现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置，属于软土地基加固领域，该施工装置是指由机身、动力头和钻杆等构成的多功能水泥搅拌桩机，且钻杆设为互相连接的上钻杆和下钻杆，并将波纹管、钻头通过紧固组件可拆式安装在下钻杆内，则待水泥土搅拌桩施工完成后，运用钻杆振动上升将波纹管和钻头同步留置在中心，在水泥土初凝后，波纹管内现浇混凝土芯而形成劲性芯桩。故通过这种结构，只需一台就能一次性完成水泥土搅拌桩和劲性芯桩的施工，不影响已搅拌成型的水泥土搅拌桩质量，也不会扰动水泥土的凝结成型，不推挤水泥土而导致水泥土的不均匀性，并具有构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约等优点。

Construction device of cast-in-place concrete core cement soil mixing pile

The invention discloses a construction device for a cast-in-place concrete core cement soil mixing pile, which belongs to the field of strengthening the soft soil foundation. The construction device refers to a multifunctional cement mixing pile machine composed of the fuselage, the power head and the drill rod, and the drill rods are arranged into interconnected upper drill rods and lower drill rods, and the bellows and drills are passed through the fastening group. After the construction of the cement soil mixing pile is completed, the corrugated pipe and the bit are kept in the center, and the concrete core is poured into the concrete core in the bellows after the initial coagulation of the cement soil to form the stiffening core pile. Therefore, through this structure, only one can complete the construction of cement soil mixing pile and hard core pile in one time. It does not affect the quality of the cement soil mixing pile which has been stirred and formed, and it will not interfere with the setting of cement soil, and not push the cement soil to cause the unevenness of the cement soil, and it has a reasonable structure, convenient construction and quality. It is reliable, economical and so on.

【技术实现步骤摘要】
现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置
本专利技术涉及一种软土地基的加固领域，尤其是指现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置。
技术介绍
水泥土搅拌桩是利用水泥搅拌桩机，将水泥浆或水泥粉与软土在原位搅拌，搅拌后形成柱状水泥土体，水泥和软土将产生一系列物理—化学反应，使软土硬结改性。改性后的软土强度远大于天然强度，其压缩性、渗水性比天然软土大大降低。由于水泥土搅拌桩本身是水泥和土体经过各种物理化学反应而形成的，桩身压缩性的变形较大，强度也只是介于土体和水泥体之间，往往达不到设计要求的强度，同时在地表附近抗剪强度较低，因而不能满足工程需要。20世纪70年代中期，国外开始在水泥土搅拌桩中心插入劲性材料，如钢筋混凝土、混凝土、钢材等形成劲性芯桩，芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中,形成复合受力桩的一种新桩型。该桩型利用水泥土搅拌桩较大的接触面积来提供侧摩阻力,同时利用高强度的芯桩承担竖向荷载,使两种桩型的优势同时得到较好发挥,是一种比较经济有效的地基处理方法。20世纪80年代中期，国内开始研究和试验劲性芯桩水泥土搅拌桩,目前仍在进行深入研究和推广之中。