專利名稱：一種雙向變徑攪拌樁機(jī)及其成樁施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑基礎(chǔ)工程及設(shè)備，具體是是一種適用于軟弱土地基的處理的雙向變徑攪拌機(jī)及其成樁使用方法。
背景技術(shù)：
建筑基礎(chǔ)工程中的軟土地基處理是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并在工程總價中占有較大比例。大量工程實(shí)踐表明，水泥土攪拌樁法具有施工簡單、快速、振動小等優(yōu)點(diǎn)，能有效地提高軟土地基的穩(wěn)定性，減少和控制沉降量。水泥土攪拌樁現(xiàn)已發(fā)展成一種常用的軟弱地基處理方法，主要適用于加固飽和軟粘土地基。其具體是利用水泥(或石灰)等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處，就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間產(chǎn)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土攪拌樁，這種水泥土攪拌樁與樁周土一起組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少地基沉降。 這種常規(guī)的水泥土攪拌樁，水泥攪拌樁的樁身強(qiáng)度會隨深度的增加而大幅降低，葉片攪拌時產(chǎn)生的剪切力大，攪拌樁施工對樁周土體的擾動大，存在著攪拌方向單一、地面冒漿、攪拌不夠均勻，鉆桿里面容易進(jìn)漿堵塞、成樁質(zhì)量差，成樁效率低下等問題，專利號ZL1704100658629的中國專利“雙向攪拌樁的成樁操作方法”中，提出一種雙向攪拌樁的成樁方法，此方法中提出一種雙向攪拌成樁的方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)正、反向同時攪拌，保證水泥漿在樁體內(nèi)攪拌均勻，避免出現(xiàn)地面冒漿的問題，而且可提高成樁質(zhì)量和效率。但是現(xiàn)有的雙向攪拌機(jī)的施工工藝和設(shè)備比較單一，只能在同一根樁上采用同一種樁徑或者只能頂部變徑，而現(xiàn)在很多地基存在不同質(zhì)地的土層，而不同土層的原始承載力也不一樣，不一樣的土層便可以使用不同的樁徑，承載力大的便可使用小直徑樁型，承載力小的便可使用大直徑樁型。如果整根樁設(shè)計大直徑樁型，造價比較高，會造成很多浪費(fèi)；如果設(shè)計小直徑樁型，則樁的密度增大，會破壞土體的天然結(jié)構(gòu)，原始地基的自身強(qiáng)度也得不到充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙向變徑攪拌機(jī)及其成樁使用方法，可以根據(jù)同一地基的不同土層的不同原始承載力形成不同樁徑的樁型，在原始承載力大的層面形成樁徑相對較小的樁型；在原始承載力小的層面形成樁徑相對較大的樁型，既節(jié)約了工程造價又使原始地基的自身強(qiáng)度得到了充分利用，并且由于樁身的變徑增大了樁與原始地基的摩擦力，使樁的沉降量減小，提高了整樁的質(zhì)量。所述一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的一個或兩個雙向攪拌動力箱、同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭，在芯管入口處設(shè)有水泥漿接頭，在雙向鉆頭上設(shè)有多個雙向攪拌槳葉，其特征在于所述攪拌樁機(jī)還包括一個升降電機(jī)和一套升降傳動系統(tǒng)，所述升降傳動系統(tǒng)由變速箱、蝸輪蝸桿箱和升降傳動機(jī)構(gòu)組成，升降電機(jī)的動力輸出端通過變速箱與蝸輪蝸桿箱連接，蝸輪蝸桿箱的動力輸出端與升降傳動機(jī)構(gòu)中的動力輸入端連接，升降傳動機(jī)構(gòu)的動力輸出端與內(nèi)、夕卜鉆桿的升降控制端連接；所述每個攪拌槳葉均由固定葉片與活動葉片通過鉸鏈連接而成。所述升降傳動機(jī)構(gòu)由多個傳動輪和傳動鏈組成，多個傳動輪分散設(shè)置在機(jī)架的塔架頂部和下部，其中主動輪設(shè)置在塔架下部，并與蝸輪蝸桿箱的動力輸出端連接。每對攪拌槳葉活動葉片收縮和伸開的方向一致，同為順時針或同為逆時針。在機(jī)架上設(shè)有一套或多套由同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭組成的攪拌機(jī)構(gòu)，多套攪拌機(jī)構(gòu)的升降控制端分別與升降傳動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接。