【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下工程机械设备，尤其涉及一种超深复合桩组合施工装备及施工方法。
技术介绍
1、在当前岩土工程中，复合桩正在全国范围内大力推行，复合桩一般是由刚性芯桩和水泥土组成。水泥搅拌桩的施工及芯桩的压入改善了桩周和桩端土体的物理力学性质及应力场分布，有效地改善了桩的荷载传递途径；桩顶荷载由芯桩传递到水泥土桩再传递到侧壁和桩端的水泥土体，有效地提高了桩的侧阻力和端阻力，从而有效地提高了复合桩的承载力，减小桩的沉降。
2、然而，在水泥搅拌桩和劲芯复合桩工程应用中仍存在以下亟待解决的技术问题，通过实施本专利技术解决方案，能够在工程机械装备和工艺工法方面获得显著的技术进步：
3、1、目前占据水泥搅拌桩工程市场主要地位的施工装备是单向搅拌桩施工钻机，单向搅拌桩施工方法也一直是搅拌桩施工市场的主流。这种已有60多年历史的钻机类型，在长期应用中一直无法规避①桩体固化土搅拌不均匀且桩身强度离散性大；②施工过程经常出现糊钻抱钻以及水泥浆地表冒浆的现象；③难以施工大直径的、大深度、硬土层的搅拌桩；④搅拌桩施工效率低且水泥消耗量大；⑤搅拌桩施工质量可控可靠性差等弊病。为此，本专利技术在劲芯复合桩组合施工装备基础上增加了双向搅拌机构解决方案，并提出基于双向搅拌机构的多层双向互剪搅拌施工方法，简称cs-dsm(contra rotational shear–deepsoil mixing)工法。应用cs-dsm工法，利用钻具正反向旋转及其多层搅拌翼板双向剪切搅拌功能可实现双向搅拌桩均匀性增强与桩身强度离散性降低的有益效果；还可
4、2、近20年来，劲芯复合桩施工均采用搅拌桩钻机和静压桩机两台施工装备，施工需要较大的工作场地，在狭窄场地施工时易受到空间限制，且施工周期长，设备使用费高；采用本专利技术的劲芯复合桩组合施工装备可以将两台施工装备合二为一形成紧凑结构装备，同时压桩机构采用可移动方式在装备平台上水平移动，在不移动整体装备的情况下进行芯桩与搅拌桩孔位的对中，进而可以降低施工对场地的要求，提高施工效率，同时也可提升施工桩位精准对位能力。
5、3、当施工钻机主桅杆/塔架高度超过40m时，现有搅拌桩钻机装备施工时易发生倾倒，而主桅杆/塔架高度小于30m的搅拌桩钻机又难于满足设计桩长要求。目前某些地方政府出台政策，对搅拌桩钻机的主桅杆/钻架提出30m限高要求，使施工桩长受到限制，影响了劲芯复合桩的应用；劲芯复合桩组合施工装备解决方案可以满足工程装备施工稳定安全要求以及30m限高要求，同时，还可以施工桩长接近60m的搅拌桩和劲芯复合桩，从而能够解决当前建筑市场亟待解决的痛点难题。
技术实现思路
1、针对现有劲芯复合桩施工装备的施工特点及所面临技术问题，本专利技术提出了一种超深复合桩组合施工装备及施工方法，采用该组合施工装备及多层双向互剪搅拌桩工法可以实现固化土的多层双向互剪搅拌、良好的桩身均匀性和满足设计桩身强度。同时，采用该组合施工装备可以消除因政策性限高原因导致的桩长无法达到设计要求的难题；施工机械设备更加紧凑，减小了设备对工作面的要求，压桩机构的移动设置，缩短了刚性芯桩的对位时间，缩短了工期。
2、为本专利技术之目的，采用以下技术方案予以实现：