水泥土搅拌桩内形成劲性芯桩主要有三种方法：一是将劲性芯桩用静压或振动方式插入，即类似于日本的“SMW”(SoilMixingWall)工法；二是将劲性芯模插入后再灌注水泥混凝土的方法，即公开的中国专利号为ZL201120340788.2，名称为“塑料套管混凝土桩劲芯刚柔同体组合桩”；三是采用长螺旋钻机或洛阳铲将水泥土搅拌桩内部掏孔至设计深度，插入钢筋笼、浇筑水泥混凝土。对于水泥土搅拌桩本身而言，方法一、二实质上相同的，劲性芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入预制完成的劲性芯桩或劲性芯模，在一定程度上对已搅拌成型的水泥土搅拌桩产生不良影响，如扰动了水泥土的凝结成型、使水泥土产生推挤导致不均匀性、扩挤后土体难以达到预期的桩体布置等；方法三在水泥土搅拌桩内部掏孔也影响水泥土搅拌桩质量，且功效低下，质量难以控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置。本专利技术的技术问题通过以下技术方案实现：一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置，为多功能水泥搅拌桩机，其包括机身、吊绳、动力头和空心结构的钻杆，该钻杆内设有向钻杆底端喷出水泥浆的压浆管组，钻杆外表面设有搅拌片，该搅拌片被钻杆带动旋转而在软土层内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩；所述的钻杆是由互相连接的上钻杆和下钻杆构成；所述的下钻杆内设有活动套装的波纹管，下钻杆底端设有钻头，该钻头顶面密封固定在波纹管下端，并与下钻杆底端形成密闭接触；所述的下钻杆顶部设有将所述波纹管和钻头可拆式安装在下钻杆内的紧固组件；所述的上钻杆顶端连接动力头，上钻杆内设有向波纹管内注水的注水管；所述的水泥土搅拌桩成型后，该波纹管和钻头同步留置在水泥土搅拌桩的中心，并在波纹管内现浇混凝土芯。所述的钻杆开始上升将波纹管留置在水泥土搅拌桩内时，受到水泥土和水压力的共同作用，该波纹管的强度由公式一计算；公式二计算此时波纹管发生变形，其外壁与钻杆内壁之间的间隙也发生变化，且公式一、公式二作为选择波纹管材料和尺寸的依据，公式如下：公式一、公式二、，则公式一、公式二中——波纹管底截面所受的水与水泥土的压力，；——波纹管埋置在水泥搅拌桩中的有效长度，也就是波纹管注水高度，；——水的容重，；——水泥土的容重，；——水泥土初凝前的侧压力系数，无量纲，由试验确定，无试验资料时取0.4～0.6；——波纹管圆环截面所受的环向拉力，；——波纹管的计算半径，；——波纹管底面圆环截面周边任一点与水平轴的夹角，；——波纹管底圆环截面所受的环向拉应力，，式中1为单位高度，；——波纹管圆环截面计算壁厚，；——波纹管圆环截面材料容许拉应力，；——波纹管底截面计算周长，；——波纹管底截面在水与水泥土压力作用下的计算周长伸长量，；——波纹管的计算半径，；——波纹管底截面在水与水泥土的压力作用下计算半径的增量，，的增大可能挤压钻杆内壁，需选定合适的波纹管外径与钻杆之间的间隙和波纹管壁厚、弹性模量参数，不致因波纹管计算半径的增量的增大卡住钻杆而影响波纹管的留置，波纹管外径与钻杆内壁之间的间隙为2mm～4mm；——波纹管底截面在水与水泥土压力作用下环向单位周长的伸长增量，无量纲，即应变；——波纹管弹性模量，；——波纹管计算半径增量的设计允许值，。所述的紧固组件包括设置在波纹管内的拉杆，该拉杆下端可拆式连接在钻头上，拉杆上端设有拉杆环；所述的波纹管上端设有拉杆栓，该拉杆栓水平穿过拉杆环，并使拉杆、波纹管和钻头形成一体，拉杆栓的两端分别穿过并设置在下钻杆侧壁作竖向延伸的滑槽内；所述的下钻杆外设有可拆式紧贴安装在拉杆栓下部的抱箍，该抱箍抱紧在下钻杆外，并定位拉杆栓两端在滑槽内的升降移动位置。所述的上钻杆底端与下钻杆顶端之间设有互相连接的法兰，两个所述的滑槽设置在下钻杆顶端的法兰下方，并以下钻杆的轴心为中心对称设置在下钻杆的侧壁上，每个滑槽的竖向延伸长度为1m~2m，宽度比拉杆栓直径大1mm~2mm，该拉杆栓的两端沿滑槽作升降移动，并带动波纹管和钻头在下钻杆内作同步升降移动。所述的拉杆为钢质圆杆，并置于下钻杆和波纹管的轴心，该拉杆下端设有可拆式连接在钻头上的拉杆螺栓，所述的拉杆环为一体成型在拉杆上端的圆环。所述的拉杆栓为钢质圆杆，该拉杆栓一端为螺帽形，另一端设有插销孔，所述的拉杆栓依次穿过下钻杆一侧的滑槽、拉杆环和下钻杆另一侧的滑槽后，在插销孔内插入插销作临时固定。所述的抱箍是由左右两片半圆形对合连接而成，在左右两片半圆形上均设有翼板，该翼板上设有用于抱箍抱紧的紧固螺栓。与现有技术相比，本专利技术主要设计了一款多功能水泥搅拌桩机，它是将水泥搅拌桩机的钻杆采用互相连接的上钻杆和下钻杆构成，并将波纹管、钻头通过紧固组件可拆式安装在下钻杆内而形成一体部件，则待水泥土搅拌桩施工完成后，运用钻杆振动上升将波纹管和钻头同步留置在水泥土搅拌桩的中心作为芯模，在水泥土搅拌桩的水泥土初凝后，再在波纹管内现浇混凝土芯而形成劲性芯桩。因此，通过这种结构新颖的水泥搅拌桩机，只需一台水泥搅拌桩机就能一次性完成水泥土搅拌桩和劲性芯桩的施工，且对已搅拌成型的水泥土搅拌桩质量无任何影响，也不会扰动水泥土的凝结成型，不推挤水泥土而导致水泥土的不均匀性，还具有构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约等优点。