多套攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌動力源可以采用同一個，然后通過多個分動箱分開控制每套攪拌機(jī)構(gòu)；也可以是每套攪拌機(jī)構(gòu)配置一套單獨(dú)的攪拌動力源。所述雙向攪拌動力箱為一個時,為上置式或下置式,包括一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)、一套傳動系統(tǒng)和分動箱，分動箱設(shè)置在內(nèi)、外鉆桿上端，并通過傳動系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動力輸出端連接，所述升降傳動機(jī)構(gòu)的傳動鏈的一端固定分動箱上部，另一端穿過多個傳動輪固定在分 動箱下端，并與分動箱形成一個環(huán)形的封閉傳動鏈；所述雙向攪拌動力箱為上置式動力箱時，旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置在分動箱的上方，并通過變速箱和傳動軸與分動箱的動力輸入端連接；所述雙向攪拌動力箱為下置式動力箱時，旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置在機(jī)架的底座上，通過變速箱和傳動軸與轉(zhuǎn)盤的動力輸入端連接，轉(zhuǎn)盤固定在機(jī)架的底座上，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上的扭矩孔與外鉆桿套接。所述雙向攪拌動力箱有兩個時，分別為設(shè)置在鉆桿上端的內(nèi)鉆桿動力箱和設(shè)置在機(jī)架底座上的外鉆桿動力箱，均包括電機(jī)、變速箱和傳動軸；內(nèi)鉆桿動力箱電機(jī)的動力輸出端通過變速箱和傳動軸與內(nèi)鉆桿的控制端連接；外鉆桿動力箱電機(jī)的動力輸出端通過變速箱和傳動軸與轉(zhuǎn)盤的動力輸入端連接，轉(zhuǎn)盤固定在機(jī)架的底座上，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上的扭矩孔與外鉆桿套接；所述升降傳動機(jī)構(gòu)的傳動鏈的一端固定在內(nèi)鉆桿動力箱上端，另一端穿過多個傳動輪固定在內(nèi)鉆桿動力箱下端，并與內(nèi)鉆桿動力箱形成一個環(huán)形的封閉傳動鏈。所述分動箱內(nèi)設(shè)三個相互90°的錐形弧齒輪傳動機(jī)構(gòu)，通過內(nèi)芯軸通過內(nèi)鉆桿法蘭、外鉆桿法蘭與內(nèi)鉆桿連接，外芯軸通過固定法蘭和筒形活動法蘭與外鉆桿連接。一種利用上面所述的雙向變徑攪拌裝機(jī)成樁的施工方法，其特征在于，具體步驟如下(I).將需要施工的場地平整；(2).將上面所述的雙向變徑攪拌樁機(jī)運(yùn)輸?shù)绞┕龅匕粗付段欢ㄎ徊χ校?3).同時啟動雙向變徑攪拌樁機(jī)的雙向攪拌旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)，使樁機(jī)的內(nèi)外鉆桿沿塔架下降并旋轉(zhuǎn)，開始攪拌下沉，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，在攪拌下沉的過程中，升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，根據(jù)設(shè)計要求，不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌下沉到設(shè)計深度，或一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌下沉到設(shè)計深度，或多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌下沉到設(shè)計深度；(4).到達(dá)設(shè)計深度后反向轉(zhuǎn)動升降電機(jī)開始實(shí)現(xiàn)攪拌機(jī)的提升，在提升過程中，升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，根據(jù)設(shè)計要求，不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌提升到地表，或一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌提升到地表，或多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌提升到地表；(5).