3、一种超深复合桩组合施工装备，包括装备平台、塔架、压桩机构和吊车；所述塔架位于装备平台的右侧；所述塔架通过旋转机构水平旋转连接在装备平台上；塔架的外周面上安装有至少两部钻进机构，所有所述钻进机构分别升降移动的悬挂连接在塔架的不同外周面上，且其中一个钻进机构下部穿过装备平台的钻孔通口连接有钻具单元，所述钻进机构用于驱动钻具单元施工高质量超深搅拌桩，并通过旋转机构旋转定位使所有钻进机构相继进行接杆和接力施工高质量超深搅拌桩；所述吊车位于在装备平台的左侧；所述吊车用于将芯桩吊运至所述压桩机构上方；压桩机构水平移动连接在装备平台上且位于塔架和吊车之间；所述压桩机构用于搅拌桩施工结束后将芯桩移动至搅拌桩桩位进行芯桩植入。塔架可在装备平台上旋转从而完成钻杆拆接动作，且塔架旋转可实现钻杆与孔位对中和钻杆拆接，满足大深度搅拌桩施工，从而提升了搅拌桩钻机的施工便捷性和效率，并且通过压桩机构和吊车的配合便于进行复合桩的施工，大大提升复合桩施工效率。
4、作为优选，所述压桩机构的底部设置有移动基座，所述移动基座上设置有用于芯桩植入的压桩通口，且所述移动基座通过水平移动轨道移动连接在装备平台上，且移动基座与水平移动轨道之间呈台阶状错位相互卡插配合；所述装备平台上还设置有水平驱动机构，所述水平驱动机构的驱动端与所述移动基座连接；在所述水平驱动机构的驱动下，所述压桩机构可沿其底部的水平移动轨道移动到所述双向搅拌桩施工桩位，并在所述吊车辅助支持下实现各类预制桩、钢管桩或工字钢等钢性芯体植入已施工完成的柔性桩之中。通过压桩机构能够进行水平移动，便于压桩通口移动与钻孔通口对准，从而无需移动装备平台，便于将芯桩移动至搅拌桩桩位上方直接进行植入。
5、作为优选，所述旋转机构包括带有圆形外齿圈的旋转底座、圆形滑轨和旋转驱动单元；所述圆形滑轨安装在所述装备平台上，所述旋转底座上的圆形外齿圈与圆形滑轨同轴滑动套装，所述旋转驱动单元设置在装备平台上，且所述旋转驱动单元安装于所述圆形滑轨的一侧；所述旋转驱动单元的驱动端连接有输出端动力齿轮，所述输出端动力齿轮与所述旋转底座的所述外齿圈相啮合。所述圆形旋转底座卡接在所述圆形滑轨中，利用中心轴固定在所述装备平台上，这种卡接的方式保证了塔架在旋转过程中的相对稳定，不至于因转动产生倾倒，在所述旋转驱动单元的驱动下，可实现所述塔架的正反旋转，从而协助完成钻杆的拆接工序。
6、作为优选，所述钻进机构为双向搅拌钻进机构、长螺旋钻进机构、高压旋喷钻进机构或振动沉桩机构；所述塔架的截面呈矩形状，矩形的四个侧面分别为塔架的四个外周面；所述钻进机构安装在塔架的四个外周面上的其中一个外周面上；当所述钻进机构的数量为两个，且均为双向搅拌钻进机构时，两个双向搅拌钻进机构分别位于塔架相对的两个外周面上，通过所述塔架旋转定位接力施打的方式进行超深双向搅拌桩的施工；且通过旋转定位的方式，可以利用振动沉桩机构将预制桩、钢管桩或工字钢等钢性芯体植入柔性双向搅拌桩中心，实现超深复合桩施工。所述钻进机构不局限于单一类型，使组合施工装备能够施工不同种类的外围柔性桩，这得益于所述塔架具备四个可悬挂钻进机构的外周面；在具有2部所述双向搅拌钻进机构时，塔架的旋转定位功能可使各钻进机构下方的钻杆进行有序的拆接，进而完成超深双向搅拌桩的施工，双向搅拌的应用使桩体的均匀性与施工质量得到大幅提高。
7、作为优选，每个装有所述钻进机构的塔架的外周面上至少设置有两条竖向轨道，所述钻进机构包括动力单元和钻杆单元；所述动力单元顶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超深复合桩组合施工装备，其特征在于，包括装备平台(1)、塔架(2)、压桩机构(4)和吊车(5)；所述塔架(2)位于装备平台(1)的右侧；所述塔架(2)通过旋转机构水平旋转连接在装备平台(1)上；塔架(2)的外周面上安装有至少两部钻进机构(23)，所有所述钻进机构(23)分别升降移动的悬挂连接在塔架(2)的不同外周面上，且其中一个钻进机构(23)下部穿过装备平台(1)的钻孔通口(13)连接有钻具单元(264)，所述钻进机构(23)用于驱动钻具单元(264)施工高质量超深搅拌桩，并通过旋转机构旋转定位使所有钻进机构(23)相继进行接杆和接力施工高质量超深搅拌桩；所述吊车(5)位于在装备平台(1)的左侧；所述吊车(5)用于将芯桩吊运至所述压桩机构(4)上方；压桩机构(4)水平移动连接在装备平台(1)上且位于塔架(2)和吊车(5)之间；所述压桩机构(4)用于搅拌桩施工结束后将芯桩移动至搅拌桩桩位并进行芯桩植入。
