本發明涉及土木工程領域，更具體地，涉及一種復合式旋噴樁機、一種復合式旋噴樁及其施工方法。

背景技術：

目前在建筑工程領域的地基處理工程中，水泥加固法是被廣泛采用的一種處理方法，并且演變和派生出了很多種方法、工藝和設備。其中，水泥攪拌樁是一種常規的施工方法，但這種方法對土質要求較高，極易因攪拌不均勻造成樁身強度差異從而影響承載力。

為了解決水泥攪拌樁的上述缺陷，高壓旋噴樁應運而生，在建設工程樁基施工過程中，針對黏土層，填土層，淤泥層，沙層，高壓旋噴最常用的為小型錨桿機。這種小型錨桿機的鉆桿高度一般為2m，一邊旋轉，一邊高壓注漿，通過人工接鉆孔，來實現鉆孔深度。但這種小型錨桿機存在如下問題：

(1)由于傳統小型錨桿機每根鉆孔2米，通過人工接鉆孔，人干干擾過多，噴壓不穩定，鉆桿之間通過麻絲連接密封，麻絲密封容易造成噴射注漿壓力不穩定，注漿壓力不夠，下鉆力不夠，碰到硬土層，有碎渣的填土層，無法鉆進，而且由于水泥加固后的樁體本身強度不高，因此這兩種方法的整體承載力有較大局限，因此比較適用于對承載力要求不高的復合地基；

(2)傳統小型錨桿機施工過程中，高壓流翻漿嚴重，浪費材料，污染環境，地下土質過硬導致無法成樁，樁徑達不到設計要求，地下土體約束力不法準確量化，噴漿量噴漿壓力無法準確控制，垂直度難以控制，特別是高壓旋噴法更難控制樁身直徑的大小并做到上下一致；

(3)傳統小型錨桿機自動化程度低，不僅造成了原材料的浪費，也極易造成樁身缺陷，施工功效低，人工效率低等問題。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種復合式旋噴樁機、一種復合式旋噴樁及其施工方法，對傳統的高壓旋轉樁機的鉆桿進行改進，將鉆桿分為內外兩層，外層為外套管，內層為內芯桿，且鉆桿的長度可根據實際需求確定，一方面可以通過鉆桿自身的高度提高水泥漿的壓力，另一方面，雙層鉆桿可以承受更大的水泥漿壓力，一次性成樁到底，其有效地避免了小型錨桿機在成孔過程中的人為干擾所導致的施工穩定性差的問題。

為了實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供一種復合式旋噴樁機，該樁機包括支架、外套管、內芯桿、連接裝置、高壓管道及鉆頭；

其中，所述高壓管道的一端與水泥漿攪拌車連接，另一端通過所述連接裝置與所述內芯桿緊密連接；

所述連接裝置包括法蘭、o形圈和彎管接頭，所述彎管接頭一端通過所述法蘭與所述高壓管道密封連接，另一端通過法蘭與所述內芯桿密封連接，所述o形圈設于所述法蘭與高壓管道、法蘭與內芯桿之間，用于實現所述法蘭與高壓管道、法蘭與內芯桿的密封連接，用于實現高壓水泥漿順利轉彎并輸送到所述內芯桿中；

所述內芯桿為無縫鋼管，同軸套設于所述外套管內，所述外套管固定連接在所述支架上；

所述鉆頭與所述內芯桿的底端連接，包含攪拌鉆葉和高壓噴嘴，所述高壓噴嘴可拆卸的安裝于所述鉆頭底部的圓筒內，用于噴射所述高壓水泥漿，切割土體，形成樁基。

進一步地，所述高壓噴嘴的數量為2個或4個，且對稱設于所述鉆頭側壁的圓筒內。

進一步地，所述圓筒內沿周向設有風口，用于吹動所述高壓水泥漿向四周噴射，使所述高壓水泥漿噴射更加均勻。

進一步地，所述彎管接頭的彎曲角度為30～45°，壁厚為5～10mm。

進一步地，該樁機還包括底座，所述底座上表面設有滑軌，下表面設有滾輪，所述滾輪用于實現所述底座沿第一方向移動。

進一步地，該樁機還包括平臺，其上表面與所述支架固定連接，下表面與所述滑軌接觸。

進一步地，所述平臺上設有液壓機構，用于驅動所述平臺沿第二方向移動。

進一步地，所述平臺的四角均設有支腿，用于支撐所述平臺。

進一步地，所述平臺上設有第一液壓支撐桿和第二液壓支撐桿，所述第一液壓支撐桿和第二液壓支撐桿的另一端分別于所述支架連接，用于支撐所述支架、外套管、內芯桿及連接裝置。