待攪拌機(jī)提升到地表，關(guān)閉泥漿泵，鉆具離開地表，整機(jī)移位到下一根樁的指定樁位，重復(fù)以上的每步操作，完成下一根直徑相同的樁或變徑樁體；在步驟(3)的下沉過程中和步驟(4)的提升過程中均不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向時，便可形成直徑相等的直立式圓柱樁體；在步驟(3)的下沉過程中不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，在步驟(4)的提升過程中一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向，或在步驟(3)的下沉過程中一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，在步驟(4)的提升過程中不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，或在步驟(3)的下沉過程中一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，在步驟(4)的提升過程中提升到步驟(3)改變電機(jī)轉(zhuǎn)動方向的位置反向改變一次旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向，均可以得到一次變徑的樁體，其變徑的位置可以在頂部、中部或底部，頂部便是丁字形樁，底部便是倒T形樁；在步驟(3)的下沉過程中不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，在步驟(4)的提升過程中多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，或在步驟(3)的下沉過程中多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動反向，在步驟(4)的提升過程中不改變電機(jī)轉(zhuǎn)動方向，或在步驟(3)和步驟(4)中相同的位置多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，均能得到多次變徑樁體。 其中，在步驟(3)和步驟(4)中，每次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向時，攪拌槳葉的旋轉(zhuǎn)方 向發(fā)生改變，每個攪拌槳葉的活動葉片在原位土層的阻力下伸開或收縮，形成活動葉片伸開的加長型槳葉或活動葉片收縮的縮短型槳葉，便在設(shè)計變徑的位置形成擴(kuò)大或縮小的變徑樁體。本發(fā)明可以在同一機(jī)架上設(shè)有一套或多套由同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭組成的攪拌機(jī)構(gòu)，并通過同一個升降電機(jī)同時控制一套或多套攪拌機(jī)構(gòu)下沉和提升，可一次形成多根變徑或者不變徑的樁型。根據(jù)設(shè)計要求，可以在步驟(3)和步驟⑷中加噴空氣。本發(fā)明增加了一個升降電機(jī)，給攪拌機(jī)一個單獨(dú)的下壓和提升的動力，將旋轉(zhuǎn)攪拌的動力和下壓提升的動力分開，可以根據(jù)設(shè)計需要隨時改變旋轉(zhuǎn)方向，但不會改變攪拌機(jī)的升降運(yùn)動方向，便可通過改變旋轉(zhuǎn)方向來改變攪拌葉片的長短，從而可以實(shí)現(xiàn)變徑樁形的成樁過程。本發(fā)明可以根據(jù)同一地基的不同土層的不同原始承載力，通過擴(kuò)大較軟層面雙攪攪拌樁的截面，形成多處變徑的水泥土攪拌樁，充分利用原始地基的自身強(qiáng)度，使樁與土有機(jī)的結(jié)合在一起，并使每個較強(qiáng)原始地基層面都成為較軟地基一個承臺，確保其協(xié)調(diào)變形，并增加復(fù)合地基的強(qiáng)度，既節(jié)約了工程造價又使原始地基的自身強(qiáng)度得到了充分利用；而且由于變徑增加了樁與原位土的摩擦力，減小了復(fù)合地基的沉降，提高了整樁的質(zhì)量，達(dá)到節(jié)省水泥漿擴(kuò)大樁間距節(jié)省工程造價的目的；不僅能節(jié)省工程造價、提高加固效果，有很好的適用性和經(jīng)濟(jì)性。


圖I是本發(fā)明中雙向變徑攪拌樁機(jī)的攪拌動力箱上置式示意圖；圖2是本發(fā)明中雙向變徑攪拌樁機(jī)的攪拌動力箱下置式示意圖；圖3是本發(fā)明中雙向變徑攪拌樁機(jī)的攪拌動力箱有兩個時的示意圖；圖4是本發(fā)明中雙向變徑攪拌樁機(jī)的分動箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明中雙向攪拌槳葉收縮狀態(tài)的示意圖；圖6是本發(fā)明中雙向攪拌槳葉展開狀態(tài)的示意圖7是本發(fā)明的下沉過程中開始變徑的施工工藝流程圖；圖8、9是本發(fā)明的提升過程中開始變徑的施工工藝流程圖；圖10是本發(fā)明不變徑時的施工工藝流程圖。