2.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述压桩机构(4)的底部设置有移动基座(45)，所述移动基座(45)上设置有用于芯桩植入的压桩通口
3.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述旋转机构包括带有圆形外齿圈(221)的旋转底座(22)、圆形滑轨(222)和旋转驱动单元(223)；所述圆形滑轨(222)安装在所述装备平台(1)上，所述旋转底座(22)上的圆形外齿圈(221)与圆形滑轨(222)同轴滑动套装，所述旋转驱动单元(223)设置在装备平台(1)上，且所述旋转驱动单元(223)安装于所述圆形滑轨(222)的一侧；所述旋转驱动单元(223)的驱动端连接有输出端动力齿轮(224)，所述输出端动力齿轮(224)与所述旋转底座(22)的所述外齿圈(221)相啮合。
4.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述钻进机构(23)为双向搅拌钻进机构(231)、长螺旋钻进机构、高压旋喷钻进机构或振动沉桩机构；所述塔架(2)的截面呈矩形状，矩形的四个侧面分别为塔架(2)的四个外周面；所述钻进机构(23)安装在塔架(2)的四个外周面上的其中一个外周面上；当所述钻进机构(23)的数量为两个，且均为双向搅拌钻进机构(231)时，两个双向搅拌钻进机构(231)分别位于塔架(2)相对的两个外周面上，通过所述塔架(2)旋转定位接力施打的方式进行超深双向搅拌桩的施工；且通过旋转定位的方式，可以利用振动沉桩机构将预制桩、钢管桩或工字钢等钢性芯体植入柔性双向搅拌桩中心，实现超深复合桩施工。
5.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，每个装有所述钻进机构(23)的塔架(2)的外周面上至少设置有两条竖向轨道(24)，所述钻进机构(23)包括动力单元(27)和钻杆单元(26)；所述动力单元(27)顶部与塔架(2)顶部之间设置有滑轮组吊环(25)，且所述钻进机构(23)通过滑轮组吊环(25)沿所述竖向轨道(24)上下移动完成施工操作；所述钻杆单元(26)连接在动力单元(27)下方；所述钻具单元(264)连接在钻杆单元(26)上。
6.根据权利要求5所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述双向搅拌钻进机构(231)的动力单元(27)包括箱体(211)以及至少一个动力输出源、至少一个减速机、外钻杆驱动单元和内钻杆驱动单元；所述动力输出源通过所述减速机配合分别为所述外钻杆驱动单元和所述内钻杆驱动单元提供动力；所述外钻杆驱动单元与内钻杆驱动单元呈同轴设置且旋转方向相反。
7.根据权利要求5所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述双向搅拌钻进机构(231)的钻杆单元(26)包括内钻杆(261)和外钻杆(262)；所述内钻杆(261)内至少设置一条注浆通道；所述动力单元(27)上设置有旋转接头(213)；所述旋转接头(213)上设置有进浆口(214)；所述进浆口(214)与注浆通道相连通；内钻杆(261)与内钻杆驱动单元连接，外钻杆(262)与外钻杆驱动单元连接，外钻杆(262)和内钻杆(261)以正反向相对旋转。
8.根...
