一种碳化搅拌桩-透气管桩复合地基的施工装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种碳化搅拌桩‑透气管桩复合地基的施工装置，属于土木建筑工程地基处理的技术领域。针对目前复合地基和碳化加固方法中的不足，保留各种方法的技术优点，提供一种承载力高、施工效率高、质量可靠和低碳环保的碳化氧化镁水泥土管桩复合地基，该施工装置包括搅拌桩制作装置、透气管桩贯入装置和密封碳化装置，从而可以满足加固软弱地基和二氧化碳资源化利用的需求。

The construction of a device for carbide mixing pile ventilation pipe pile composite foundation.

The invention relates to a device for mixing pile construction of carbide ventilation pipe pile composite foundation, which belongs to the technical field of foundation treatment in civil engineering. At present, the composite foundation reinforcement methods and carbonization, preserving the advantages of various methods, provides a high bearing capacity, high construction efficiency, the quality of cement soil pile composite foundation Magnesium Oxide carbide reliable and low carbon environmental protection, the construction device comprises a mixing device, making air pile sealing device and carbonization device. In order to meet the reinforcement of soft foundation and CO2 utilization demand.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化搅拌桩-透气管桩复合地基的施工装置
本专利技术涉及一种碳化搅拌桩-透气管桩复合地基的施工装置，属于土木建筑工程地基处理的

技术介绍
在现有的土木建筑工程建设中，经常需要对强度低、压缩性大和渗透性差的等深厚软土地基进行加固处理，常用的地基处理方法有强夯法、换填法、水泥/石灰搅拌桩法、钢筋混凝土桩和钻孔灌注桩等。而强夯法施工噪声大、适用范围小，不适合高含水率的淤泥质软土；换填法处理地基工程量大、造价较高，仅适用于浅层地基。水泥/石灰土搅拌桩法因施工速度快、扰动小、成本低等优点而被广泛应用，但该方法因加固深度受限使承载力有限、强度低、质量控制难等，有时难以满足工程要求。钢筋混凝土桩虽强度高、刚度高但造价高，在复合桩到达极限承载力时，桩体周围土先发生破坏，而使桩身强度不能得到充分发挥、经济性变差。钻孔灌注桩法施工时易出现塌孔、缩颈等现象，甚至出现地下水对混凝土的侵蚀问题。为此，科研工作者积极寻找新的施工方法或固化材料以提高地基加固的处理效果。《JCJ/T327-2014劲性复合桩技术规程》提出将散体桩、柔性桩（如水泥搅拌桩）和刚性桩（如钢筋混凝土预制桩或灌注桩）中的两种或三种进行复合处理地基，目前关于复合桩地基已有不少专利技术专利，如复合桩的施工方法（专利号：ZL201410088076.4）、高强劲芯复合桩施工方法（申请号：201510504437.3）、超高承载力劲性复合桩的施工方法（申请号：201510098526.2）、多元劲性复合桩的施工方法（申请号：201610079641.X）、具有高耐久性保护层的复合桩及其制作和施工方法（专利号：ZL200810118790.8）、大粒径多孔混凝土-砂芯桩复合地基及处理方法（专利号：ZL201410155063.4）、桩土混凝土一体化复合桩及其施工方法（申请号：201610027425.2）和钢筋混凝土复合桩及其制造装置和制造方法（申请号：201410453494.9）等，与单一桩体相比，这些复合桩具有独特的优势，如砂桩复合地基多用来加固砂土和粉土地基，可提高承载力、降低沉降、防止土体液化；水泥土搅拌桩与钢筋混凝土桩结合形成的劲性复合桩既能够充分发挥钢筋混凝土桩的高承载力、承担大部分荷载，同时又可以利用水泥土搅拌桩将其荷载传递到桩体周围土体中，显著降低施工成本。