現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置，屬于軟土地基加固領域，該施工裝置是指由機身、動力頭和鉆桿等構成的多功能水泥攪拌樁機，且鉆桿設為互相連接的上鉆桿和下鉆桿，并將波紋管、鉆頭通過緊固組件可拆式安裝在下鉆桿內，則待水泥土攪拌樁施工完成后，運用鉆桿振動上升將波紋管和鉆頭同步留置在中心，在水泥土初凝后，波紋管內現澆混凝土芯而形成勁性芯樁。故通過這種結構，只需一臺就能一次性完成水泥土攪拌樁和勁性芯樁的施工，不影響已攪拌成型的水泥土攪拌樁質量，也不會擾動水泥土的凝結成型，不推擠水泥土而導致水泥土的不均勻性，并具有構造合理、施工方便、質量可靠、經濟節約等優點。

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.

【技術實現步驟摘要】
現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置
本專利技術涉及一種軟土地基的加固領域，尤其是指現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置。
技術介紹
水泥土攪拌樁是利用水泥攪拌樁機，將水泥漿或水泥粉與軟土在原位攪拌，攪拌后形成柱狀水泥土體，水泥和軟土將產生一系列物理—化學反應，使軟土硬結改性。改性后的軟土強度遠大于天然強度，其壓縮性、滲水性比天然軟土大大降低。由于水泥土攪拌樁本身是水泥和土體經過各種物理化學反應而形成的，樁身壓縮性的變形較大，強度也只是介于土體和水泥體之間，往往達不到設計要求的強度，同時在地表附近抗剪強度較低，因而不能滿足工程需要。20世紀70年代中期，國外開始在水泥土攪拌樁中心插入勁性材料，如鋼筋混凝土、混凝土、鋼材等形成勁性芯樁，芯樁在水泥土攪拌樁初凝前插入其中,形成復合受力樁的一種新樁型。該樁型利用水泥土攪拌樁較大的接觸面積來提供側摩阻力,同時利用高強度的芯樁承擔豎向荷載,使兩種樁型的優勢同時得到較好發揮,是一種比較經濟有效的地基處理方法。20世紀80年代中期，國內開始研究和試驗勁性芯樁水泥土攪拌樁,目前仍在進行深入研究和推廣之中。水泥土攪拌樁內形成勁性芯樁主要有三種方法：一是將勁性芯樁用靜壓或振動方式插入，即類似于日本的“SMW”(SoilMixingWall)工法；二是將勁性芯模插入后再灌注水泥混凝土的方法，即公開的中國專利號為ZL201120340788.2，名稱為“塑料套管混凝土樁勁芯剛柔同體組合樁”；三是采用長螺旋鉆機或洛陽鏟將水泥土攪拌樁內部掏孔至設計深度，插入鋼筋籠、澆筑水泥混凝土。對于水泥土攪拌樁本身而言，方法一、二實質上相同的，勁性芯樁在水泥土攪拌樁初凝前插入預制完成的勁性芯樁或勁性芯模，在一定程度上對已攪拌成型的水泥土攪拌樁產生不良影響，如擾動了水泥土的凝結成型、使水泥土產生推擠導致不均勻性、擴擠后土體難以達到預期的樁體布置等；方法三在水泥土攪拌樁內部掏孔也影響水泥土攪拌樁質量，且功效低下，質量難以控制。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷而提供一種構造合理、施工方便、質量可靠、經濟節約的現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置。本專利技術的技術問題通過以下技術方案實現：一種現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置，為多功能水泥攪拌樁機，其包括機身、吊繩、動力頭和空心結構的鉆桿，該鉆桿內設有向鉆桿底端噴出水泥漿的壓漿管組，鉆桿外表面設有攪拌片，該攪拌片被鉆桿帶動旋轉而在軟土層內混合攪拌水泥漿和土體并形成水泥土攪拌樁；所述的鉆桿是由互相連接的上鉆桿和下鉆桿構成；所述的下鉆桿內設有活動套裝的波紋管，下鉆桿底端設有鉆頭，該鉆頭頂面密封固定在波紋管下端，并與下鉆桿底端形成密閉接觸；所述的下鉆桿頂部設有將所述波紋管和鉆頭可拆式安裝在下鉆桿內的緊固組件；所述的上鉆桿頂端連接動力頭，上鉆桿內設有向波紋管內注水的注水管；所述的水泥土攪拌樁成型后，該波紋管和鉆頭同步留置在水泥土攪拌樁的中心，并在波紋管內現澆混凝土芯。