专利名称：砼芯水泥土搅拌桩机及其施工工艺方法
技术领域：
本发明涉及建筑基础工程施工机械——桩机及其施工工艺，具体地说是涉及砼芯水泥土搅拌桩的专用桩机及其施工工艺方法。
背景技术：
砼芯水泥土搅拌桩是以预制钢筋混凝土小方桩及时插入水泥土搅拌桩中形成的复合桩。90年代中期，随着砼芯水泥土搅拌桩的应用产生了加装柴油锤的水泥土搅拌桩机，即第一代的砼芯水泥土搅拌桩机，事实上该桩机只是在原有成熟搅拌桩机的基础上加挂了一个柴油锤，从图1可以看出，该桩机机架搁置在两根移动横管上，桩机的移位依靠配电箱控制的主卷扬机拉动，在移动横管上实现纵横向移动。钻架设置在机架一端，为保证钻架及深搅钻头垂直地面，必须调平桩机机架，这只能依靠填塞移动横管来调整，难度较大。摆线针轮减速器是深搅钻杆及钻头的动力装置，锤击桩架与桩机机架平行，设置在钻架外侧，柴油锤击头通过副卷扬机拉动施打方桩，为保证钻架和锤击桩架稳定，该桩机上另行安装有撑杆，调节螺杆可调节撑杆长度，以便钻架高度可调，以适合不同深度水泥土搅拌桩的施工。
施工工艺①依靠移动横管、主卷扬机进行桩机就位对中调平；②深搅钻杆及钻头预搅下沉；③制备灰浆；④喷浆搅拌；⑤复搅复喷；⑥沿移动横管侧移桩机机架和锤击桩架，并使移动后的锤击桩架位于已完成搅拌桩的上方；⑦用副卷扬机起吊预制小方桩并使小方桩桩尖对准搅拌桩的中心，扶正方桩，桩头套上桩帽，起动锤击系统用锤击头锤击方桩至预定深度；⑧用硫磺胶泥或焊接接桩；⑨重复步骤⑦，直至完成整根桩的施工。
该桩机基本能够完成砼芯水泥土搅拌桩的施工，但仍存在明显不足①由于机架的移动和校平仅靠两根移动横管，因此，钻杆及钻头与地面的垂直度受地面平整度的限制较大；②采用锤击方式施打小截面方桩，极易造成桩头破损；③由于缺少导向和限位装置，插入小方桩的垂直度及其与水泥土搅拌桩的同轴度很难保证；④锤击产生的噪音在许多场合是不允许的。
发明内容
1.发明目的本发明的目的在于克服现有砼芯水泥土搅拌桩机存在的问题，而提供一种施工砼芯水泥土搅拌桩的专用桩机及其施工工艺方法。该桩机不仅要能同时施工水泥土搅拌桩和预制小方桩，而且能保证当预制小方桩插入水泥土搅拌桩时，垂直度和同轴度能得到有效的控制。
2.技术方案该桩机包括底座及支腿横梁(1)、机架(5)、深搅机头(6)、钻杆及钻头(4)、配电箱(9)、撑杆(12)、吊桩钩(14)和泥浆管(15)；机架(5)固定在底座及支腿横梁(1)上，深搅机头(6)与配电箱(9)相连接，其上部通过钢丝绳与滑轮组连接，侧面卡接在机架(5)的导槽中，下部分别与钻杆及钻头(4)和泥浆管(15)连接，撑杆(12)和防风钢缆(13)连接在机架(5)的两侧，吊桩钩(14)安装在机架(5)的侧面，其特征在于在桩机的底部设有液压步履系统，该系统包括液压泵站(11)、底座及支腿横梁(1)、横移梁(2)、纵移梁(3)、纵向滚轮支架(7)及横向滚轮支架(8)，机架(5)焊接或锚接在底座及支腿横梁(1)中央的可滑动导轨上，该导轨可沿底座及支腿横梁(1)上的导槽滑动；压桩液压系统(10)置于机架(5)的中心。
