一种三轴水泥土搅拌钻孔装置的制作方法

1.本实用新型涉及搅拌桩技术领域，具体涉及到一种三轴水泥土搅拌钻孔装置。


背景技术：

2.三轴搅拌桩是长螺旋桩的一种，桩机同时有三个螺旋钻孔，施工时三条螺旋钻孔同时向下施工，一般用于地下连续墙工法使用，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。三轴搅拌桩在基坑围护工程起到重要的作用，一种中间不插型钢，只作为止水用，如需挡土应与其他工艺结合应用；一种是搅拌桩桩体内插h型钢（俗称smw工法）既可以起到止水亦可以作挡土墙，适用于挖深较浅的基坑。三轴搅拌桩与其他支护形式的桩相比，施工速度快，每幅成桩时间约30
‑
40分钟（24小时可完成60m左右）；成桩后止水效果显著；机械自动化控制，操作程序简单；人工投入少，施工成本低；并且三轴搅拌桩由于沟槽开挖完成后即可进行施工，现场不需要泥浆池，施工现场安全文明有保障。插入型钢后三轴搅拌桩既起到止水又起到支护作用；同时型钢可以回收利用。水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度，但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。常见以湿法为主。湿法与干法的选择以地勘报告提供的土含水率和施工现场环境决定。
3.三轴搅拌桩施工工艺如下：1.场地平整：清除一切地面和地下障碍物，场地低洼处先抽水和清淤，分层夯实回填粘性土，必要时可以掺拌石灰和水泥，确保桩机站位处地基稳定。2.桩位布置：按设计图排列布置桩位，在现场用全站仪定出每根桩的桩位，并做好标记，每根桩的桩位误差
±
50mm。放样后做好测量技术复核单，报监理复核验收，确定无误后方可施工。3.桩机就位：搅拌桩机到达作业位置，由当班机长统一指挥，移动前仔细观察现场情况，确保移位平稳、安全，待桩机就位后，用吊锤检查调整钻杆与地面垂直角度，确保垂直度偏差不大于1%。在桩机机架上画出以米为单位的长度标记，以便钻杆入土时观察、记录钻杆的钻进深度，确保搅拌桩桩长不少于设计桩长。4.备制水泥浆：按成桩工艺试验确定配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入储浆桶中，制备好的水泥浆滞留时间不得超过2小时。5.预搅下沉：启动喷浆机，放松卷扬机钢丝绳，使浆喷桩机沿导向架自上而下浆喷切土下沉，开启灰浆泵同时喷浆，边喷浆边旋转，使水泥浆和原地基土充分拌合，直到下沉钻进至桩底标高，并原位喷浆30s以上。6.提升喷浆搅拌：确认浆液已到桩底时，以试验确定的速度提升搅拌钻头，边喷浆边旋转，提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵，在原位转动喷浆30s，以保证桩头均匀密实。7.重复上、下搅拌：喷浆机提升到设计桩顶标高时，为使软土和水泥浆浆液均匀，再次将浆喷机边旋转边沉入土中，到设计加固深度后再将浆喷机提升至地面。8.提钻，转移：将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工旁站记录，桩机移位并校正桩机垂直度后进行下一根桩施工。
4.但现有的三轴搅拌桩存在以下问题：（1）工效不高，三轴水泥土搅拌桩成桩完全依靠钻杆动力钻进，成桩速度较慢；（2）置换土较多，三轴水泥土搅拌桩的置换土量约为桩体
积的30%；（3）成桩质量差，成桩质量没有保证，基坑土方开挖后，经常会引起漏水事故。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于提供一种三轴水泥土搅拌钻孔装置，能够解决现有三轴搅拌桩工效不高、置换土较多、施工场地狭窄、特殊地层成桩质量较差等缺点。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
7.一种三轴水泥土搅拌钻孔装置，包括主架、固定架、水泥罐、搅拌机、钻头组件、卷扬机和控制柜；所述主架水平设置，所述固定架竖向设置并连接于所述主架的一侧边缘；所述搅拌机位于所述固定架远离所述主架的一侧，所述搅拌机通过钢丝绳绕接于安装在所述主架的卷扬机上；所述搅拌机内共设有三组驱动装置，对应地通过三根并排平行设置的导杆与三个所述钻头组件连接；所述钻头组件包括钻杆，所述钻杆的上端与所述导杆的下端固定连接，所述钻杆的下端为锥形的钻头，所述钻杆上固定连接有多个搅拌叶片；所述钻杆上还固定连接有破碎刀片，所述破碎刀片位于所述搅拌叶片的下方；所述水泥罐通过输浆导管与所述搅拌机连通；所述导杆及所述钻杆均为中空管，每根导杆及钻杆内均设有进气通道；位于外侧的两根钻杆上还分别设有进液通道，并在外侧的两根钻杆的上部和下部分别设有上部喷浆口和下部喷浆口；所述控制柜与所述卷扬机和所述搅拌机电气连接并用于控制所述卷扬机和所述搅拌机的启停、转速和正反转。
8.作为上述技术方案的进一步技术方案，所述搅拌叶片为片形结构，所述搅拌叶片以15度～30度的角度焊接在所述钻杆上，多个搅拌叶片按4～6排环绕排列在所述钻杆上，每排搅拌叶片以互相垂直的方式间隔0.8m～1.2m设置一片。
9.作为上述技术方案的进一步技术方案，所述破碎刀片和所述钻杆之间还固定连接有加强肋。
10.作为上述技术方案的进一步技术方案，还包括有支撑架，所述支撑架支撑连接于所述主架与所述固定架之间。
11.作为上述技术方案的进一步技术方案，所述主架及所述固定架上设有供所述钢丝绳跨过的定滑轮。