所述的鉆桿開始上升將波紋管留置在水泥土攪拌樁內時，受到水泥土和水壓力的共同作用，該波紋管的強度由公式一計算；公式二計算此時波紋管發生變形，其外壁與鉆桿內壁之間的間隙也發生變化，且公式一、公式二作為選擇波紋管材料和尺寸的依據，公式如下：公式一、公式二、，則公式一、公式二中——波紋管底截面所受的水與水泥土的壓力，；——波紋管埋置在水泥攪拌樁中的有效長度，也就是波紋管注水高度，；——水的容重，；——水泥土的容重，；——水泥土初凝前的側壓力系數，無量綱，由試驗確定，無試驗資料時取0.4～0.6；——波紋管圓環截面所受的環向拉力，；——波紋管的計算半徑，；——波紋管底面圓環截面周邊任一點與水平軸的夾角，；——波紋管底圓環截面所受的環向拉應力，，式中1為單位高度，；——波紋管圓環截面計算壁厚，；——波紋管圓環截面材料容許拉應力，；——波紋管底截面計算周長，；——波紋管底截面在水與水泥土壓力作用下的計算周長伸長量，；——波紋管的計算半徑，；——波紋管底截面在水與水泥土的壓力作用下計算半徑的增量，，的增大可能擠壓鉆桿內壁，需選定合適的波紋管外徑與鉆桿之間的間隙和波紋管壁厚、彈性模量參數，不致因波紋管計算半徑的增量的增大卡住鉆桿而影響波紋管的留置，波紋管外徑與鉆桿內壁之間的間隙為2mm～4mm；——波紋管底截面在水與水泥土壓力作用下環向單位周長的伸長增量，無量綱，即應變；——波紋管彈性模量，；——波紋管計算半徑增量的設計允許值，。所述的緊固組件包括設置在波紋管內的拉桿，該拉桿下端可拆式連接在鉆頭上，拉桿上端設有拉桿環；所述的波紋管上端設有拉桿栓，該拉桿栓水平穿過拉桿環，并使拉桿、波紋管和鉆頭形成一體，拉桿栓的兩端分別穿過并設置在下鉆桿側壁作豎向延伸的滑槽內；所述的下鉆桿外設有可拆式緊貼安裝在拉桿栓下部的抱箍，該抱箍抱緊在下鉆桿外，并定位拉桿栓兩端在滑槽內的升降移動位置。所述的上鉆桿底端與下鉆桿頂端之間設有互相連接的法蘭，兩個所述的滑槽設置在下鉆桿頂端的法蘭下方，并以下鉆桿的軸心為中心對稱設置在下鉆桿的側壁上，每個滑槽的豎向延伸長度為1m~2m，寬度比拉桿栓直徑大1mm~2mm，該拉桿栓的兩端沿滑槽作升降移動，并帶動波紋管和鉆頭在下鉆桿內作同步升降移動。所述的拉桿為鋼質圓桿，并置于下鉆桿和波紋管的軸心，該拉桿下端設有可拆式連接在鉆頭上的拉桿螺栓，所述的拉桿環為一體成型在拉桿上端的圓環。所述的拉桿栓為鋼質圓桿，該拉桿栓一端為螺帽形，另一端設有插銷孔，所述的拉桿栓依次穿過下鉆桿一側的滑槽、拉桿環和下鉆桿另一側的滑槽后，在插銷孔內插入插銷作臨時固定。所述的抱箍是由左右兩片半圓形對合連接而成，在左右兩片半圓形上均設有翼板，該翼板上設有用于抱箍抱緊的緊固螺栓。與現有技術相比，本專利技術主要設計了一款多功能水泥攪拌樁機，它是將水泥攪拌樁機的鉆桿采用互相連接的上鉆桿和下鉆桿構成，并將波紋管、鉆頭通過緊固組件可拆式安裝在下鉆桿內而形成一體部件，則待水泥土攪拌樁施工完成后，運用鉆桿振動上升將波紋管和鉆頭同步留置在水泥土攪拌樁的中心作為芯模，在水泥土攪拌樁的水泥土初凝后，再在波紋管內現澆混凝土芯而形成勁性芯樁。因此，通過這種結構新穎的水泥攪拌樁機，只需一臺水泥攪拌樁機就能一次性完成水泥土攪拌樁和勁性芯樁的施工，且對已攪拌成型的水泥土攪拌樁質量無任何影響，也不會擾動水泥土的凝結成型，不推擠水泥土而導致水泥土的不均勻性，還具有構造合理、施工方便、質量可靠、經濟節約等優點。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖。圖2為圖1的A處放大圖。圖3為圖2的B-B剖面圖。圖4為鉆頭處的連接結構示意圖。圖5為波紋管的結構示意圖。圖6為波紋管應力和變形計算圖式。具體實施方式下面將按上述附圖對本專利技術實施例再作詳細說明。如圖1~圖6所示，1.軟土層、2.水泥土攪拌樁、3.現澆混凝土芯、4.波紋管、41.排氣孔、5.水泥攪拌樁機、51.機身、52.吊繩、53.動力頭、54.定位夾、55.鉆桿、551.上鉆桿、552.下鉆桿、553.法蘭、56.攪拌片、57.鉆頭、58.拉桿、581.拉桿環、582.拉桿螺栓、583.拉桿栓、584.插銷、585.注水管、59.壓漿管組、591.垂直壓漿管、592.環形壓漿管、593.