上述的液压步履系统中底座及支腿横梁(1)搁置在纵、横向滚轮支架(7、8)上，该滚轮支架(7、8)分别置于纵移梁(3)和横移梁(2)上，液压泵站(11)固定在底座及支腿横梁(1)上，并控制底座(1)的纵、横向移动。上述压桩液压系统(10)上设有上、下限位装置，并将它置于机架(5)的中心，上部通过钢丝绳与滑轮组连接，两侧卡接在机架(5)的导槽中。上述的吊桩钩(14)上部用钢丝绳与固定在机架(5)上的滑轮组连接，上述的滑轮组均与配电箱(9)连接并控制。
施工工艺方法，其施工步骤如下①通过纵向滚轮支架(7)、横向滚轮支架(8)、纵移梁(2)和横移梁(3)，用液压泵站(11)对桩机就位对中调平；②打开配电箱(9)中的开关启动电机，待搅拌机头(6)转速正常以后，钻杆及钻头(4)沿导向边旋转切土，并以0.4～0.75m/min的速度下沉至设计加固深度；③按事先确定的水泥比制备水泥浆，并在注浆前将水泥浆经过滤网片倾入集料斗中；④当钻头下沉至设计深度后，将钻杆及钻头(4)略微提升(约200mm)，开动灰浆泵，把水泥浆经泥浆管(15)通入钻杆及钻头(4)压入软土层中，并以0.3～0.5m/min的均匀速度，边提升边喷浆边搅拌，使水泥和土体充分搅和，直至设计桩顶标高；⑤按设计要求需要进行复喷复搅，用上述步骤④的方法进行二次下沉、喷浆、搅拌、提升；⑥通过液压泵站(11)移动机架(5)，移动的距离等于深搅机头(6)中轴线至压桩液压系统(10)中轴线之间的距离，移动后压桩液压系统(10)的中轴线与搅拌桩中轴线一致；⑦通过吊桩钩(14)吊起预制小方桩，并将其嵌入带有上下限位装置的压桩液压系统(10)中，预制小方桩桩尖恰好对准搅拌桩中心并徐徐压入，直至预定设计标高；⑧如果是多节桩则重复步骤⑦，小方桩接头处用硫磺胶泥胶接或焊接。
3.有益效果由于砼芯水泥土搅拌桩机采用静力压桩液压系统，不仅有效地避免了小截面方桩抗击打能力差的弱点，同时施工噪音也大幅下降；另外，由于砼芯水泥土搅拌桩机采用液压步履系统，纵、横移梁侧移和升降自如，受地面平整度的限制较小；最后，也是最重要的是，用砼芯水泥土搅拌桩机进行施工，由于该桩机设有导槽、侧移卡位和垂直导向及限位等装置，在施工中通过液压泵站(11)移动机架(5)，移动的距离等于深搅钻头(6)中轴线至压桩液压系统(10)中轴线之间的距离，移动后压桩液压系统(10)的中轴线与搅拌桩中轴线一致，保证了小方桩桩尖对准搅拌桩中心，从而有效地控制了插入小方桩的垂直度及其与搅拌桩的同轴度。
四
图1为加装柴油锤的深层搅拌桩机的侧视图，图2A为砼芯水泥土搅拌桩机的侧视示意图，图2-B为砼芯水泥土搅拌桩机的正视示意图，图中各部件名称标记的如下1—底座及支腿横梁，2—横移梁，3—纵移梁，4—钻杆及钻头，5—机架，6—深搅机头，7—纵向滚轮支架，8—横向滚轮支架，9—配电箱，10—压桩液压系统，11—液压泵站，12—撑杆，13—防风钢缆，14—吊桩钩。15-泥浆管。
五具体实施例方式