按照本發明的另一個方面，提供一種復合式旋噴樁施工方法，采用所述的復合式旋噴樁機，包括如下步驟：

s1：樁位放樣；

s2：下放所述支腿，推動底座沿第一方向移動到預定位置；收起所述支腿，所述平臺落到所述滑軌上，通過液壓機構驅動所述平臺沿第二方向移動到預定位置，實現精準定位；

s3：檢查所有部件連接情況，設定參數；

s4：正循環所述鉆頭，鉆進至設計深度；

s5：反循環提升鉆頭，并通過高壓噴嘴噴射所述水泥漿，直至樁基成型。

按照本發明的另一個方面，提供一種復合式旋噴樁，采用所述的復合式旋噴樁施工方法制備得到。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發明的復合式旋噴樁機，對傳統的高壓旋轉樁機的鉆桿進行改進，將鉆桿分為內外兩層，外層為外套管，內層為內芯桿，且鉆桿的長度可根據實際需求確定，一方面可以通過鉆桿自身的高度提高水泥漿的壓力，另一方面，雙層鉆桿可以承受更大的水泥漿壓力，一次性成樁到底，其有效地避免了小型錨桿機在成孔過程中的人為干擾所導致的施工穩定性差的問題，既可適應于軟質土體，也可以適用于硬質土體，大大提高了旋噴樁機的適用范圍。

(2)本發明的復合式旋噴樁機，對傳統的水泥攪拌樁機的鉆頭進行改進，所述鉆頭包含攪拌鉆葉和高壓噴嘴，將旋噴切割土體的成型工藝和攪拌土體的工藝結合，通過高壓噴嘴噴射高壓水泥漿切割土體，同時高壓水泥漿封住底層水泥漿，使得水泥漿及土體更好成型；同時，通過所述攪拌鉆葉攪拌土體成樁，成型效果好。

(3)本發明的復合式旋噴樁機的連接裝置通過法蘭、o形圈與高壓管道、內芯桿密封連接，實現高壓水泥漿的順利輸送，解決傳統連接裝置密封不嚴，漏漿問題。

(4)本發明的復合式旋噴樁機，支腿固定時，底座可沿第一方向移動到預定位置，底座上表面設有滑軌，平臺可在液壓機構的作用下，沿所述滑軌沿第二方向移動到預定位置，實現精準定位。

(5)本發明的復合式旋噴樁基施工方法，結合旋噴樁高壓流切割土體和攪拌樁攪拌土體的優勢，有效節省材料，提高功效，使樁體結構性，均勻性，成樁型更好，更為有效地提高土體地基承載力。

附圖說明

圖1是本發明實施例的一種復合式旋噴樁機結構示意圖。

圖1中，同一個附圖標記表示相同的結構與零件，其中：1-高壓管道、2-連接裝置、3-內心桿、4-外套管、5-支架、6-第一液壓支撐桿、7-第二液壓支撐桿、8-液壓機構、9-支腿、10-平臺、11-滑軌、12-底座、13-滾輪、14-鉆頭、15-高壓噴嘴。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

圖1是本發明實施例的一種復合式旋噴樁機結構示意圖。如圖1所示，高壓管道1、連接裝置2、內心桿3、外套管4、支架5、第一液壓支撐桿6、第二液壓支撐桿7、液壓機構8、支腿9、平臺10、滑軌11、底座12、滾輪13、鉆頭14、高壓噴嘴15。

如圖1所示，高壓管道1通過連接裝置2與所述內心桿3密封連接，所述內芯桿3為無縫鋼管，所述連接裝置2包括法蘭、o形圈和彎管接頭，所述彎管接頭一端通過法蘭、o形圈與所述高壓管道1密封連接，另一端通過法蘭、o形圈與所述內芯桿3密封連接。

在本發明的優選實施例中，所述彎管接頭壁厚作加厚處理，壁厚為5～10mm，所述彎管接頭的彎曲角度為30～45°。

通過流體分析發現，所述彎管接頭的彎曲角度設計為30～45°，利于高壓水泥漿順利通過所述連接裝置輸入到所述內芯桿內，而且，通過o形圈密封，結合角度設計，實現了連接裝置的良好密封。

如圖1所示，所述內心桿3同軸套設于外套管4內，一端與所述連接裝置2密封連接，另一端與所述鉆頭14密封連接，所述鉆頭14與所述內芯桿3的底端連接，包含攪拌鉆葉和高壓噴嘴15，所述高壓噴嘴15可拆卸的安裝于所述鉆頭14底部的圓筒內，用于噴射所述高壓水泥漿，切割土體，形成樁基。