圖中1_機(jī)架，1-1-底座，1-2-塔架，2-升降電機(jī)，3-雙向攪拌鉆頭，4-變速箱，5-蝸輪蝸桿箱，6-鏈條，7-鏈輪，8-固定法蘭，9、10-內(nèi)、外鉆桿，11-固定葉片，12-活動葉片，13-鉸鏈，14-旋轉(zhuǎn)電機(jī)，15-分動箱，16-內(nèi)鉆桿動力箱，17-外鉆桿動力箱，18-轉(zhuǎn)盤，19-筒形活動法蘭，20-維形弧齒輪，21-內(nèi)芯軸,22-外芯軸,23-內(nèi)鉆桿法蘭,24-外鉆桿法蘭，25-變徑樁，26-等徑樁。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1、2、3中，所述一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，包括機(jī)架I、設(shè)置在機(jī)架上的一個或兩個雙向攪拌動力箱、同軸套裝在一起的內(nèi) 外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭3，在芯管入口處設(shè)有水泥漿接頭，在雙向鉆頭3上設(shè)有多個雙向攪拌槳葉，其特征在于所述攪拌樁機(jī)還包括一個升降電機(jī)2和一套升降傳動系統(tǒng)，所述升降傳動系統(tǒng)由變速箱4、蝸輪蝸桿箱5和升降傳動機(jī)構(gòu)組成，升降電機(jī)2的動力輸出端通過變速箱4與蝸輪蝸桿箱5連接，蝸輪蝸桿箱5的動力輸出端與升降傳動機(jī)構(gòu)中的動力輸入端連接，升降傳動機(jī)構(gòu)的動力輸出端與內(nèi)、外鉆桿9、10的升降控制端連接；所述每個攪拌槳葉均由固定葉片11與活動葉片12通過鉸鏈13連接而成。所述升降傳動機(jī)構(gòu)由多個傳動輪7和傳動鏈6組成，傳動鏈可以是鏈條、鋼絲繩等，多個傳動輪分散設(shè)置在機(jī)架的塔架頂部和下部，其中主動輪設(shè)置在塔架下部，并與蝸輪蝸桿箱5的動力輸出端連接。圖6、7中，每對攪拌槳葉兩活動葉片12收縮和伸開的方向一致，同為順時針或同為逆時針，因?yàn)槠湫D(zhuǎn)攪拌的方向一致，所受的原土層阻力一樣，只有伸縮方向一致才能保證兩對稱活動葉片同時伸開或收縮。在機(jī)架上設(shè)有一套或多套由同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭3組成的攪拌機(jī)構(gòu)，多套攪拌機(jī)構(gòu)的升降控制端分別與升降傳動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接。多套攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌動力源可以采用一個時，可以通過一個上置式或下置式攪拌動力箱，然后通過多個分動箱分開控制每套攪拌機(jī)構(gòu)；也可以每套攪拌機(jī)構(gòu)配置一套單獨(dú)的攪拌動力源，分別控制器攪拌，但是其升降控制采用同一套機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)一次成型多根變徑或不變徑樁。所述雙向攪拌動力箱為一個時,為上置式或下置式,包括一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)14、一套傳動系統(tǒng)和分動箱15，分動箱15設(shè)置在內(nèi)、外鉆桿9、10上端，并通過傳動系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)14的動力輸出端連接，所述升降傳動機(jī)構(gòu)的傳動鏈6的一端固定分動箱15上部，另一端穿過多個傳動輪7固定在分動箱15下端，并與分動箱形成一個環(huán)形的封閉傳動鏈；所述雙向攪拌動力箱為上置式動力箱時，如圖1，旋轉(zhuǎn)電機(jī)14設(shè)置在分動箱15的上方，并通過變速箱和傳動軸與分動箱15的動力輸入端連接；所述雙向攪拌動力箱為下置式動力箱時，如圖2，旋轉(zhuǎn)電機(jī)14設(shè)置在機(jī)架的底座上，通過變速箱和傳動軸與轉(zhuǎn)盤18的動力輸入端連接，轉(zhuǎn)盤18固定在機(jī)架I的底座上，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)盤18上的扭矩孔與外鉆桿10套接。所述雙向攪拌動力箱有兩個時，如圖3，分別為設(shè)置在鉆桿上端的內(nèi)鉆桿動力箱16和設(shè)置在機(jī)架底座上的外鉆桿動力箱17，均包括電機(jī)、變速箱和傳動軸；內(nèi)鉆桿動力箱16電機(jī)的動力輸出端通過變速箱和傳動軸與內(nèi)鉆桿9的控制端連接；外鉆桿動力箱17電機(jī)的動力輸出端通過變速箱和傳動軸與轉(zhuǎn)盤18的動力輸入端連接，轉(zhuǎn)盤18固定在機(jī)架I的底座上，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)盤18上的扭矩孔與外鉆桿10套接；所述升降傳動機(jī)構(gòu)的傳動鏈6的一端固定在內(nèi)鉆桿動力箱16上端，另一端穿過多個傳動輪7固定在內(nèi)鉆桿動力箱16下端，并與內(nèi)鉆桿動力箱16形成一個環(huán)形的封閉傳動鏈。