参照图2-A和图2-B可基本上看清本发明——砼芯水泥土搅拌桩机的全貌。该桩机的底部为液压步履系统，包括液压泵站(11)、底座及支腿横梁(1)、横移梁(2)、纵移梁(3)、纵向滚轮支架(7)及横向滚轮支架(8)、底座及支腿横梁(1)搁置在纵、横支架(7、8)上，该滚轮支架(7、8)分别置于纵移梁(3)贺横移梁(2)上，液压泵站(11)固定在底座及支架横梁(1)上、并控制底座的纵、横向移动；机架(5)焊接在底座(1)中央的可滑动导轨上，该导轨可沿导槽滑动，以便在深层水泥土搅拌桩施工完毕后，能使压桩液压系统(10)的中轴线与搅拌桩的中轴线准确重合。深搅机头(6)上部通过钢丝与滑轮组连接，侧面卡接在机架(5)的导槽中，下部连接钻杆及钻头(4)和泥浆管(15)，深搅桩施工时，深搅机头(6)连同钻杆及钻头(4)能顺利上下移动。配电箱(9)分别与深搅机头(6)和压桩液压系统(10)连接并提供动力。压桩液压系统(10)上设有上下限位装置，并将它置于机架(5)的中心，上部通过钢丝绳与滑轮组连接，两侧卡接在机架(5)的导槽中。撑杆(12)和防风钢缆(13)分别连接在机架(5)上部的两侧，均是为了保证机架稳定而设置的，吊桩钩(14)用钢丝绳与固定在机架(5)上的滑轮组连接，可用来起吊小方桩；滑轮组与配电箱(9)连接并控制。
施工工艺方法，其施工步骤如下①通过纵向滚轮支架(7)、横向滚轮支架(8)、纵移梁(3)和横移梁(2)，用液压泵站(11)对桩机就位对中调平；②打开配电箱(9)中的开关启动电机，待搅拌机头(6)转速正常以后，钻杆及钻头(4)沿导向边旋转切土，并以0.6m/min的速度下沉至设计的15米深度；③按1∶2的水泥重量配比制备水泥浆，并在注浆前将水泥浆经过滤网片倾入集料斗中；④当钻头下沉至设计深度后，将钻杆及钻头(4)略微提升(约200mm)，开动灰浆泵，把水泥浆经泥浆管(15)通入钻杆及钻头(4)压入软土层中，并以0.5m/min的均匀速度，边提升边喷浆边搅拌，使水泥和土体充分搅和，直至设计桩顶标高15米；⑤按设计要求需要进行复喷复搅，用上述步骤④的方法进行二次下沉、喷浆、搅拌、提升；⑥通过液压泵站(11)移动机架(5)，移动1.2米等于深搅机头(6)中轴线至压桩液压系统(10)中轴线之间的距离，移动后压桩液压系统(10)的中轴线与搅拌桩中轴线一致；⑦通过吊桩钩(14)吊起预制小方桩，并将其嵌入带有上下限位装置的压桩液压系统(10)中，预制小方桩桩尖对准搅拌桩中心并徐徐压入，直至预定设计标高15米；⑧如果是多节桩则需重复步骤⑦，小方桩接头处用硫磺胶泥胶接。
权利要求
1.一种砼芯水泥土搅拌桩机，包括底座及支腿横梁(1)、机架(5)；机架(5)、深搅机头(6)、钻杆及钻头(4)、配电箱(9)、撑杆(12)、吊桩钩(14)和泥浆管(15)；固定在底座及支腿横梁(1)上，深搅机头(6)与配电箱(9)相连接，其上部通过钢丝绳与滑轮组连接，侧面卡接在机架(5)的导槽中，下部分别与钻杆及钻头(4)和泥浆管(15)连接，撑杆(12)和防风钢缆(13)连接在机架(5)的两侧，吊桩钩(14)安装在机架(5)的侧面，其特征在于在桩机的底部设有液压步履系统，该系统包括液压泵站(11)、底座及支腿横梁(1)、横移梁(2)、纵移梁(3)、纵向滚轮支架(7)及横向滚轮支架(8)；机架(5)焊接或锚接在底座及支腿横梁(1)中央的可滑动导轨上，该导轨可沿底座及支腿横梁(1)上的导槽滑动；压桩液压系统(10)置于机架(5)的中心。