所述圓筒內沿周向設有風口，用于吹動所述高壓水泥漿向四周噴射，使所述高壓水泥漿噴射更加均勻。

在本發明的優選實施例中，所述高壓噴嘴15的數量為2個或4個，且對稱設于所述鉆頭14側壁的圓筒內。

在本發明的優選實施例中，所述高壓噴嘴15的材料為銅質材料。

在本發明的優選實施例中，外套管4的直徑為22mm。

在本發明的優選實施例中，所述噴嘴15的直徑為2.2mm。

本發明的復合式旋噴樁機，對傳統的高壓旋轉樁機的鉆桿進行改進，將鉆桿分為內外兩層，外層為外套管，內層為內芯桿，且鉆桿的長度可根據實際需求確定，一方面可以通過鉆桿自身的高度提高水泥漿的壓力，另一方面，雙層鉆桿可以承受更大的水泥漿壓力，一次性成樁到底，其有效地避免了小型錨桿機在成孔過程中的人為干擾所導致的施工穩定性差的問題，既可適應于軟質土體，也可以適用于硬質土體，大大提高了旋噴樁機的適用范圍。

對傳統的水泥攪拌樁機的鉆頭進行改進，所述鉆頭包含攪拌鉆葉和高壓噴嘴，將旋噴切割土體的成型工藝和攪拌土體的工藝結合，通過高壓噴嘴噴射高壓水泥漿切割土體，同時高壓水泥漿封住底層水泥漿，使得水泥漿及土體更好成型；同時，通過所述攪拌鉆葉攪拌土體成樁，成型效果好。

本發明的復合式旋噴樁機的連接裝置通過法蘭、o形圈與高壓管道、內芯桿密封連接，實現高壓水泥漿的順利輸送，解決傳統連接裝置密封不嚴，漏漿問題。

如圖1所示，所述外套管4與支架5固定連接。所述支架5的底端與所述平臺10固定連接。所述第一液壓支撐桿6的一端固定連接在所述平臺10上，另一端與所述支架5固定連接；所述第二液壓支撐桿7的一端固定連接在所述平臺10上，另一端與所述支架5固定連接。所述第一液壓支撐桿6和第二液壓支撐桿7用于支撐所述支架5。

如圖1所示，所述平臺10上設置有液壓機構8，所述平臺10的四角均設有支腿9，所述平臺10的底部設有底座12，所述底座12的上表面設有滑軌11，下表面設有滾輪13。當支腿9下放時，所述底座可沿第一方向移動到預定位置，當支腿收起時，所述液壓機構8驅動所述平臺10沿滑軌11沿第二方向移動到預定位置。

在本發明的優選實施例中，所述第一方向、第二方向垂直。

本發明的復合式旋噴樁機，支腿固定時，底座可沿第一方向移動到預定位置，底座上表面設有滑軌，平臺可在液壓機構的作用下，沿所述滑軌沿第二方向移動到預定位置，實現精準定位。

本發明的選優實施例一種復合式旋噴樁基施工方法，采用上述復合式旋噴樁機，包括如下步驟：

(1)樁位放樣；

(2)下放所述支腿9，推動底座12沿第一方向移動到預定位置；收起所述支腿9，所述平臺10落到所述滑軌11上，通過液壓機構8驅動所述平臺10沿第二方向移動到預定位置，實現精準定位；

(3)通過正向攪拌攪動土體樁徑范圍內，通過傳動鏈條裝置對鉆具進行加壓，邊攪拌邊加壓行進至鉆孔深度，為避免鉆孔噴嘴在與土地接觸中被堵住，和克服鉆機過程中摩擦土力，鉆具行進過程中，低壓送漿，通過高壓泵打出的流體壓力將漿液送至鉆桿頂部，在鉆孔底部有孔型噴射結構，邊送壓，邊攪拌下鉆攪動土體，邊噴射；

(4)鉆具鉆進至地下設計孔深度后，反向攪拌土體準備提升，通過傳動鏈條裝置提拔鉆具，在鉆具底部鉆頭位置設置孔型噴射結構，在孔型噴射結構上加裝攪拌裝置，在提升過程中，攪拌裝置先行攪動土體，破壞原有土體結構，使土體松散均勻；啟動高壓泵，噴射高壓漿體，通過漿體的高壓流，經由內置而成的外套管，經孔型噴嘴高壓噴射而出，去有效切割松散均勻土體，直至樁基成型。

本發明的復合式旋噴樁基施工方法，結合旋噴樁高壓流切割土體和攪拌樁攪拌土體的優勢，有效節省材料，提高功效，使樁體結構性，均勻性，成樁型更好，更為有效地提高土體地基承載力。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。