所述轉(zhuǎn)盤18，上的扭矩孔可以是橢圓形、方形、不規(guī)則多邊形或規(guī)則多邊形，均與外鉆桿10的外形相匹配，形成扭矩力，當(dāng)內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)動力為一個時，轉(zhuǎn)盤18與外鉆桿10之間形成扭矩力通過外鉆桿傳給分動箱15，然后通過分動箱將扭矩力轉(zhuǎn)換成內(nèi)、外鉆桿的動力分別控制內(nèi)外鉆桿轉(zhuǎn)動；當(dāng)內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)動力為兩個時，轉(zhuǎn)盤18與外鉆桿10之間形成的扭矩力直接傳給外鉆桿10，帶動外鉆桿10轉(zhuǎn)動。圖5中，所述分動箱15內(nèi)設(shè)三個相互90°的錐形弧齒輪20傳動機(jī)構(gòu)，通過內(nèi)芯軸21通過內(nèi)鉆桿法蘭23、外鉆桿法蘭24與內(nèi)鉆桿9連接，外芯軸22通過固定法蘭8和筒形 活動法蘭19與外鉆桿10連接。本發(fā)明在使用過程中，可以根據(jù)設(shè)計要求先將攪拌槳葉的活動葉片12展開下沉到設(shè)計變徑的深度攪拌形成大樁體，然后通過改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來縮小攪拌槳葉的長度，使樁體的直徑變小，然后再次改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向使增長攪拌槳葉的長度，不斷重復(fù)形成變徑狀體直到下沉的設(shè)計深度，然后直接將其提升或是按照下沉過程中形成的樁體反向攪拌對使下沉形成的變徑樁體實(shí)現(xiàn)加固，整個變徑過程如圖7 ;也可以先將攪拌槳葉的活動葉片縮小下沉到設(shè)計深度，然后根據(jù)設(shè)計變徑的要求，通過改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來加長攪拌葉片的長度，使樁體的直徑變大，可一次或多次改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向形成變徑樁體，整個變徑過程如圖8、圖9 ;也可以在提升和下降過程中均不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的攪拌方向，形成上下直徑相等的等徑樁體，整個實(shí)施過程如圖10。實(shí)施例實(shí)施例為某一工地施工段，現(xiàn)在使用試驗(yàn)用濕噴樁三根，樁長為12米，摻灰比14%，樁徑500mm，變徑擴(kuò)大直徑為1000mm，其中一號樁變徑截面分別分布在3米處深度2米和8米處深度I米，二號樁的變徑截面分別分布在O米處深度3米和8米處2米，三號樁整根樁都不變徑。其中，一號樁實(shí)施過程如下a.將需要施工的場地平整；b.將雙向變徑攪拌樁機(jī)運(yùn)輸?shù)绞┕龅刂幸惶枠兜臉段欢ㄎ徊χ校籧.同時啟動雙向變徑攪拌樁機(jī)的雙向攪拌旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)，使樁機(jī)的內(nèi)外鉆桿沿塔架下降并旋轉(zhuǎn)，開始攪拌下沉，在整個下沉過程中升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，此時雙向攪拌葉片是收縮的狀態(tài)，邊攪拌切削下鉆邊噴漿液，樁徑500mm ；d.繼續(xù)攪拌下沉到12米的深度后，改變升降電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，開始提升，在提升過程中升降電機(jī)的方向保持不變，提升攪拌到9米的深度改變樁機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向相反)，通過原位土層的阻力使每個攪拌槳葉的活動葉片伸開，形成了擴(kuò)大型葉片，此時加大噴漿量形成此段擴(kuò)大的樁型，樁徑為IOOOmm ；f.當(dāng)提升攪拌到8米深度時，再次改變雙向變徑樁機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向一致)，此時每個攪拌葉片的活動葉片又可以通過所在土層的阻力成收縮狀態(tài)，樁型縮小到原始直徑，此時減小噴漿量使其回到原始噴漿量；g.繼續(xù)提升攪拌到5米的深度再次改變樁機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向相反)，通過所在土層的阻力使每個攪拌葉片的活動葉片再次擴(kuò)展，形成了與步驟d中的樁型直徑相等的擴(kuò)大樁型，同時加大噴漿量；h.當(dāng)提升攪拌到達(dá)3米深度時，再改變雙向變徑樁機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向一致)，此時每個攪拌葉片的活動葉片又可以通過所在地層的阻力縮短，攪拌形成與原始樁型直徑相等的縮小樁型，此時噴漿量恢復(fù)到啟動時噴漿量；i.繼續(xù)提升到地表，關(guān)閉泥漿泵，鉆具離開地表，整機(jī)移位到二號樁位。二號根樁實(shí)施過程如下