2.根据权利要求1所述的砼芯水泥土搅拌桩机，其特征是所述的液压步履系统中底座及支腿横梁(1)搁置在纵、横向滚轮支架(7、8)上，该滚轮支架(7、8)分别置于纵移梁(3)和横移梁(2)上，液压泵站(11)固定在底座及支腿横梁(1)上，并控制底座及支腿横梁(1)的纵、横向移动。
3.根据权利要求1所述的砼芯水泥土搅拌桩机，其特征是所述的压桩液压系统(10)上设有上、下限位装置，并将它置于机架(5)中心，上部通过钢丝绳与滑轮组连接，两侧卡接在机架(5)的导槽中。
4.根据权利要求1所述的砼芯水泥土搅拌桩机，其特征是所述的吊桩钩(14)上部用钢丝绳与固定在机架(5)上的滑轮组相连接，滑轮组与配电箱(9)相连接并控制。
5.一种砼芯水泥土搅拌桩的施工工艺方法，其施工步骤如下①通过纵向滚轮支架(7)、横向滚轮支架(8)、纵移梁(3)和横移梁(2)，用液压泵站(11)对桩机就位对中调平；②打开配电箱(9)中的开关启动电机，待搅拌机头(6)转速正常以后，钻杆及钻头(4)沿导向边旋转切土，并以0.4～0.75m/min的速度下沉至设计加固深度；③按1∶2的水泥重量配比制备水泥浆，并在注浆前将水泥浆经过滤网片倾入集料斗中；④当钻头下沉至设计深度后，将钻杆及钻头(4)略微提升200mm，开动灰浆泵，把水泥浆经泥浆管(15)通入钻杆及钻头(4)压入软土层中，并以0.3～0.5m/min的均匀速度，边提升边喷浆边搅拌，使水泥和土体充分搅和，直至设计桩顶标高；⑤按设计要求需要进行复喷复搅时，用上述步骤④的方法进行二次下沉、喷浆、搅拌、提升；⑥通过液压泵站(11)移动机架(5)，移动的距离等于深搅机头(6)中轴线至压桩液压系统(10)中轴线之间的距离，移动后压桩液压系统(10)的中轴线与搅拌桩中轴线一致；⑦通过吊桩钩(14)吊起预制小方桩，并将其嵌入带有上下限位装置的压桩液压系统(10)中，预制小方桩桩尖对准搅拌桩中心并徐徐压入，直至预定设计标高；⑧如果是多节桩则重复步骤⑦，小方桩接头处用硫磺胶泥胶接或焊接。
全文摘要
本发明公开了一种砼芯水泥土搅拌桩机及其施工工艺方法，该桩机的底部设有液压步履系统，包括液压泵站(11)、底座(1)、纵、横移梁(3、2)、纵、横向滚轮支架(7、8)，机架(5)固定在底座(1)中央的导轨上，该导轨可沿导槽滑动，深搅机头(6)分别连接钻杆及钻头(4)和泥浆管(15)，压桩液压系统(10)置于机架(5)中心，配电箱(9)分别与深搅机头(6)和压桩液压系统(10)连接并提供动力。用液压步履系统对桩机就位对中调平，受地面平整的限制小，用静力液压小方桩，施工噪音小，此施工方法不仅能同时施工水泥土搅拌和预制小方桩，而且能保证小方桩插入水泥土搅拌桩时，垂直度和同轴度能得到有效的控制。
文档编号E02D7/00GK1718938SQ20051004100
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月13日 优先权日2005年7月13日
发明者董平, 胡安兵, 张健康, 易敏, 陈景雅, 高建新, 曹建, 周明 申请人:南京大学, 江苏省交通规划设计院