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1的A处放大图。图3为图2的B-B剖面图。图4为钻头处的连接结构示意图。图5为波纹管的结构示意图。图6为波纹管应力和变形计算图式。具体实施方式下面将按上述附图对本专利技术实施例再作详细说明。如图1~图6所示，1.软土层、2.水泥土搅拌桩、3.现浇混凝土芯、4.波纹管、41.排气孔、5.水泥搅拌桩机、51.机身、52.吊绳、53.动力头、54.定位夹、55.钻杆、551.上钻杆、552.下钻杆、553.法兰、56.搅拌片、57.钻头、58.拉杆、581.拉杆环、582.拉杆螺栓、583.拉杆栓、584.插销、585.注水管、59.压浆管组、591.垂直压浆管、592.环形压浆管、593.喷浆头、6.抱箍、61.滑槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置，为多功能水泥搅拌桩机，其包括机身（51）、吊绳（52）、动力头（53）和空心结构的钻杆（55），该钻杆内设有向钻杆（55）底端喷出水泥浆的压浆管组（59），钻杆（55）外表面设有搅拌片（56），该搅拌片被钻杆（55）带动旋转而在软土层（1）内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩（2），其特征在于所述的钻杆（55）是由互相连接的上钻杆（551）和下钻杆（552）构成；所述的下钻杆（552）内设有活动套装的波纹管（4），下钻杆（552）底端设有钻头（57），该钻头顶面密封固定在波纹管（4）下端，并与下钻杆（552）底端形成密闭接触；所述的下钻杆（552）顶部设有将所述波纹管（4）和钻头（57）可拆式安装在下钻杆（552）内的紧固组件；所述的上钻杆（551）顶端连接动力头（53），上钻杆（551）内设有向波纹管（4）内注水的注水管（585）；所述的水泥土搅拌桩（2）成型后，该波纹管（4）和钻头（57）同步留置在水泥土搅拌桩（2）的中心，并在波纹管（4）内现浇混凝土芯（3）。

【技术特征摘要】
1.一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置，为多功能水泥搅拌桩机，其包括机身（51）、吊绳（52）、动力头（53）和空心结构的钻杆（55），该钻杆内设有向钻杆（55）底端喷出水泥浆的压浆管组（59），钻杆（55）外表面设有搅拌片（56），该搅拌片被钻杆（55）带动旋转而在软土层（1）内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩（2），其特征在于所述的钻杆（55）是由互相连接的上钻杆（551）和下钻杆（552）构成；所述的下钻杆（552）内设有活动套装的波纹管（4），下钻杆（552）底端设有钻头（57），该钻头顶面密封固定在波纹管（4）下端，并与下钻杆（552）底端形成密闭接触；所述的下钻杆（552）顶部设有将所述波纹管（4）和钻头（57）可拆式安装在下钻杆（552）内的紧固组件；所述的上钻杆（551）顶端连接动力头（53），上钻杆（551）内设有向波纹管（4）内注水的注水管（585）；所述的水泥土搅拌桩（2）成型后，该波纹管（4）和钻头（57）同步留置在水泥土搅拌桩（2）的中心，并在波纹管（4）内现浇混凝土芯（3）。2.根据权利要求1所述的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工装置，其特征在于所述的钻杆（55）开始上升将波纹管（4）留置在水泥土搅拌桩（2）内时，受到水泥土和水压力的共同作用，该波纹管（4）的强度由公式一计算；公式二计算此时波纹管（4）发生变形，其外壁与钻杆（55）内壁之间的间隙也发生变化，且公式一、公式二作为选择波纹管（4）材料和尺寸的依据，公式如下：公式一、公式二、则公式一、公式二中——波纹管（4）底截面所受的水与水泥土的压力，；——波纹管（4）埋置在水泥搅拌桩（2）中的有效长度，也就是波纹管（4）注水高度，；——水的容重，；——水泥土的容重，；——水泥土初凝前的侧压力系数，无量纲，由试验确定，无试验资料时取0.4～0.6；——波纹管（4）圆环截面所受的环向拉力，；——波纹管（4）的计算半径，；——波纹管（4）底面圆环截面周边任一点与水平轴的夹角，；——波纹管（4）底圆环截面所受的环向拉应力，，式中1为单位高度，；——波纹管（4）圆环截面计算壁厚，；——波纹管（4）圆环截面材料容许拉应力，；——波纹管（4）底截面计算周长，；——波纹管（4）底截面在水与水泥土压力作用下的计算周长伸长量，；——波纹管（4）的计算半径，；——波纹管（4）底截面在水与水泥土的压力作用下计算半径的增量，，的增大可能挤压钻杆（55）内壁，需选定合适的波纹管（4）外径与钻杆（55）之间的间隙和波纹管（4）壁厚、弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈出新，池艳艳，潘永梅，陈久武，叶海波，胡允岳，刘名坚，单陈继，谢其云，刘淑贤，王兰忠，叶连连，
申请(专利权)人：浙江绿艺园林工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33