a.將二號樁的地面整平；b.將雙向變徑攪拌樁機(jī)與二號樁位對中；c.同時啟動雙向變徑攪拌樁機(jī)的雙向攪拌旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)，使樁機(jī)的內(nèi)外鉆桿沿塔架下降并旋轉(zhuǎn)，開始攪拌下沉，在整個下沉過程中升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，此時雙向攪拌葉片的活動葉片為伸開狀態(tài)，邊攪拌切削下鉆邊噴漿液，樁徑IOOOmm ；D.攪拌下沉到達(dá)3米深度后改變樁機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向相反)，通過原位土層的阻力使每個攪拌葉片的活動葉片收縮，形成了收縮的樁型，此時減小噴漿量形成此段縮小的樁型，樁徑為500mm ；f.繼續(xù)攪拌下沉到達(dá)8米深度時，再改變雙向變徑樁機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向一致)，此時雙向攪拌葉片的活動葉片又可以通過所在地層的阻力伸開，擴(kuò)大葉片繼續(xù)攪拌形成與原始樁形直徑相等的擴(kuò)大樁型，此時加大噴漿量，使噴漿量恢復(fù)到原始噴漿量；g.繼續(xù)攪拌下沉到達(dá)9米深度后，再此改變樁機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向(與啟動時的旋轉(zhuǎn)方向相反)，此時雙向攪拌葉片的活動葉片又可以通過所在地層的阻力縮小，與步驟d中狀態(tài)一樣，縮小槳葉繼續(xù)攪拌下沉形成了樁徑為500mm的縮小樁型，此過程中減小噴漿量；h.繼續(xù)攪拌下沉到達(dá)12米深度后便改變升降電機(jī)的方向開始提升，提升過程中可以保持?jǐn)嚢铇~狀態(tài)，直到地表；也可以根據(jù)下沉所形成的樁型反向重復(fù)上述步驟，加固下沉?xí)r所形成的變徑樁體；i.當(dāng)攪拌機(jī)提升到地表時，關(guān)閉泥漿泵，鉆具離開地表，整機(jī)移位到三號樁位。三號樁實(shí)施過程如下a.將三號樁的施工場地平整；b.將雙向變徑攪拌樁機(jī)與三號樁位定位并對中；c.同時啟動雙向變徑攪拌樁機(jī)的雙向攪拌旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)，使樁機(jī)的內(nèi)外鉆桿沿塔架下降并旋轉(zhuǎn)，開始攪拌下沉，在整個下沉過程中升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，此時雙向攪拌葉片是收縮的狀態(tài)，邊攪拌切削下鉆邊噴漿液；樁徑500mm.d.繼續(xù)攪拌下沉到12米的深度；e.到達(dá)12米深度后改變升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，使攪拌機(jī)開始提升，在提升過程中保持旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向直到地表，完成整根樁體。經(jīng)過通過上述方法形成的變徑樁體，均能與土有機(jī)的結(jié)合在一起，并使每個較強(qiáng)原始地基層面都成為較軟地基一個承臺，確保其協(xié)調(diào)變形，并增加復(fù)合地基的強(qiáng)度，既節(jié)約了工程造價又使原始地基的自身強(qiáng)度得到了充分利用；而且由于變徑增加了樁與原位土的 摩擦力，減小了復(fù)合地基的沉降，提高了整樁的質(zhì)量，達(dá)到節(jié)省水泥漿擴(kuò)大樁間距節(jié)省工程造價的目的。
權(quán)利要求
