[发明专利]动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工装置及方法

说明书

本发明公开了动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工装置，包括搅拌机钻头和触探探头，还公开了动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工方法，将触探探头固定于深层搅拌机钻头底部，在下沉过程中量测到比贯入阻力，并将比贯入阻力实时传回地面微机系统，根据不同的地质条件自动调节喷浆量和钻进速度，水泥浆作为固化剂，利用固化剂和软土发生一系列的物理、化学反应，使软土硬结，从而提高地基强度。本发明可自动识别土层性质，判定土壤类别，并自动调整施工参数；将传统搅拌桩工艺与微机系统相结合，提升对软弱体层的识别精准度，进一步提高地基强度；简化搅拌桩施工步骤，提升传统工艺施工速度，缩短工期，加快施工进度。

技术领域

本发明涉及水利工程、岩土工程、环境工程等领域，具体涉及动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工装置，还涉及动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工方法，适用但不限于深厚淤泥土层局部分布的地基加固及防渗处理工程，譬如加强泵站基础承载力、堤基防渗工程等。尤其适用于湖北、湖南、浙江等富含棱镜体软土地层的搅拌桩施工。

背景技术

深层搅拌法，是利用深层搅拌机械将水泥浆等材料与土体强制搅拌，从而在土体内产生物理-化学反应，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的增强体，和原土体构成复合地基、防渗墙或挡墙的施工方法。深层搅拌法相对于地表浅层搅拌，采取钻孔进行孔内深层搅拌而得名。中国于20世纪70年代由原冶金部建筑研究总院和交通部水利规划设计院开始引进、研究深层搅拌施工技术。水利工程中的应用始于1995年，最初主要是闸基、泵站地基采用深层搅拌桩构成复合地基。大量用作堤防特别是堤基防渗加固则是1999年以来开展的。深层搅拌法适用于黏性土、粉土、砂土，以及黄土、淤泥质土、淤泥、素填土等土层，施工时要求场地内地下无大石块、树根、地下管线等。空中障碍物如高压电线，其净空距地面应满足安全要求。

在施工过程中软弱地基承载力不足的处理方法一般采用混凝土灌注桩施工方法，混凝土灌注桩的缺点是钻孔过程中需泥浆护壁，制作泥浆工序复杂，混凝土在水中灌注，因此质量难以控制，且施工成本较高。与混凝土灌注桩技术相比，深层搅拌桩施工简便、质量易控制、综合成本低、施工速度快，具有更为广泛的应用前景。

传统深层搅拌桩施工工法只能利用设计提供的地勘资料，无法实时快速准确的判断地质条件，从而无法及时调节喷浆量，只能采取较保守的施工工艺及参数，造成施工成本增加。一种动态调整喷浆量、提升和下沉速度的搅拌桩施工方法，此方法能实时判别地质类型并传输至地面微机控制系统，根据地质类型判定结果自动调节喷浆量及钻进/提升速度，在保证质量的情况下达到了节省成本的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工装置，还提供动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工装置。该方法核心点是将触探探头固定于深层搅拌机钻头底部(如图1所示)，深层搅拌机钻头在下钻过程中带动触探探头下沉，触探探头压入时受到的阻力大小与土层的软硬程度成比例，在下沉过程中量测到比贯入阻力，并将数据实时传回地面的微机系统(如：DY-2000型多用数字测试仪)，地面的微机控制系统自动获取比贯入阻力并如表1所示判别地层类型，并根据不同的地质条件自动调节喷浆量和钻进速度，通过深层搅拌机械在地基深部将软土和水泥固化剂强制拌和，利用固化剂和软土发生一系列的物理、化学反应，使软土硬结，从而提高地基强度。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

动态调整喷浆、提升和下沉速度的搅拌桩施工装置，包括深层搅拌机钻头，还包括触探探头，

深层搅拌机钻头包括中心管，中心管上部与钻机主轴连接，中心管管壁处设置有多个叶片，各个叶片交错排布，中心管与叶片内部均为中空且相互连通，水泥浆注于中心管内部，中心管与注浆管连接，注浆管通过送浆阀门与注浆泵连接，出浆孔设置在中心管底部管壁或叶片端部，

触探探头设置在中心管的底端，触探探头测得比贯入阻力并通过线缆将比贯入阻力实时传回至微机系统。