低净空软基处理施工装置的制作方法

本技术属于建筑施工领域，特别涉及一种软基处理的低净空软基处理施工装置。

背景技术：

1、水泥土搅拌桩，作为软地地基加固方式之一，适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土、含水量较高的粘性土等地基。地基最大加固深度可达30m。

2、水泥土搅拌桩形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，施工工艺简单、成本低。

3、这种施工方法在施工过程中无振动、无噪声、无地面隆起，不排污、不污染环境，对相邻建筑物不产生有害影响，具有较好的综合经济效益和社会效益。

4、传统水泥土搅拌桩施工机械的桩架较高，在一些特殊条件下，其应用存在一定的限制：

5、1、临近既有铁路线区域，由于铁路相关管理办法的规定，在既有铁路线附近一定距离范围内施工，对施工机械的高度有限制；

6、2、在高压线附近区域，高压线路上的电压较高，其辐射有一定的距离，为保证施工安全距离，对施工机械的高度也有一定限制；

7、3、隧道、桥涵区域，由于隧道、桥涵净空高度的限制，对在其空间范围中施工的机械高度也有限制。

8、另外，传统水泥土搅拌桩钻头的搅拌装置为十字交叉的两道一字搅拌齿，其钻杆的转数较低，当遇到粘性较强的土质时，存在粘土沾黏搅拌齿和钻杆的现象，造成搅拌齿不能有效切割土体，使得浆(固化剂)、土不能充分拌合，甚至土壤未能破碎充填水泥浆(固化剂)现象，现场表现为钻取芯样中水泥(固化剂)含量很少，形成的水泥搅拌桩不成桩，搅拌效果差，其桩身强度达不到设计要求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种低净空软基处理施工装置，通过本施工装置进行施工，使得水泥土搅拌桩工艺可以限高特殊环境条件下得以实施，并在改进后钻头的切削、搅拌作用下，软土地基与固化剂能够得到快速而且充分搅拌，提高水泥土搅拌桩身强度和质量。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种低净空软基处理施工装置，其特征在于：包括桩机主塔、钻杆和钻头；所述桩机主塔上固定用于夹装钻杆的抱紧装置，所述钻头与钻杆连接，钻头包括外壳、芯杆、注浆(气)管、固定翼、反力翼、旋切刀轴和搅拌叶片，所述外壳内安装固定翼，固定翼的下端设有反力翼，反力翼向固定翼两侧对称伸出，固定翼上套装锥形齿轮，所述外壳壁上安装多组旋切刀轴，每组旋切刀轴相对设置，相邻旋切刀轴处于不同平面，且相互错开，旋切刀轴上设有旋切刀片，所述旋切刀轴位于外壳内的一端为锥形齿轮，与固定翼外套装的锥形齿轮相互啮合，所述芯杆自上而下贯穿外壳和固定翼，并通过轴承与固定翼连接，芯杆内安装注浆(气)管，所述外壳的上端与芯杆固定连接，外壳的下端与固定翼通过轴承连接，所述芯杆的底部设有钻尖，距钻尖近端的芯杆上连接搅拌叶片，所述芯杆的下端设有注浆(气)出口，位于钻尖和搅拌叶片之间的芯杆上，注浆(气)管与注浆(气)出口连接。

3、还包括机械平台，所述机械平台与桩机主塔相互铰接。

4、还包括钻杆仓，所述钻杆仓安装在机械平台上，钻杆仓的两侧设有链条，链条与齿轮啮合，齿轮与电机连接，两侧的链条上相对连接托板，若干根钻杆放置在托板上。

5、所述机械平台上安装用于抓取钻杆的机械臂，机械臂上安装液压装置。

6、所述反力翼横向长度大于钻头直径。

7、所述搅拌叶片为三翼搅拌叶片，或十字形搅拌叶片，或一字形搅拌叶片，或锯齿状搅拌叶片。

8、所述三翼搅拌叶片的延长线与水平面形成夹角。

9、所述固定翼和旋切刀轴上的锥形齿轮的数比可变。

10、所述机械平台的下方安装行走装置。

11、所述抱紧装置包括油缸和导正装置，相对设置的油缸相对面设置导正装置，两个油缸的活塞分别穿过导正装置，其端面为用于夹持钻杆的夹持面。

12、本实用新型的有益效果是：

13、1、施工装置净空高度较低，可在既有铁路线、高压线、隧道、桥涵等有限高要求等条件下施工。

14、2、低净空软基处理搅拌装置通过调整固定翼上锥形齿轮与旋切刀轴上锥形齿轮的数比，对旋切刀轴起到增速、减速调整作用，根据不同土质选择相应的转速进行搅拌施工，克服了传统搅拌桩转速低、只能通过改变搅喷次数适应地层的缺点，低净空软基处理搅拌装置可有效、高速地搅拌均匀水泥土，克服了粘土沾黏搅拌齿、钻杆等现象，旋切刀轴上的旋切叶片能有效切割土体，大大提高了针对不同地层的工艺适应性，从而保证成桩质量，满足设计要求。