1.一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，包括機(jī)架(I)、設(shè)置在機(jī)架上的一個或兩個雙向攪拌動力箱、同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭(3)，在芯管入口處設(shè)有水泥漿接頭，在雙向鉆頭(3)上設(shè)有多個雙向攪拌槳葉，其特征在于所述攪拌樁機(jī)還包括一個升降電機(jī)(2)和一套升降傳動系統(tǒng)，所述升降傳動系統(tǒng)由變速箱(4)、蝸輪蝸桿箱(5)和升降傳動機(jī)構(gòu)組成，升降電機(jī)(2)的動力輸出端通過變速箱(4)與蝸輪蝸桿箱(5)連接，蝸輪蝸桿箱(5)的動力輸出端與升降傳動機(jī)構(gòu)中的動力輸入端連接，升降傳動機(jī)構(gòu)的動力輸出端與內(nèi)、外鉆桿(9、10)的升降控制端連接；所述每個攪拌槳葉均由固定葉片(11)與活動葉片(12)通過鉸鏈(13)連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，其特征是所述升降傳動機(jī)構(gòu)由多個傳動輪(7)和傳動鏈(6)組成，多個傳動輪分散設(shè)置在機(jī)架的塔架頂部和下部，其中主動輪設(shè)置在塔架下部，并與蝸輪蝸桿箱(5)的動力輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，其特征是每對攪拌槳葉活動葉片(12)收縮和伸開的方向一致，同為順時針或同為逆時針。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，其特征是在機(jī)架上設(shè)有一套或多套由同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭(3)組成的攪拌機(jī)構(gòu)，多套攪拌機(jī)構(gòu)的升降控制端分別與升降傳動機(jī)構(gòu)的動力輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，其特征是所述雙向攪拌動力箱為一個時，為上置式或下置式，包括一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)(14)、一套傳動系統(tǒng)和分動箱(15)，分動箱(15)設(shè)置在內(nèi)、外鉆桿(9、10)上端，并通過傳動系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)(14)的動力輸出端連接，所述升降傳動機(jī)構(gòu)的傳動鏈(6)的一端固定分動箱(15)上部，另一端穿過多個傳動輪(7)固定在分動箱(15)下端，并與分動箱形成一個環(huán)形的封閉傳動鏈；所述雙向攪拌動力箱為上置式動力箱時，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(14)設(shè)置在分動箱(15)的上方，并通過變速箱和傳動軸與分動箱(15)的動力輸入端連接；所述雙向攪拌動力箱為下置式動力箱時，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(14)設(shè)置在機(jī)架的底座上，通過變速箱和傳動軸與轉(zhuǎn)盤(18)的動力輸入端連接，轉(zhuǎn)盤(18)固定在機(jī)架(I)的底座上，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)盤(18)上的扭矩孔與外鉆桿(10)套接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，其特征是所述雙向攪拌動力箱有兩個時，分別為設(shè)置在鉆桿上端的內(nèi)鉆桿動力箱(16)和設(shè)置在機(jī)架底座上的外鉆桿動力箱(17),均包括電機(jī)、變速箱和傳動軸；內(nèi)鉆桿動力箱(16)電機(jī)的動力輸出端通過變速箱和傳動軸與內(nèi)鉆桿(9)的控制端連接；外鉆桿動力箱(17)電機(jī)的動力輸出端通過變速箱和傳動軸與轉(zhuǎn)盤(18)的動力輸入端連接，轉(zhuǎn)盤(18)固定在機(jī)架(I)的底座上，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)盤(18)上的扭矩孔與外鉆桿(10)套接；所述升降傳動機(jī)構(gòu)的傳動鏈(6)的一端固定在內(nèi)鉆桿動力箱(16)上端,另一端穿過多個傳動輪(7)固定在內(nèi)鉆桿動力箱(16)下端,并與內(nèi)鉆桿動力箱(16)形成一個環(huán)形的封閉傳動鏈。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，其特征是所述分動箱(15)內(nèi)設(shè)三個相互90°的錐形弧齒輪(20)傳動機(jī)構(gòu)，通過內(nèi)芯軸(21)通過內(nèi)鉆桿法蘭(23)、外鉆桿法蘭(24)與內(nèi)鉆桿(9)連接，外芯軸(22)通過固定法蘭(8)和筒形活動法蘭(19)與外鉆桿(10)連接。