但是这些复合桩的外围桩体大部分为水泥/石灰土搅拌桩，与前述的钢筋混凝土桩和钻孔灌注桩等相似，强度增长缓慢，所用固化材料主要为水泥和石灰，材料在生产过程中耗能高、二氧化碳排放量大、环境污染严重。此外，专利技术人课题组提出了采用氧化镁的碳化搅拌桩法和整体碳化法来进行软弱地基的加固处理，申请了系列专利技术专利，这些专利技术专利的相似特点和有益效果是：均以活性氧化物作为土体固化剂，并通入二氧化碳进行碳化以实现软弱地基土的快速加固。相比于水泥固化土或传统搅拌转法，这些方法具有加固速度快、强度高、环境效益好的特点，符合土木工程绿色施工的发展趋势。然而，现有这些专利也存在相应的缺陷，如：一种土壤的碳化固化方法及其装置（专利号：ZL201010604013.1）、一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法（专利号：ZL201310122135.0）和一种用于地基加固的处理系统及碳化成桩方法（专利号：ZL201410203978.8）均属于碳化搅拌桩方法，施工中搅拌桩深度有限，难以满足工程承载力需要；二氧化碳气体极易沿搅拌轴外泄，产生二次污染；对二氧化碳泡沫发泡剂及其稳定时间的要求较高，额外增加了天然地基土的含水率和孔隙率，强度增加不甚明显，尤其对于高含水率的天然地基而言，加固效果更差。此外，一种软土地基的换填垫层碳化加固方法（专利号：ZL201410272957.1）和一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法（专利号：ZL201510348797.9）均属于浅层地基处理的范畴，加固深度有限，易出现不均匀沉降，难以满足深厚软弱地基土的加固需要；且采用了不同粒径的混合料进行大面积换填，增加了地基处理的工程量和成本，降低了施工效率。结合目前深厚软弱地基复合桩的加固技术和氧化镁碳化加固方法中所存在的不足和问题，立足于我国工程建设快速发展的现状和新型碳化加固地基方法的优势，如何形成一种具有桩土体共同作用、承载力协同提高、施工高效和低碳环保的新型复合地基，已成为业界亟待研发的一项重要课题。
技术实现思路
本专利技术针对上述复合地基和碳化加固方法中的不足，保留各种方法的技术优点，提供一种承载力高、施工效率高、质量可靠和低碳环保的碳化氧化镁水泥土管桩复合地基，达到加固软弱地基和二氧化碳资源化利用的需求。为了实现这一专利技术目的，我们公开了一种碳化搅拌桩-透气管桩复合地基的施工装置，该施工装置包括：搅拌桩制作装置，所述的搅拌桩制作装置包括支撑架，所述的支撑架上设置有动力头，所述动力头下部连接有空心钻杆，所述的空心钻杆内固设有喷浆管，所述的空心钻杆的底部固定连接螺旋钻头，在空心钻杆与螺旋钻头之间固定有搅拌叶片，所述的搅拌叶片下部设有锯齿头，在搅拌叶片和螺旋钻头之间设置有喷浆孔和喷粉孔，所述的喷浆孔与喷浆管密封连接，所述的喷粉孔与空心钻杆的底部连接；在螺旋钻头的底部还设置有含水率探头；通过上述这些组件共同实现了搅拌桩制作装置中的搅拌功能；喷浆管通过输浆管与储浆罐底部密封连接，所述的输浆管上设置有流量阀a；空心钻杆通过输粉管与储粉罐底部密封连接，所述的输粉管上设置有流量阀b；所述的储浆罐顶部和储粉罐顶部均通过通气管与压缩泵连接，在通气管与储浆罐之间设置有调压阀a，在通气管与储粉罐之间设置有调压阀b；压缩泵和控制系统，所述的支撑架、储浆罐、储粉罐、压缩泵和控制系统设置在步履车上；通过这些组件，共同实现了搅拌桩制作装置中的固化剂供给功能；所述的含水率探头、流量阀a和流量阀b均连接在控制系统上；从而实现对整个搅拌桩制作装置的控制功能；透气管桩贯入装置，所述的透气管桩贯入装置包括底盘、吊运装置和压桩系统；所述的底盘设置在步履车上，所述的吊运装置包括动力系统、起吊架和吊钩，所述吊运装置中的动力系统）和压桩系统固定在底盘上。密封碳化装置，所述的密封碳化装置包括密封罩，所述密封罩的通过依次相连的连接杆、液压杆、动力臂连接至液压装置；所述液压装置设置在平板车上；所述平板车上还设置有集控装置和供气装置，供气装置通过导气管连接至密封罩顶部设置的快接头，在导气管上设置有调压阀c；所述的密封罩侧壁安设有温度传感器和含水率传感器；所述的温度传感器、含水率传感器和调压阀c均连接在集控装置上。优选地，所述动力臂是由两节动力小臂连接形成。更为优选地，所述起吊架呈三角形，吊钩固定于顶角处。利用这一碳化搅拌桩-透气管桩复合基地的施工装置，可以形成承载力高、施工效率高、质量可靠和低碳环保的碳化氧化镁水泥土管桩复合地基，达到加固软弱地基和二氧化碳资源化利用的需求。