一种提高搅拌桩浆液和土混合效率的装置

摘要

本发明公开了一种提高水泥土搅拌桩浆液和土混合效率的装置，主要是将喷浆孔设置于搅拌叶片后侧，利用软土被搅拌叶片切割后，在叶片非切割侧软土的粘滞性所形成的空隙，便于浆液沿搅拌叶片轴向均匀喷出，同时解决现有搅拌设备喷浆不均匀，甚至喷浆孔经常被堵塞的问题；利用弹力止回阀控制喷浆孔开合，避免浆液浪费；借助压力传感器实时监测喷浆孔的压力，以此调节泥浆泵输浆压力，保证与喷浆孔压力的稳定，避免压力过大造成浆液浪费、压力过小造成浆液供给量不足。

说明书

技术领域

本发明属于地桩施工技术领域，特别涉及一种提高水泥土搅拌桩浆液和土体混合效率的装置，及其提高方法。

背景技术

传统水泥土搅拌桩施工过程中存在不同深度桩身浆液掺量不均匀的问题以及喷浆孔堵塞问题，特别是当加固深度较大时，桩身浆液掺量在上部位置均匀性较好，在中下部位置均匀性较差，随着深度增加，均匀性越来越差，严重影响桩身质量，进而影响工程质量。主要涉及的技术问题是随处理深度增加，周围土压力增大，导致喷浆孔无法连续有效的喷浆，甚至出现堵塞无法喷浆，极大影响桩身质量。另一方面，传统喷浆孔设置在搅拌轴侧面，随深度增加，周围土压力增大，喷浆孔喷出的浆液沿着阻力最小的方向，即搅拌轴与土体之间的缝隙向上流动，从地面翻浆流出，导致需要加固的土体浆液含量不足，甚至没有浆液供给，未能实现浆液与加固土体均匀混合的目标，严重影响桩身质量，同时造成浆液浪费。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不受加固土体影响浆液均匀喷浆效果的装置，从而克服上述现有技术中的缺陷。

解决上述问题的关键在于如何确保不同深度土体中由喷浆孔喷出的浆液压力一致，为此本发明在上述装置基础上引入压力传感器作为一整套装置，实现水泥土搅拌桩施工过程中不同深度桩身浆液掺量的均匀性，保证水泥土搅拌桩成桩质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高软土加固中水泥土搅拌桩浆液和土体混合效率的装置，包括：

搅拌叶片，为搅拌机布置在搅拌头上用于下沉和提升过程中切削土体的器具，是决定水泥土搅拌桩成桩质量好坏的重要部件；

喷浆管，用于输送及临时存储浆液的管道，喷浆管布置在搅拌叶片的旋转后侧，可充分利用搅拌叶片划过土体后，由于软土的粘滞性在后侧形成短暂的空隙从而降低周边土压力，同时搅拌叶片旋转方向与喷浆方向相反能够提供反向动力，有利于浆液液均匀喷出，同时避免喷浆孔堵塞。在喷浆管上开设一组喷浆孔，喷浆孔沿喷浆管轴向均匀分布，可有效防止软土因其粘性在搅拌叶片上抱团形成土球，堵塞喷浆孔进而影响喷浆效果和桩身质量。喷浆管沿径向分布，相比于传统喷浆孔布置在搅拌轴上可有效均匀地将浆液喷射在软土中，避免因周围土压力过大导致浆液沿搅拌轴和土体之间的孔隙直接翻浆至地表面，无法进行有效加固并造成漏浆浪费。

喷浆孔内设有控制孔口开合以及孔口张开大小的弹力止回阀；

压力传感器设置在与搅拌叶片以及喷浆管同一平面内的搅拌轴上，喷浆孔内喷出的浆液压力与压力传感器检测数据适配，以此调节泥浆泵输浆压力，确保与喷浆孔压力的稳定。能够用于监测该平面内所有喷浆孔喷出浆液的压力，进而调节输浆压力。由于搅拌叶片划过土体后，短暂留出的空隙有利于浆液均匀喷出，在同一根喷浆管上开设的不同喷浆孔处的浆液压力在工程上视为一致，这里监测的目的主要有两个方面：一方面复核泥浆泵的功率，另一方面随土体深度不同，搅拌叶片排开空隙的大小略有差别，检查喷浆孔处浆液压力随土体深度保持稳定压力的能力，并调节泥浆泵输浆压力进行校正，达到不同深度土体喷浆均匀的目标，能够从根本上解决深层土体中喷浆压力不足的问题。

优选地，上述技术方案中，喷浆管是一根中空钢管，置于搅拌叶片后侧，一端与输浆管连接，另一端封闭，其远离搅拌叶侧面设置一组喷浆孔，喷浆孔沿喷浆管轴向均匀分布。

优选地，上述技术方案中，为保证同一水平面内浆液掺量的均匀性，这里规定，在喷浆管上设置的第一个喷浆孔距离搅拌轴不应大于2cm，满足搅拌轴位置处的有效喷浆；布置在最远端的喷浆孔距离喷浆管末端不应小于5cm，确保设计桩径内有效喷浆并不造成浆液浪费；500~600mm桩径只需在两个确定的喷浆孔之间再均匀布置一个喷浆孔，1000mm及以上桩径需均匀加布两个喷浆孔，这样就能够保证同一水平面内浆液掺量的均匀性。

