[發明專利]一種無擾動的碳化樁成樁設備及其施工方法

有效

• 申請號: 201510491206.3
• 申請日: 2015-08-11
• 公開（公告）號: CN105113497B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 馬林;李文秀;張軍;劉海;趙建斌
• 申請（專利權）人: 山西省交通科學研究院;山西交科公路勘察設計院
• 主分類號: E02D5/46
• 分類號: E02D5/46
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 余曉雪,王敏鋒

1.一種無擾動的碳化樁成樁設備，其特征在于：所述無擾動的碳化樁成樁設備包括樁機架、固化劑供給裝置、泡沫供給裝置以及設置在樁機架上的可升降式攪拌裝置；所述可升降式攪拌裝置包括成樁護套、外攪拌軸、內攪拌軸、外部旋轉葉片以及內部旋轉葉片；所述內攪拌軸的長度大于外攪拌軸的長度；所述外攪拌軸套裝在內攪拌軸的外部并與內攪拌軸之間設置有空腔；所述外攪拌軸置于成樁護套內部；所述外部旋轉葉片設置在外攪拌軸的底端部且處于外攪拌軸的外壁上；所述內部旋轉葉片設置在內攪拌軸底端部且置于內攪拌軸外壁上；所述外部旋轉葉片的高度高于內部旋轉葉片的高度；所述固化劑供給裝置產生固化劑并將固化劑輸送至外攪拌軸與內攪拌軸之間所形成的空腔中；所述泡沫供給裝置產生泡沫并將泡沫輸送至外攪拌軸與內攪拌軸之間所形成的空腔中；

所述成樁護套包括自外而內依次套裝在一起的套筒、高強度水膜以及高強度土工格柵；所述外攪拌軸置于高強度土工格柵內部；

所述套筒的底部設置有鋼靴；

所述外攪拌軸和內攪拌軸的轉速均為40r/min，外部旋轉葉片的直徑為300mm，內部旋轉葉片的直徑為200mm；所述可升降式攪拌裝置的提升速度不大于0.5m/min；

所述固化劑供給裝置包括空氣壓縮機、干燥器、控壓閥、固化劑儲藏罐以及固化劑流量控制閥；所述空氣壓縮機依次通過干燥器、控壓閥、固化劑儲藏罐以及固化劑流量控制閥與外攪拌軸和內攪拌軸之間所形成的空腔相貫通；所述固化劑儲藏罐中含有氧化鎂以及氧化鈣的混合物；

所述泡沫供給裝置包括控制閥、發泡裝置、流量控制閥以及二氧化碳高壓罐；所述二氧化碳高壓罐依次通過流量控制閥、發泡裝置以及控制閥與外攪拌軸和內攪拌軸之間所形成的空腔相貫通；所述發泡裝置中含有發泡劑；所述發泡劑是陰離子表面活性劑與蒸餾水的混合液。

2.根據權利要求1所述的無擾動的碳化樁成樁設備，其特征在于：所述高強度水膜的內部水壓力不低于200 kN/m²；所述高強度土工格柵在伸長率為0.5%時抗拉強度不低于160kN/m²。

3.一種基于如權利要求1或2所述的無擾動的碳化樁成樁設備的無擾動的碳化樁施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

1）對預加固地基進行整平處理；

2）確定樁基的深度，并確定樁基的孔位以及樁間距；

3）將干燥的固化劑裝入固化劑儲藏罐中，并通過干燥器進行氣體干燥，同時將發泡劑裝入發泡裝置中進行二氧化碳氣體發泡；所述固化劑是氧化鎂以及氧化鈣按常規體積比混合后得到的混合物；所述發泡劑是陰離子表面活性劑與蒸餾水的混合液；所述陰離子表面活性劑與蒸餾水的體積比為1：45；

4）將可升降式攪拌裝置移動到預設樁位處，啟動可升降式攪拌裝置于下降狀態，當內部旋轉葉片入土深度為20m時停止貫入；

5）通過高壓設備往高強度水膜中注入水，擰緊高強度水膜的封口并做密封處理；將套筒、高強度水膜以及高強度土工格柵組合形成組合構件，借助外力將帶有鋼靴的組合構件整體壓入土體中至步驟2）所確定的樁基的深度；

6）啟動可升降式攪拌裝置于上升狀態，開啟控制閥、控壓閥以及固化劑流量控制閥，根據預設固化劑摻量、外部旋轉葉片的半徑、內部旋轉葉片的半徑、外攪拌軸的轉動速度、內攪拌軸的轉動速度以及可升降式攪拌裝置的上升速度調節固化劑流量控制閥，在外部旋轉葉片以及內部旋轉葉片的旋轉上升過程中均勻的將固化劑粉末和二氧化碳泡沫埋入土體中；當外部旋轉葉片上升至地表層的下表面時，關閉控壓閥以及控制閥，提升旋轉葉片至地表層的上表面，完成攪拌樁體的攪拌。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述方法在步驟6）之后還包括步驟7）：重復步驟1）至步驟6）直至完成所有孔位的碳化樁的施工工作。