噴漿頭、6.抱箍、61.滑槽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置，為多功能水泥攪拌樁機，其包括機身（51）、吊繩（52）、動力頭（53）和空心結構的鉆桿（55），該鉆桿內設有向鉆桿（55）底端噴出水泥漿的壓漿管組（59），鉆桿（55）外表面設有攪拌片（56），該攪拌片被鉆桿（55）帶動旋轉而在軟土層（1）內混合攪拌水泥漿和土體并形成水泥土攪拌樁（2），其特征在于所述的鉆桿（55）是由互相連接的上鉆桿（551）和下鉆桿（552）構成；所述的下鉆桿（552）內設有活動套裝的波紋管（4），下鉆桿（552）底端設有鉆頭（57），該鉆頭頂面密封固定在波紋管（4）下端，并與下鉆桿（552）底端形成密閉接觸；所述的下鉆桿（552）頂部設有將所述波紋管（4）和鉆頭（57）可拆式安裝在下鉆桿（552）內的緊固組件；所述的上鉆桿（551）頂端連接動力頭（53），上鉆桿（551）內設有向波紋管（4）內注水的注水管（585）；所述的水泥土攪拌樁（2）成型后，該波紋管（4）和鉆頭（57）同步留置在水泥土攪拌樁（2）的中心，并在波紋管（4）內現澆混凝土芯（3）。

【技術特征摘要】
1.一種現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置，為多功能水泥攪拌樁機，其包括機身（51）、吊繩（52）、動力頭（53）和空心結構的鉆桿（55），該鉆桿內設有向鉆桿（55）底端噴出水泥漿的壓漿管組（59），鉆桿（55）外表面設有攪拌片（56），該攪拌片被鉆桿（55）帶動旋轉而在軟土層（1）內混合攪拌水泥漿和土體并形成水泥土攪拌樁（2），其特征在于所述的鉆桿（55）是由互相連接的上鉆桿（551）和下鉆桿（552）構成；所述的下鉆桿（552）內設有活動套裝的波紋管（4），下鉆桿（552）底端設有鉆頭（57），該鉆頭頂面密封固定在波紋管（4）下端，并與下鉆桿（552）底端形成密閉接觸；所述的下鉆桿（552）頂部設有將所述波紋管（4）和鉆頭（57）可拆式安裝在下鉆桿（552）內的緊固組件；所述的上鉆桿（551）頂端連接動力頭（53），上鉆桿（551）內設有向波紋管（4）內注水的注水管（585）；所述的水泥土攪拌樁（2）成型后，該波紋管（4）和鉆頭（57）同步留置在水泥土攪拌樁（2）的中心，并在波紋管（4）內現澆混凝土芯（3）。2.根據權利要求1所述的現澆混凝土芯水泥土攪拌樁的施工裝置，其特征在于所述的鉆桿（55）開始上升將波紋管（4）留置在水泥土攪拌樁（2）內時，受到水泥土和水壓力的共同作用，該波紋管（4）的強度由公式一計算；公式二計算此時波紋管（4）發生變形，其外壁與鉆桿（55）內壁之間的間隙也發生變化，且公式一、公式二作為選擇波紋管（4）材料和尺寸的依據，公式如下：公式一、公式二、則公式一、公式二中——波紋管（4）底截面所受的水與水泥土的壓力，；——波紋管（4）埋置在水泥攪拌樁（2）中的有效長度，也就是波紋管（4）注水高度，；——水的容重，；——水泥土的容重，；——水泥土初凝前的側壓力系數，無量綱，由試驗確定，無試驗資料時取0.4～0.6；——波紋管（4）圓環截面所受的環向拉力，；——波紋管（4）的計算半徑，；——波紋管（4）底面圓環截面周邊任一點與水平軸的夾角，；——波紋管（4）底圓環截面所受的環向拉應力，，式中1為單位高度，；——波紋管（4）圓環截面計算壁厚，；——波紋管（4）圓環截面材料容許拉應力，；——波紋管（4）底截面計算周長，；——波紋管（4）底截面在水與水泥土壓力作用下的計算周長伸長量，；——波紋管（4）的計算半徑，；——波紋管（4）底截面在水與水泥土的壓力作用下計算半徑的增量，，的增大可能擠壓鉆桿（55）內壁，需選定合適的波紋管（4）外徑與鉆桿（55）之間的間隙和波紋管（4）壁厚、彈性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳出新，池艷艷，潘永梅，陳久武，葉海波，胡允岳，劉名堅，單陳繼，謝其云，劉淑賢，王蘭忠，葉連連，
申請(專利權)人：浙江綠藝園林工程有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33