土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法，包括施工机械，还包括能够分别连接施工机械的钢套筒和微扰动深层搅拌钻头，微扰动深层搅拌钻头设置在钢套筒内部，钢套筒外侧设有能够和外部固定装置配合固定的外接固定件，钢套筒的上端可拆卸设有连接施工机械的连接部件。本发明专利技术的好处是可节省常用钢套筒施工机械的进场与施工扰动，同时采用一机两用的方式可节省施工成本，提高施工效率；防止混合浆液产生泥球与冒浆，提高搅拌效果增强土体加固能力。果增强土体加固能力。果增强土体加固能力。

【技术实现步骤摘要】
土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法


[0001]本申请涉土体微扰动深层施工
，尤其涉及一种土体微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法。

技术介绍

[0002]城市土地资源的稀缺性导致城市发展并不能无限制扩大，如何高效利用城市空间满足人们日常生活工作与学习成为建设行业亟待解决的问题。在城市空间内既有建筑物邻近进行建筑物及构筑物的增建成为目前城市空间扩容的重要方式之一。但是，城市密集的既有建筑物对基坑变形有着严格的要求：坑外土体深层侧向变形满足一级保护等级，邻近建（构）筑物裂缝（如有）、基坑外侧地表裂缝（如有）满足一、二、三级保护等级；而地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20mm；由于打桩振动、爆炸产生的振动对隧道引起的峰值速度≤2.5cm/s等。以上各种控制变形要求限制新建基坑的面积，使得最后建（构）筑物实际使用面积缩减不能满足城市空间扩容的要求。深层搅拌桩在基坑开挖的桩侧软土加固过程中，因其能增加基坑外被动土压力强度、减少地基侧向挤出和减小对周围原有建筑的影响而进入地基处理领域，同时也可作为地下防渗墙，阻止地下水渗流进入基坑底部等优点。建筑行业结合实际工程发展出一系列改进措施，例如单轴搅拌桩、双轴搅拌桩、三轴搅拌桩和双向单轴搅拌桩，可以参看专利申请号2014203392490公开的技术专利，并在单轴搅拌桩机的基础上发展出一种新型的自然排浆深层搅拌桩也就是IMS工法。
[0003]常规的深层搅拌桩施工工艺流程为：施工机械就位
→
钻孔下钻至指定位置
→
钻头提升喷射浆液与土体进行搅拌
→
提升至地面重复下钻搅拌
→
钻头提升后完成施工，此种施工工艺在施工过程中由于叶片剪切和周围土体结构性破坏，土体较为容易发生扰动进而影响邻近既有建筑物的变形控制，甚至造成建筑物无法继续完成使用，给后期的建筑物维护维修带来困难。工程实践证明，上述几种深层搅拌桩并不能有效地减少对周围土体的扰动：以IMS工法为例，在杭州某工地实际测得施工过程中的深层土体位移顶部最大值为45mm，底部最大值为5mm，待施工结束测得深层土体位移在
±
3mm范围内。考虑到桩体施工过程扰动影响最大，故分析得到这几种方式并不符合微扰动施工要求。因此设计一种用于既有建筑邻近空间进行地基处理的微扰动深层搅拌装置及施工方法。