15、3、机械臂自动装、卸钻杆，提高施工效率及装卸操作准确度；固定翼与芯杆通过轴承单动连接，搅拌钻头中的芯杆通过锥形齿轮与带有锥形齿轮的水平旋切刀轴相互啮合，从而带动旋切刀轴上的旋切叶片做竖直方向转动，与搅拌钻头上搅拌叶片的水平搅拌共同作用，实现立体交叉的搅拌功能，再加上芯杆中安装气管向搅拌土体中泵入高压气体，在搅拌土体中起到气爆作用，形成立体交叉拌和，使得土体与固化剂(水泥等)拌和更加均匀，从而提高了对于复杂地层的适应性，进一步增强对软基土体的搅拌作用，提高拌和效率，有利于提高桩身强度和完整性，大幅提升成桩质量；与相同工况下常用的高压旋喷工艺相比较，固化剂(水泥等)的掺量小，施工费用低，可显著降低工程成本。

16、4、低净空软基处理搅拌装置的固定翼与旋切刀轴之间通过锥形齿轮啮合，机械连接方式保证了搅拌功能的高效能、可靠度。

17、5、反力翼的外径比钻头直径大，其伸入到桩侧的土体中，反力翼与钻头外壳通过轴承单动连接，在桩侧土体的限制作用下反力翼不转动，为钻头上的旋切刀轴提供反力，在钻头旋转带动及锥形齿轮作用下，使旋切刀轴转动，从而带动旋切刀片作垂直向转动，

18、6、土反力旋切钻头改变了传统低净空设备需要换芯杆的繁琐操作。

技术特征：

1.一种低净空软基处理施工装置，其特征在于：包括桩机主塔、钻杆和钻头；所述桩机主塔上固定用于夹装钻杆的抱紧装置，所述钻头与钻杆连接，钻头包括外壳、芯杆、注浆/气管、固定翼、反力翼、旋切刀轴和搅拌叶片，所述外壳内安装固定翼，固定翼的下端设有反力翼，反力翼向固定翼两侧对称伸出，固定翼上套装锥形齿轮，所述外壳壁上安装多组旋切刀轴，每组旋切刀轴相对设置，相邻旋切刀轴处于不同平面，且相互错开，旋切刀轴上设有旋切刀片，所述旋切刀轴位于外壳内的一端为锥形齿轮，与固定翼外套装的锥形齿轮相互啮合，所述芯杆自上而下贯穿外壳和固定翼，并通过轴承与固定翼连接，芯杆内安装注浆/气管，所述外壳的上端与芯杆固定连接，外壳的下端与固定翼通过轴承连接，所述芯杆的底部设有钻尖，距钻尖近端的芯杆上连接搅拌叶片，所述芯杆的下端设有注浆/气出口，位于钻尖和搅拌叶片之间的芯杆上，注浆/气管与注浆/气出口连接。

2.根据权利要求1所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：还包括机械平台，所述机械平台与桩机主塔相互铰接。

3.根据权利要求2所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：还包括钻杆仓，所述钻杆仓安装在机械平台上，钻杆仓的两侧设有链条，链条与齿轮啮合，齿轮与电机连接，两侧的链条上相对连接托板，若干根钻杆放置在托板上。

4.根据权利要求3所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述机械平台上安装用于抓取钻杆的机械臂，机械臂上安装液压装置。

5.根据权利要求1所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述反力翼横向长度大于钻头直径。

6.根据权利要求1所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述搅拌叶片为三翼搅拌叶片，或十字形搅拌叶片，或一字形搅拌叶片，或锯齿状搅拌叶片。

7.根据权利要求6所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述三翼搅拌叶片的延长线与水平面形成夹角。

8.根据权利要求1所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述固定翼和旋切刀轴上的锥形齿轮的数比可变。

9.根据权利要求2所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述机械平台的下方安装行走装置。

10.根据权利要求1所述低净空软基处理施工装置，其特征在于：所述抱紧装置包括油缸和导正装置，相对设置的油缸相对面设置导正装置，两个油缸的活塞分别穿过导正装置，其端面为用于夹持钻杆的夹持面。

技术总结一种低净空软基处理施工装置，属软基处理领域，它的钻杆在抱紧装置处安装、拆卸，与钻杆连接的钻头内安装设有反力翼的固定翼，固定翼与旋切刀轴锥形齿轮啮合，芯杆通过轴承与固定翼连接，芯杆内安装注浆(气)管，外壳两端分别与芯杆和固定翼连接，钻头底部芯杆上连接搅拌叶片。本技术的优点：净空高度较低，可在限高条件下施工；机械臂自动装卸钻杆，固定翼与钻头通过轴承单动连接，在反力翼作用下旋切叶片与三翼搅拌叶片立体交叉搅拌，气管向搅拌土体中进行气爆，使得土体与固化剂拌和更加均匀，提高对复杂地层的适应性，有利于提高桩身强度和完整性，大幅提升成桩质量；固化剂的掺量小，施工费用低，显著降低工程成本。技术研发人员：白鸿国,王景瑞,张凤维,孙宏伟,户书辉,孔繁越,王洪昌,张培龙受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司技术研发日：20230925技术公布日：2024/5/27