8.一種利用權(quán)利要求I中所述的雙向變徑攪拌裝機(jī)成樁的施工方法，具體步驟如下 (I)將需要施工的場地平整；(2)將權(quán)利要求I中所述的雙向變徑攪拌樁機(jī)運(yùn)輸?shù)绞┕龅匕粗付段欢ㄎ徊χ校? (3)同時啟動雙向變徑攪拌樁機(jī)的雙向攪拌旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)，使樁機(jī)的內(nèi)外鉆桿沿塔架下降并旋轉(zhuǎn)，開始攪拌下沉，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，在攪拌下沉的過程中，升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，根據(jù)設(shè)計要求，不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌下沉到設(shè)計深度，或一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌下沉到設(shè)計深度，或多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌下沉到設(shè)計深度； (4)到達(dá)設(shè)計深度后反向轉(zhuǎn)動升降電機(jī)開始實(shí)現(xiàn)攪拌機(jī)的提升，在提升過程中，升降電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向保持不變，根據(jù)設(shè)計要求，不改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌提升到地表，或一次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌提升到地表，或多次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向攪拌提升到地表； (5)待攪拌機(jī)提升到地表后，關(guān)閉泥漿泵，鉆具離開地表，整機(jī)移位到下一根樁的指定樁位，重復(fù)以上的每步操作，完成下一根直徑相同的樁或變徑樁體； 其中，在步驟(3)和步驟(4)中，每次改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向時，攪拌槳葉的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，每個攪拌槳葉的活動葉片在原位土層的阻力下伸開或收縮，形成活動葉片伸開的加長型槳葉或活動葉片收縮的縮短型槳葉，以使得在設(shè)計變徑的位置形成擴(kuò)大或縮小的變徑樁體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙向變徑攪拌裝機(jī)成樁的施工方法，其特征在于可以在同一機(jī)架上設(shè)一套或多套由同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭組成的攪拌機(jī)構(gòu)，并通過同一個升降電機(jī)同時控制一套或多套攪拌機(jī)構(gòu)下沉和提升，可一次形成多根變徑或者不變徑的樁型。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙向變徑攪拌裝機(jī)成樁的施工方法，其特征在于根據(jù)設(shè)計要求，可以在步驟(3)和步驟(4)的中加噴空氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙向變徑攪拌樁機(jī)及其施工方法。所述一種雙向變徑攪拌樁機(jī)，包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的一個或兩個雙向攪拌動力箱、同軸套裝在一起的內(nèi)外鉆桿及芯管和與內(nèi)外鉆桿連接的雙向攪拌鉆頭，在芯管上設(shè)有水泥漿接頭，在雙向鉆頭上設(shè)有多個雙向攪拌槳葉，其特征在于所述攪拌樁機(jī)還包括一個升降電機(jī)和一套升降傳動系統(tǒng)，且每個攪拌槳葉均由固定葉片與活動葉片通過鉸鏈連接而成。本發(fā)明通過雙向攪拌動力箱和升降電機(jī)分別對攪拌機(jī)的雙向旋轉(zhuǎn)和提升下降提供動力，根據(jù)設(shè)計要求不改變或任意改變雙向攪拌電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，使攪拌葉片伸縮來改變攪拌樁的樁徑，形成不變徑或變徑樁形。不僅能節(jié)省工程造價、提高加固效果，有很好的適用性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號E02D5/46GK102808408SQ20121018971
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者彭文 申請人:彭文