[發(fā)明專利]圓礫層三軸攪拌機(jī)鉆頭及施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010046616.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111155934A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代婷蓉;潘中艇;錢紀(jì)恩;劉洋;錢通;張曉闖
• 申請（專利權(quán)）人: 龍?jiān)ㄔO(shè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/54;E21B17/00;E21B17/04;E02D5/46
• 代理公司: 上海新隆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

本發(fā)明涉及一種圓礫層三軸攪拌機(jī)鉆頭及施工方法，該鉆頭包括內(nèi)置有注漿鋼管的鉆桿，所述鉆桿的尾部設(shè)有內(nèi)插式接頭，所所述鉆桿的頭部設(shè)有前進(jìn)頭，前進(jìn)頭后方的鉆桿上設(shè)有鉆頭排，鉆頭排后方的鉆桿上設(shè)有鉆頭護(hù)頸翼板，鉆頭排上布設(shè)有合金鉆牙。該方法的步驟為：1)測量放樣，2)開挖溝槽，3)三軸攪拌機(jī)組裝后在樁位正確就位，4)拌制水泥漿液，開啟空壓機(jī)，送水泥漿液至樁機(jī)，5)三軸攪拌機(jī)鉆頭噴漿、攪拌定位下沉A并邊噴槳邊攪拌下沉B至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，6)三軸攪拌機(jī)鉆頭噴漿、攪拌提升C至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，7)施工完畢后，進(jìn)入下組樁施工D，8)施工全部完畢后進(jìn)行殘土處理和攪拌機(jī)械撤出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種攪拌樁施工方法，尤其是一種三軸攪拌機(jī)鉆頭和三軸攪拌樁施工方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代化建筑物不斷地向地下發(fā)展，對基坑的圍護(hù)要求也越來越高。高層建筑深基坑支護(hù)止水帷幕，直接影響基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性穩(wěn)定性，方式多樣，常見的有深層水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁以及自帶止水效果的鉆孔咬合樁和地下連續(xù)墻等形式。鉆孔咬合樁和地下連續(xù)墻基坑圍護(hù)形式，施工周期長，而且造價(jià)也高。高壓旋噴樁成本高，對于土質(zhì)有要求，容易污染環(huán)境。而三軸攪拌樁相比上述支護(hù)止水形式，施工速度快，工程造價(jià)低，成樁質(zhì)量和均勻性好。但普通三軸攪拌機(jī)施工也有局限，鉆頭遇到土層大粒徑圓礫時(shí)施工比較困難。尤其近年來SMW工法樁的推廣，對三軸攪拌樁工藝要求更高。

三軸攪拌樁施工原理是采用三軸攪拌樁機(jī)械在土層深部就地將水泥和土強(qiáng)制攪拌(兩軸同向旋轉(zhuǎn)噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內(nèi)與水泥土充分翻攪拌合)，利用土和水泥水化物間的物理化學(xué)作用，形成有一定強(qiáng)度的水泥土固結(jié)體，從而改善土的強(qiáng)度、透水性、承載力等特性。目前，三軸水泥攪拌樁在止水結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，要求三軸水泥攪拌樁在不同地質(zhì)條件下具有更強(qiáng)的適用性。然而在遇到較厚圓礫層時(shí)，由于普通的三軸攪拌樁樁機(jī)鉆具(例如長螺旋形式或一般葉片式)扭矩不足，施工困難，成樁質(zhì)量差，止水效果不理想。

1、傳統(tǒng)螺旋式鉆頭局限：工程上在三軸攪拌樁的應(yīng)用中，經(jīng)常存在三軸攪拌樁樁機(jī)鉆頭，當(dāng)遇到較厚礫石層時(shí)，扭矩不足，施工困難的問題。傳統(tǒng)螺旋式鉆頭在鉆進(jìn)的時(shí)候容易對土體進(jìn)行擠壓，對于軟土層螺旋式效果好，但是對于圓礫層卵石越擠壓越緊，螺旋式鉆頭根本無法鉆進(jìn)，而且卵石對螺旋式前進(jìn)頭磨損較嚴(yán)重。實(shí)踐中需要針對不同土體工況，對攪拌樁動(dòng)力頭、鉆具形式等進(jìn)行改進(jìn)，以更加適應(yīng)建筑基礎(chǔ)止水圍護(hù)要求。

2、葉片式鉆頭優(yōu)勢：葉片式鉆頭因?yàn)槠淝邢鞴δ軓?qiáng)，扭矩足，對于圓礫層比較適用。

因此，需要通過對普通三軸攪拌樁機(jī)及三軸攪拌機(jī)鉆頭進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，形成強(qiáng)勁三軸攪拌樁機(jī)動(dòng)力頭，功能強(qiáng)大，更加適用于大粒徑圓礫地質(zhì)構(gòu)造工況，以及采用改進(jìn)的三軸攪拌樁機(jī)及三軸攪拌機(jī)鉆頭實(shí)施圓礫層三軸水泥攪拌樁施工，適用于黏性土、粉土、砂土、砂礫土、飽和黃土，特別適合粒徑2-25cm的圓礫層。可用于河流改造中做防水圍堰、大壩防滲墻、埋設(shè)管道時(shí)作保護(hù)墻等。特別適用于圓礫層地質(zhì)條件的SMW工法樁施工。

發(fā)明內(nèi)容

為解決三軸水泥攪拌樁在圓礫層中的施工技術(shù)難題，本發(fā)明提出了一種圓礫層三軸攪拌機(jī)鉆頭及施工方法，該施工技術(shù)克服了普通三軸水泥攪拌機(jī)在圓礫層中動(dòng)力不足，難以成樁等施工難題，通過對攪拌機(jī)鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)增大動(dòng)力頭功率，精準(zhǔn)控制調(diào)整施工注漿參數(shù)，并使三軸攪拌樁機(jī)能夠快速順利切削圓礫，攪拌穿透圓礫層，攪拌效果及成樁止水質(zhì)量好.

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種圓礫層葉片式三軸攪拌機(jī)鉆頭，包括內(nèi)置有注漿鋼管的鉆桿，所述鉆桿的尾部設(shè)有內(nèi)插式接頭，所所述鉆桿的頭部設(shè)有前進(jìn)頭，前進(jìn)頭后方的鉆桿上設(shè)有鉆頭排，鉆頭排后方的鉆桿上設(shè)有鉆頭護(hù)頸翼板，鉆頭排上布設(shè)有合金鉆牙。

進(jìn)一步，所述鉆頭排為三片葉式鉆頭排，三片葉式鉆頭排的鉆桿尾部傾斜并且入土角度為20度～25度，三片葉式鉆頭排與鉆桿的軸心線成63度～68度的夾角。

進(jìn)一步，所述三片葉式鉆頭排的入土角度a為22度時(shí)，所述三片葉式鉆頭排與鉆桿的軸心線的夾角為65度。