优选地，上述技术方案中，在每段喷浆管轴向上布置2~3个喷浆孔。

优选地，上述技术方案中，采用弹力止回阀对喷浆孔进行密封，需喷浆时，在喷浆压力作用下浆液将喷浆孔止回阀顶开，浆液沿喷浆孔径向喷出，且随着喷浆压力的增大，止回阀顶开的喷浆孔隙越大，需停止喷浆时逐渐减小喷浆压力，止回阀自动闭合。

优选地，上述技术方案中，压力传感器布置在与搅拌叶片以及喷浆管同一平面内的搅拌轴上，能够用于监测该平面内所有喷浆孔喷出浆液的压力，进而调节输浆压力， 达到不同深度土体喷浆均匀的目标，提高水泥土搅拌桩浆液和土体的混合效率。

一种提高软土加固中水泥土搅拌桩浆液和土体混合效率的方法，其特征在于：通过压力传感器的检测数据调节泥浆泵输浆压力，具体包括如下步骤：

S1依据工程实际确定软土加固深度以及搅拌桩桩径，并计算深层土体土压力值；

S2根据搅拌桩桩径以及计算得到的深层土压力值确定初始泥浆泵输浆压力Q

S3待加固作业实施后，借助压力传感器实时监测喷浆孔处的喷浆压力Q，并与泥浆泵初始输浆压力Q

S3.1当监测到的喷浆孔处的浆液压力Q小于泥浆泵初始输浆压力Q

S3.2当监测到的喷浆孔处的浆液压力Q大于泥浆泵初始输浆压力Q

通过上述操作调节泥浆泵输浆压力确保不同深度土体有效喷浆，提高水泥土搅拌桩浆液和土体的混合效率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的有益效果如下：在搅拌叶片后侧布置喷浆管，并在喷浆管轴向上均匀开设喷浆孔，保证喷浆均匀性；弹力止回阀可有效平衡外侧土压力和输浆压力关系，可通过此过程微调补偿平衡喷浆压力，但主要靠调解泥浆泵输浆压力，以便控制喷浆孔隙不过大或过小造成喷浆量过大或过小。通过压力传感器监测水泥土搅拌桩施工过程中喷浆孔喷出的浆液压力，相应调解泥浆泵输浆压力，确保不因喷浆压力过大造成浆液浪费，或因喷浆压力过小造成浆液供给量不足，无法有效加固软土。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中

图3是喷浆管以及喷浆孔的布置图；

图4是图3中

图5是弹力止回阀的工作原理图；

图中：1-输浆管，2-搅拌轴，3-压力传感器，4-搅拌叶片，5-喷浆管，6-喷浆孔，7-弹力止回阀。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例一，参照图1：一种提高软土加固中水泥土搅拌桩浆液掺量均匀性的装置，包括输浆管1、搅拌轴2、压力传感器3、搅拌叶片4、喷浆管5、喷浆孔6、弹力止回阀7。

搅拌机到达指定桩位，使搅拌头中心对准设计桩位。搅拌机边搅拌边切土下沉，下沉速度由电机控制，待搅拌机下沉到一定深度时，按照设计桩身强度要求确定的配合比拌制浆液，浆液量的确定由施工工艺中的喷浆次数决定，待压浆前将浆液倒入集料斗中。搅拌机下沉到设计深度后，开启泥浆泵将浆液压入地基中进行软土加固，并且边喷浆边旋转搅拌叶片。本装置将喷浆管5置于搅拌叶片4后侧，并在喷浆管5上轴向均匀布置2~3个喷浆孔6，500~600mm桩径一般能够满足，若设计桩身直径较大可适当增加1~2个喷浆孔；同样地，图1中设置一组搅拌叶片4，若施工需要可设置两组或多组，另外一组搅拌叶片与原叶片十字交叉布置。采用弹力止回阀7对喷浆孔进行密封，需喷浆时，在输浆压力作用下，输浆管中的浆液将喷浆孔止回阀顶开，浆液沿喷浆孔径向喷出，需停止喷浆时止回阀关闭。软土加固质量的好坏取决于是否在不同深度喷浆孔处的喷浆压力恒定，而这往往在现实中很难实现，本发明引入压力传感器3，布置在与搅拌叶片4及喷浆管5同一水平面的搅拌轴上，这样便可以及时测量入土喷浆压力，保证不同深度土体稳压喷浆，即保证水泥掺量均匀性。当压力传感器3监测到的喷浆孔的压力达不到稳压的数值时，及时调节压力泥浆泵，增大输浆压力，直到符合压力条件；同样地，当监测到的喷浆孔的压力高于稳压的数值时，减小输浆压力，避免浆液浪费。图1为单轴搅拌机的示意图，同样可以应用到双轴以及多轴搅拌机当中。上述施工工艺为水泥土搅拌桩“两搅一喷”工艺，可根据工程实际进行“多搅多喷”工艺，只需重复上述实施例即可。本发明未尽事宜为公知技术。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。