下喷浆口42 持续喷粘结剂浆液搅拌下钻至桩底标高，然后关闭浆泵71和双料钻头下喷浆口42，并进行桩底1～2m提升和下钻复搅，保证桩底搅拌混合均匀。浆液流量计实时监控浆液流量，以保证搅拌土桩的粘结剂掺量。

参看图3d1-图3d3；

d.桩身上部处理。桩底处理结束后开启浆泵71，浆管81输送粘结剂浆液，双料钻头上喷浆口41喷粘结剂浆液搅拌提升，待上剂液口43接近砂层底标高时，提前开启制剂***52制备速凝剂或早强剂水溶液，再打开剂泵72，剂液管82输送速凝剂或早强剂水溶液，双料钻头上剂液口43喷射速凝剂或早强剂水溶液，双料钻头将速凝剂或早强剂水溶液、粘结剂浆液与土体搅拌混合。根据粘结剂掺量或流量按一定比例控制速凝剂或早强剂水溶液掺量或流量，剂液流量计实时监控速凝剂或早强剂的流量，控制粘结剂中速凝剂或早强剂掺入比。双料钻头上剂液口43持续喷射速凝剂或早强剂水溶液，当双料钻头上剂液口43不低于砂层顶标高或桩顶标高时，再关闭剂泵72和制剂***52，停止速凝剂或早强剂水溶液的喷射。双料钻头上喷浆口41喷粘结剂浆液搅拌提升，当双料钻头上喷浆口41接近桩顶时，关闭制浆***，同时浆管输送水，水将浆管内的浆液挤出，并当双料钻头上喷浆口41不低于桩顶时，关闭浆泵。双料钻头持续提升搅拌至钻头的下喷浆口42，高于桩顶标高，结束制桩，关闭动力头。

参看图3e；

e.管路和钻头清洗。制桩结束后清洗浆管、剂液管和双料钻头。连续作业施工的情况下一般不清洗制剂***和制浆***，施工结束后再进行清洗。

f.设备移动至下一个桩位。重复b～e，完成施工区域内所有的水泥土搅拌桩施工。

当然在上述引桩机可以是单轴、多轴搅拌机等，供剂***和供浆***应独立存在，供剂***也可以供其他助剂或粘结剂等，喷浆口和剂液口可以独立存在也可以在出口的位置共用，上下喷浆口和上下剂液口可以在钻杆上也可以单独存在，可以只在砂层中加入速凝剂或早强剂也可以桩身全段加入，桩底复搅次数可以根据土层性质调整也可以根据钻头类型调整，搅拌桩施工可以在陆上也可以在海里，这些都是本领域的常识，在此不多叙述。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，包括桩架，桩架上设置有动力头，动力头连接双料钻杆，双料钻杆连接双料钻头；其特征是：双料钻杆上设置有浆液输送管路和助剂输送管路；双料钻头上设置有与浆液输送管路连通的上、下喷浆口和与助剂输送管路连通的上、下剂液口，桩架旁设置有独立的制浆***和制剂***，制浆***通过浆泵和浆管连接双料钻杆内的浆液输送管路，制浆***通过剂泵和剂液管连接双料钻杆内的助剂输送管路。

2.根据权利要求1所述的浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，其特征是，浆液输送管路和助剂输送管路设置在双料钻杆的内部和/或外部；浆液输送管路和助剂输送管路相互独立，上剂液口高于上喷浆口，下剂液口低于下喷浆口。

3.根据权利要求1所述的浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，其特征是，双料钻头上设置有五层搅拌叶片，每层3个搅拌叶片；底部设有一层切割叶片，每层2个切割叶片；六层叶片每层间距为0.5m。

4.根据权利要求1所述的浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，其特征是，上喷浆口为2个，对称布置，上喷浆口位于双料钻头顶部搅拌叶片上方10cm处；下喷浆口为2个，对称布置，下喷浆与双料钻头底部切割叶片处于同一高度；上、下喷浆口的间距为2.6m。

5.根据权利要求1所述的浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，其特征是，上剂液口为2个，对称布置，上剂液口与上喷浆口处于同一高度，或位于上喷浆口的上方10cm以内；下剂液口为2个，对称布置，下剂液口与下剂液口处于同一高度,或位于下喷浆口的下方10cm以内。

6.根据权利要求1所述的浅表砂层或饱和砂层水泥土搅拌桩施工设备，其特征是，所述浆泵和剂泵上分别设置有流量计。

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