具体说来，实现了以下有益效果：（1）搅拌桩制作装置和透气管桩贯入装置共同设在步履车上，避免了透气管桩二次对准产生的误差，操作简便，施工效率高。（2）搅拌桩施工过程中，可根据含水率探头测得的含水率对固化剂粉剂和浆液的流量进行调整，使搅拌桩含水率控制在合适范围内；此外碳化过程中，根据碳化土的含水率和温度结果选择合适的二氧化碳通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化搅拌桩‑透气管桩复合地基的施工装置，其特征在于：该施工装置包括：搅拌桩制作装置，所述的搅拌桩制作装置包括支撑架（2），所述的支撑架（2）上设置有动力头（3），所述动力头（3）下部连接有空心钻杆（4），所述的空心钻杆（4）内固设有喷浆管（5），所述的空心钻杆（4）的底部固定连接螺旋钻头（10），在空心钻杆（4）与螺旋钻头（10）之间固定有搅拌叶片（6），所述的搅拌叶片（6）下部设有锯齿头（7），在搅拌叶片（6）和螺旋钻头（10）之间设置有喷浆孔（8）和喷粉孔（9），所述的喷浆孔（8）与喷浆管（5）密封连接，所述的喷粉孔（9）与空心钻杆（4）的底部连接；在螺旋钻头（10）的底部还设置有含水率探头（11）；喷浆管（5）通过输浆管（18）与储浆罐（12）底部密封连接，所述的输浆管（18）上设置有流量阀a（19）；空心钻杆（4）通过输粉管（20）与储粉罐（13）底部密封连接，所述的输粉管（20）上设置有流量阀b（21）；所述的储浆罐（12）顶部和储粉罐（13）顶部均通过通气管（16）与压缩泵（17）连接，在通气管（16）与储浆罐（12）之间设置有调压阀a（14），在通气管（16）与储粉罐（13）之间设置有调压阀b（15）；压缩泵（17）和控制系统（22），所述的支撑架（2）、储浆罐（12）、储粉罐（13）、压缩泵（17）和控制系统（22）设置在步履车（1）上；所述的含水率探头（11）、流量阀a（19）和流量阀b（21）均连接在控制系统（22）上；透气管桩贯入装置，所述的透气管桩贯入装置包括底盘（24）、吊运装置和压桩系统（28）；所述的底盘（24）设置在步履车（1）上，所述的吊运装置包括动力系统（25）、起吊架（26）和吊钩（27），所述吊运装置中的动力系统（25）和压桩系统（28）固定在底盘（24）上；密封碳化装置，所述的密封碳化装置包括密封罩（35），所述密封罩（35）的通过依次相连的连接杆（34）、液压杆（33）、动力臂（32）连接至液压装置（31）；所述液压装置（31）设置在平板车（30）上；所述平板车（30）上还设置有集控装置（39）和供气装置（40），供气装置（30）通过导气管（41）连接至密封罩（35）顶部设置的快接头（38），在导气管（41）上设置有调压阀c（42）；所述的密封罩（35）侧壁安设有温度传感器（36）和含水率传感器（37）；所述的温度传感器（36）、含水率传感器（37）和调压阀c（42）均连接在集控装置（39）上。...

【技术特征摘要】
1.一种碳化搅拌桩-透气管桩复合地基的施工装置，其特征在于：该施工装置包括：搅拌桩制作装置，所述的搅拌桩制作装置包括支撑架（2），所述的支撑架（2）上设置有动力头（3），所述动力头（3）下部连接有空心钻杆（4），所述的空心钻杆（4）内固设有喷浆管（5），所述的空心钻杆（4）的底部固定连接螺旋钻头（10），在空心钻杆（4）与螺旋钻头（10）之间固定有搅拌叶片（6），所述的搅拌叶片（6）下部设有锯齿头（7），在搅拌叶片（6）和螺旋钻头（10）之间设置有喷浆孔（8）和喷粉孔（9），所述的喷浆孔（8）与喷浆管（5）密封连接，所述的喷粉孔（9）与空心钻杆（4）的底部连接；在螺旋钻头（10）的底部还设置有含水率探头（11）；喷浆管（5）通过输浆管（18）与储浆罐（12）底部密封连接，所述的输浆管（18）上设置有流量阀a（19）；空心钻杆（4）通过输粉管（20）与储粉罐（13）底部密封连接，所述的输粉管（20）上设置有流量阀b（21）；所述的储浆罐（12）顶部和储粉罐（13）顶部均通过通气管（16）与压缩泵（17）连接，在通气管（16）与储浆罐（12）之间设置有调压阀a（14），在通气管（16）与储粉罐（13）之间设置有调压阀b（15）；压缩泵（17）和控制系统（22），所述的支撑架（2）、储浆罐（12）、储粉罐（13）、压缩泵（17）和控制系统（22）设置在步...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡光华，刘松玉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32