【技术特征摘要】
1.一种超深复合桩组合施工装备，其特征在于，包括装备平台(1)、塔架(2)、压桩机构(4)和吊车(5)；所述塔架(2)位于装备平台(1)的右侧；所述塔架(2)通过旋转机构水平旋转连接在装备平台(1)上；塔架(2)的外周面上安装有至少两部钻进机构(23)，所有所述钻进机构(23)分别升降移动的悬挂连接在塔架(2)的不同外周面上，且其中一个钻进机构(23)下部穿过装备平台(1)的钻孔通口(13)连接有钻具单元(264)，所述钻进机构(23)用于驱动钻具单元(264)施工高质量超深搅拌桩，并通过旋转机构旋转定位使所有钻进机构(23)相继进行接杆和接力施工高质量超深搅拌桩；所述吊车(5)位于在装备平台(1)的左侧；所述吊车(5)用于将芯桩吊运至所述压桩机构(4)上方；压桩机构(4)水平移动连接在装备平台(1)上且位于塔架(2)和吊车(5)之间；所述压桩机构(4)用于搅拌桩施工结束后将芯桩移动至搅拌桩桩位并进行芯桩植入。
2.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述压桩机构(4)的底部设置有移动基座(45)，所述移动基座(45)上设置有用于芯桩植入的压桩通口(12)，且所述移动基座(45)通过水平移动轨道(43)移动连接在装备平台(1)上，且移动基座(45)与水平移动轨道(43)之间呈台阶状错位相互卡插配合；所述装备平台(1)上还设置有水平驱动机构(44)，所述水平驱动机构(44)的驱动端与所述移动基座(45)连接；在所述水平驱动机构(44)的驱动下，所述压桩机构(4)可沿其底部的水平移动轨道(43)移动到所述双向搅拌桩施工桩位，并在所述吊车(5)辅助支持下实现各类预制桩、钢管桩或工字钢等钢性芯体植入已施工完成的柔性桩之中。
3.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述旋转机构包括带有圆形外齿圈(221)的旋转底座(22)、圆形滑轨(222)和旋转驱动单元(223)；所述圆形滑轨(222)安装在所述装备平台(1)上，所述旋转底座(22)上的圆形外齿圈(221)与圆形滑轨(222)同轴滑动套装，所述旋转驱动单元(223)设置在装备平台(1)上，且所述旋转驱动单元(223)安装于所述圆形滑轨(222)的一侧；所述旋转驱动单元(223)的驱动端连接有输出端动力齿轮(224)，所述输出端动力齿轮(224)与所述旋转底座(22)的所述外齿圈(221)相啮合。
4.根据权利要求1所述的超深复合桩组合施工装备，其特征在于，所述钻进机构(23)为双向搅拌钻进机构(231)、长螺旋钻进机构、高压旋喷钻进机构或振动沉桩机构；所述塔架(2)的截面呈矩形状，矩形的四个侧面分别为塔架(2)的四个外周面；所述钻进机构(23)安装在塔架(2)的四个外周面上的其中一个外周面上；当所述钻进机构(23)的数量为两个，且均为双向搅拌钻进机构(231)时，两个双向搅拌钻进机构(231)分别位于塔架(2)相对的两个外周面上，通过所述塔架(2)旋转定位接力施打的方式进行超深双向搅拌桩的施工；且通过旋转定位的方式，可以利用振动沉桩机构将预制桩、钢管桩或工字钢等钢性芯体植入柔性双向搅拌桩中心，实现超深复合桩...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘钟，杨宁晔，兰伟，余桃喜，陈天雄，蔡袁强，张楚福，杨仲轩，李国民，王占丑，
申请(专利权)人：浙江坤德创新岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。