[发明专利]全方位旋切拌合(ARM)桩施工装置及施工方法

说明书

本发明涉及一种全方位旋切拌合(ARM)桩施工装置和施工方法，通过该装置和方法能够使得土体得到充分搅拌，使水泥与土能得到快速而且充分的拌合，从而提高水泥搅拌桩桩身质量。该施工装置除包括常规搅拌钻进装置及喷浆装置外，增加了气动马达和气动旋搅叶片，通过该旋搅叶片的转动使得土体与浆液充分搅拌，以提高施工质量。

技术领域

本发明涉及一种全方位旋切拌合桩(ARM)施工装置及施工方法。

背景技术

水泥土搅拌桩因其施工便利，成本低，越来越受到施工领域的广泛应用。目前，存在两种普遍的施工方法，第一种是在一字搅拌钻机等钻孔设备工作过程中，将水泥浆液喷射到土体中随动搅拌均匀，待水泥浆液固化后形成水泥土搅拌桩；另一种是将桩位处的原状土取出，在搅拌设备中与水泥浆液进行混合，然后通过泵等设备将混合后的水泥土灌注进入桩孔，形成水泥土桩。以上的两种方法各有利弊，但是都不能达到快速的、高质量的形成水泥土搅拌桩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全方位旋切拌合桩施工装置和施工方法，全方位旋切拌合简称ARM，通过本发明的施工装置和方法能够使得土体得到充分搅拌，使水泥与土能得到快速而且充分的拌合，从而提高水泥搅拌桩桩身质量。

该施工装置包括搅拌钻头，搅拌钻头端部为锥形钻尖，钻尖上部一定距离两侧各设有一字搅拌叶片，位于一字搅拌叶片上部一定距离，从搅拌钻头水平伸出相对的一对或多对气动旋搅叶片，该气动旋搅叶片通过气动马达转轴与设置在搅拌钻头中空内部的气动马达连接；搅拌钻头顶部设有法兰盘用于与钻杆驱动装置连接，搅拌钻头中空部分内设有注浆管和气管，气管与气动马达连接用于驱动该气动马达。

气动马达横卧在搅拌钻头内部空间内，气管从气动马达圆周侧开口伸入并与气动马达的转轴错开。气管进入气动马达后，驱动气动马达两侧的转轴转动，马达转轴带动旋搅叶片旋转，旋搅叶片与转轴之间可以设计成一定的角度，其形状可以是直的，也可以是弯的，其数量可以是1对，也可以是多对，或者单个错开分布。

气动马达转轴上的旋搅刀片位于钻头的一字搅拌叶片的最远端与钻杆所形成的区域范围内，旋搅刀片的数量和形状可根据具体要求来确定。

为了充分利用气管中的气流，可选择的设计有与气动马达外壳形成一体并套装在两侧的气动马达转轴外侧并伸出钻杆的转轴套管，气管中的气流带动气动马达叶片旋转，从而依次带动气动马达转轴旋转、气动旋搅叶片旋转后，气流通过上述套管和转轴之间的间隙喷向土体，对土体起到搅拌作用。

该施工方法包括下述步骤：

(1)将全方位旋切拌合(ARM)桩施工装置的钻头放在地基中的桩位处，启动施工装置钻进至设计桩底深度，在此过程中，气动旋搅叶片的转动以及驱使气动马达的气体进入土体，均有助于钻头对土体搅拌；

(2)喷浆并提升钻杆，在一字搅拌叶片和气动旋搅叶片的作用下使水泥浆液与土充分拌合均匀，钻头提到设计桩顶高度并停止喷浆；

(3)再次钻进、拌合到设计桩底深度；

(4)重复第(2)步的内容：喷浆、搅拌(拌合)、提升钻杆，将钻头提到设计桩顶高度并停止喷浆后完成桩的施工。

本发明的施工装置结构简单可靠，设计合理，气动旋搅叶片能够辅助钻杆和叶片对土体进行拌合，也可以单独作用，在钻杆停止的情况下，对施工困难部位进行持续的搅拌。利用该装置进行搅拌桩施工时，通常上下往返两次，并且单程喷浆，这样能够合理控制浆液的用量达到环保和节约，也可根据土质和设计要求，在施工工艺上，可以进行两搅一喷，或者是四搅两喷等不同的施工工艺。

附图说明

图1全方位旋切拌合(ARM)桩施工过程图；

图2全方位旋切拌合(ARM)桩施工装置正视图(旋搅叶片为直形)；