技术实现思路

[0004]基于现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种微扰动深层搅拌装置及搅拌桩施工方法，基于IMS工法桩施工机械，可节省常用钢套筒施工机械的进场与施工扰动，同时采用一机两用的方式可节省施工成本，提高施工效率。
[0005]本专利技术的另一个专利技术目的是防止混合浆液产生泥球与冒浆，提高搅拌效果增强土体加固能力。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]一种土体微扰动深层搅拌装置，包括施工机械，其特征是，还包括能够分别连接施
工机械的钢套筒和微扰动深层搅拌钻头，微扰动深层搅拌钻头设置在钢套筒内部，钢套筒外侧设有能够和外部固定装置配合固定的外接固定件，钢套筒的上端可拆卸设有连接施工机械的连接部件。
[0008]钢套筒和微扰动深层搅拌钻头均能独立连接施工机械，钢套筒上端的连接部件可拆卸设置，施工时，先通过施工机械将钢套筒旋压到位，之后通过外接固定件固定钢套筒，再通过连接部件，完成钢套筒和施工机械的分离，然后微扰动深层搅拌钻头连接施工机械施工，在钢套筒内及其下方的土体搅拌，最后完成桩体浇筑，由于钢套筒的设置，因此施工过程中钻头对周围土体的结构性破坏小，尤其是深层土体位移值更小，减小桩体施工时受到的扰动影响，提高桩体的成型质量；防止由于扰动的存在而影响邻近既有建筑物的变形控制。
[0009]作为优选，微扰动深层搅拌钻头包括钻杆，钻杆上端设有配合施工机械的连接组件，钻杆上设有若干组叶片组，叶片组外设有保护钢壳；钻杆下端设有尖头和喷浆口。多组叶片组协同作用，搅拌作用可靠；钻杆尖头处实现穿刺，喷浆口喷出浆液完成搅拌桩的搅拌成型；保护钢壳能够保护叶片组外端，提高叶片组的使用寿命；喷浆口设置在钻杆底部在保护钢壳范围内有效地减缓喷浆压力对周围土体的扰动，实现微扰动施工的效果。
[0010]作为优选，保护钢壳的下端设有切削锯齿。切削锯齿的设置使得保护钢壳也具有搅拌切削作用，共同参与土体的切削，能够方便微扰动深层搅拌钻头整体随钻杆向下。
[0011]作为优选，叶片组包括第一叶片组、第二叶片组、第三叶片组和第四叶片组，第一叶片组包括若干根绕钻杆轴线圆周阵列设置的第一叶片单元，第二叶片组包括若干根绕钻杆轴线圆周阵列设置的第二叶片单元，第四叶片组包括若干根绕钻杆轴线圆周阵列设置的第四叶片单元，第一叶片单元、第二叶片单元和第四叶片单元均与钻杆轴线倾斜设置，第一叶片单元和第四叶片单元对应平行布置，第二叶片单元和第一叶片单元之间存在夹角。
[0012]同一叶片组内的叶片单元倾斜设置，第二叶片单元和第一叶片单元、第四叶片单元也存在一定的夹角，能够提高切削土体的能力。
[0013]作为优选，连接部件包括第一插销和设置在第一插销上的锁定插孔，第一插销下端设有旋转平台和旋压盘，旋压盘的下侧设有和钢套筒上端配合的咬合锯齿。采用插销连接方式，加以销子进行二次固定连接，这样可以实现更换方便，便于拆卸，安装。
[0014]作为优选，连接组件包括设置在钻杆上端的第二插销，第二插销上设有固定插孔。和连接部件采用可替换的插销连接方式，提高施工机械配合钢套筒和微扰动深层搅拌钻头的安装便捷性，并且能增加钻杆长度以适用不同深度的搅拌加固要求。
[0015]作为优选，外接固定件在钢套筒外侧设有对称设置的若干个。提高钢套筒的固定稳定性。
[0016]作为优选，第三叶片组包括套环和设置在套环外的第三叶片单元，套环和钻杆活动设置，套环的上下两端分别设有弹性波浪条，弹性波浪条的外端设有连接环；第一叶片组、第二叶片组和第四叶片组均固定连接保护钢壳，第三叶片组和保护钢壳分离设置。第三叶片组为自由叶片，不随钻杆的转动而转动，而是随着土体搅拌被动转动，不仅能够起到径向扰流的效果，还能起到轴向搅拌的作用，能够防止混合浆液产生泥球与冒浆，提高搅拌效果增强土体加固能力。
[0017]作为优选，套环的形状为弧面形，套环的两端和钻杆滑动配合，套环端部和弹性波
浪条圆滑过渡，套环的两端分别设有若干根弹性波浪条，若干根弹性波浪条绕套环轴线圆周阵列设置，套环的端部外侧设有加强环；套环内部和钻杆侧面间隙设置。套环两端配合弹性波浪条的圆滑过渡能够起到两端的弧形贴合效果，由于套环的形状为弧面形，套环受到土体轴向力的反馈较为明显，而在搅拌过程中，并不能保证土体在钢套筒径向上的流速相等，因此土体对于第三叶片组的反馈力可能是不均匀的，再加上土体中存在的泥球和冒浆，第三叶片组受到的轴向力会对第三叶片组的产生扭转作用，通过弧面设置的套环配合弹性波浪条，能够抵消这种轴向扭力对第三叶片组的刚性扭转，从而提高第三叶片组的使用寿命，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土体微扰动深层搅拌装置，包括施工机械，其特征是，还包括能够分别连接施工机械的钢套筒和微扰动深层搅拌钻头，微扰动深层搅拌钻头设置在钢套筒内部，钢套筒外侧设有能够和外部固定装置配合固定的外接固定件，钢套筒的上端可拆卸设有连接施工机械的连接部件。2.根据权利要求1所述的土体微扰动深层搅拌装置，其特征是，所述微扰动深层搅拌钻头包括钻杆，钻杆上端设有配合施工机械的连接组件，钻杆上设有若干组叶片组，叶片组外设有保护钢壳；钻杆下端设有尖头和喷浆口。3.根据权利要求2所述的土体微扰动深层搅拌装置，其特征是，所述保护钢壳的下端设有切削锯齿。4.根据权利要求1所述的土体微扰动深层搅拌装置，其特征是，所述叶片组包括第一叶片组、第二叶片组、第三叶片组和第四叶片组，第一叶片组包括若干根绕钻杆轴线圆周阵列设置的第一叶片单元，第二叶片组包括若干根绕钻杆轴线圆周阵列设置的第二叶片单元，第四叶片组包括若干根绕钻杆轴线圆周阵列设置的第四叶片单元，第一叶片单元、第二叶片单元和第四叶片单元均与钻杆轴线倾斜设置，第一叶片单元和第四叶片单元对应平行布置，第二叶片单元和第一叶片单元之间存在夹角。5.根据权利要求1所述的土体微扰动深层搅拌装置，其特征是，所述连接部件包括第一插销和设置在第一插销上的锁定插孔，第一插销下端设有旋转平台和旋压盘，旋压盘的下侧设有和钢套筒上端配合的咬合锯齿。6.根据权利要求5所述的土...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞峰，朱祎坤，陈鑫，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：