12.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：技术要求低，提高了施工效率，操作简单方便，安全，使用成本低，同时适应大部分三轴搅拌桩施工的条件，适用性强，直观有效，能有效保证三轴搅拌机作业的施工进度。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图。
14.图2为本实用新型中钻头组件的结构示意图。
15.图中各标号的释义为：搅拌机1，导杆2，钻头组件3，固定架4，支撑架5，主架6，控制柜7，钢丝绳8，水泥罐9，输浆导管10，卷扬机11，定滑轮12，上部喷浆口31，搅拌叶片32，钻杆33，下部喷浆口34，加强肋35，破碎刀片36，钻头37。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，以便对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。
17.显然，对这些实施例的说明是示意性的，并不构成对本实用新型的具体限定，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的优选实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
18.如图1所示，本实用新型所述的一种三轴水泥土搅拌钻孔装置包括主架6、固定架4、支撑架5、水泥罐9、搅拌机1、钻头组件3、卷扬机11、控制柜7。
19.主架6水平设置，主架6作为本装置的主要承重部件，控制柜7和卷扬机11安装在主架6上。
20.固定架4竖向设置，是本装置的主要支撑部件，固定架4安装在主架6的一侧边缘位置。
21.支撑架5倾斜设置，其下端连接于主架6的顶部，上端与固定架4的侧壁连接，用于支撑固定架4。
22.搅拌机1位于固定架4远离主架6的一侧，搅拌机1通过导杆2与钻头组件3连接。在固定架4的顶部及主架6的顶部均固定连接有定滑轮12，卷扬机11上的钢丝绳8绕过定滑轮12后连接到搅拌机1的顶部，用于实现搅拌机1及钻头组件3的升降。
23.搅拌机1内共设有三组驱动装置，对应地通过三根并排平行设置的导杆2与三个钻头组件3连接。
24.如图2所示，钻头组件3包括钻杆33，钻杆33的上端与导杆2的下端固定连接，钻杆33的下端为锥形的钻头37，钻杆33上焊接有多个搅拌叶片32，搅拌叶片32为片形钢质结构，所述搅拌叶片32以15度～30度的角度焊接在钻杆33上，多个搅拌叶片32按4～6排环绕排列在钻杆33上，每排搅拌叶片32以互相垂直的方式间隔0.8～1.2m设置一片。以上述方式设置的搅拌叶片32具有良好的搅拌作用。钻杆33上还焊接有破碎刀片36，破碎刀片36位于搅拌叶片32的下方。破碎刀片36和钻杆33之间还焊接有加强肋35以提高破碎刀片36的强度，利于破碎石头等硬物。
25.导杆2及钻杆33均为中空管，每根导杆2及钻杆33内均设有进气通道，位于外侧的两根钻杆33上还分别设有进液通道，并在其上部和下部分别设有上部喷浆口31和下部喷浆口34，便于注入水泥浆液。
26.水泥罐9通过输浆导管10与搅拌机1连通，砂浆依次经水泥罐9、输浆导管10、搅拌机1、导杆2、钻杆33后由外侧两根钻杆33的上部喷浆口31和下部喷浆口34喷出。由破碎刀片36对土体进行挤压和切割，然后再经搅拌叶片32对土体和砂浆进行搅拌，完成制桩。
27.控制柜7与卷扬机11和搅拌机1电气连接，用于控制卷扬机11和搅拌机1的启停、转速和正反转。
28.本实用新型的操作流程如下：
①
首先通过控制柜7远距离操作控制启动整个装置；
②
搅拌机1带动导杆2及钻杆33开始旋转工作，三根导杆2及钻杆33通过进气通道同时进行
排气；
③
钢丝绳8通过卷扬机11的旋转使钻头组件3自上而下切土拌和下沉，直到钻头组件3下沉钻进至桩底标高；
④
按照施工工艺要求，钻杆33在下沉和提升时均需注入水泥浆液，水泥加工后形成的水泥浆液先存储在水泥罐9内，再经过输浆导管10灌入两侧钻杆33的进液通道内，每次下降时喷浆70％～80%，提升时喷浆20％～30%。通过上述工作方式，来达到三轴水泥土搅拌桩的施工成果，本实用新型能够解决三轴水泥土搅拌桩工效不高，置换土较多，场地施工狭窄，特殊地层成桩质量较差的缺点，适应大部分三轴搅拌桩施工的条件。
29.郑州港区六处基坑围护三轴搅拌桩施工共配置1台三轴水泥土搅拌钻孔装置。三轴水泥土搅拌桩是通过三轴搅拌机把水泥浆注入土体中，并通过机器将水泥浆与土体搅拌均匀，待浆液凝固后，便在土层中形成一幅圆柱状固结体。水泥土搅拌桩加固可提高地基土的承载力，增加围护墙内侧土体的被动土压力，减少土体的压缩变形和围护墙的水平位移，增加基坑底部抗隆起稳定性和开挖边坡的稳定性。三轴搅拌桩的另一重要作用是用作基坑止水帷幕，尤其是在城市建筑密集区，为基坑土方开挖方便，需要对基坑内侧土体进行疏干降水，为防止基坑周边建筑物、管线等产生不均匀沉降，需要在基坑围护结构外侧设置一道止水帷幕，以隔断基坑内外的水力联系。水泥浆液泵送入钻杆内，以较小的压力让水泥浆液喷入土体中，通过搅拌钻头将水泥浆液与土体均匀搅拌。本实用新型解决上述问题后，提高了施工效率，保证了施工质量，降低了施工成本，同时适应大部分三轴搅拌桩不利的条件，不但减轻了工作人员的压力和负担，还让该种三轴水泥土搅拌钻孔装置能够在社会上得到更广泛应用。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之类。