水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法与流程

1.本技术涉及桩基技术的领域，尤其是涉及一种水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法。


背景技术：

2.水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式，使用水泥作为固化剂，利用搅拌机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结提高地基强度。
3.相关技术中，水泥搅拌桩的施工工艺是通过特制的深层搅拌机进行施工，首先确定要施工的点位，而后深沉搅拌机的钻头对准规划后的点位进行转孔，钻至设计深度后，施工人员启动灰浆泵，将配比完成的泥浆通过钻杆的空腔内，然后通过钻杆周侧与钻杆空腔连通的喷浆口喷出，泥浆与转孔内的土混合，待泥浆与土固化，便可完成水泥搅拌桩的施工。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为在钻头旋转过程中，钻头周围的土体随钻头进行搅动，施工人员对于喷浆量、下钻速度、提钻速度等参数调控不当，易导致钻头被砂土包裹，使钻头成孔质量下降，降低成桩质量。


技术实现要素：

5.为了提高水泥搅拌桩成桩质量，本技术提供一种水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法。
6.本技术提供的一种水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法采用如下的技术方案：一种水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法，包括如下步骤：步骤s1，钻孔定位：根据施工方案或对已施工的现场进行测绘定点；步骤s2，施工现场准备：需准备的设备包括深层搅拌机、灰浆泵以及空压泵；在所述深层搅拌机的钻杆与所述灰浆泵之间连接送浆管；在所述深层搅拌机的钻杆与所述空压泵之间连接送气管；所述钻杆至少具备两个喷浆口、位于所述钻杆内腔且与所述送气管连通的输气管、与所述输气管连通的伸缩气囊；所述伸缩气囊具备与所述喷浆口相对的喷气口；在所述深层搅拌机到场后进行水平校准；步骤s3，加气搅拌成孔：所述深层搅拌机的钻头对准已规划后的点位，而后启动所述深层搅拌机和所述空压泵，所述钻杆向土体内进给的过程中，所述喷气口喷出高压空气；步骤s4，钻孔注浆：钻头钻至设计深度后，关闭所述空压泵，而后启动所述灰浆泵，所述钻杆上提的过程中，所述喷浆口喷出泥浆。
7.通过采用上述技术方案，施工人员准备对规划后的点位进行钻孔时，启动深层搅拌机和空压泵，空压泵的高压空气通过输气管注入伸缩气囊内，伸缩气囊充气，伴随喷气口喷出的高压空气，冲散包裹在钻头周围的土体，改善包裹钻头的土体影响钻头下钻速度的问题，同时高压空气使钻头周侧的土体更松散，以使钻孔内的土体与泥浆的搅拌更为均匀。钻杆伸入土体内至设计深度后，施工人员关闭空压泵，伸缩气囊收缩，启动灰浆泵，随着钻
杆上提的过程中，泥浆从喷浆口喷出，泥浆与被高压空气吹散的土体混合均匀，提高水泥搅拌桩成柱质量。同时，由于喷气口相对喷浆口设置，降低钻杆下钻过程中喷浆口被土体堵塞的风险，提高泥浆的喷浆效率。
8.可选的，所述伸缩气囊包括与所述输气管连通的气袋和固定于所述气袋周侧的伸缩弹簧；所述喷气口位于所述气袋的端部；所述气袋的端部固定有锥形的气块；所述气块的小端朝向所述喷浆口；所述气块的小端开设有与所述喷气口连通的输气口；所述喷浆口位于所述钻杆内腔的边缘供所述气块的周侧抵接。
9.通过采用上述技术方案，启动空压泵，输气管将空压泵的高压空气灌入气袋内，气袋膨胀，迫使伸缩弹簧伸展，气袋膨胀的过程中，气块的周侧抵接于喷浆口的边缘，降低土体进入钻杆内腔的风险，同时，高压空气经过输气口的喷出后，形成高压气柱，随着钻杆的转动，对钻杆周围的土体进行切割并冲散，提高钻杆的下钻速度。在需要向钻孔内注浆时，关闭空压泵，伸缩弹簧在回复力的作用下，迫使气袋收缩，将气袋内剩余的空气排出输气口外。后续注浆完成后，可间歇性启动空压泵，使气块的小端间歇性地刺向喷浆口，降低喷浆口被泥浆堵塞的风险。
10.可选的，所述输气口的内壁固定有挡环；所述挡环背离所述气袋的一侧固定有弹性膜片；所述弹性膜片位于所述挡环的中心区域贯穿设置有至少两道相交的切割线。
11.通过采用上述技术方案，在高压空气通入气袋时，高压空气通过喷气口喷向输气口，弹性膜片由于切割线的贯穿设置，高压空气经过弹性膜片喷出输气口。由于挡环的限制，使得被切割线贯穿的弹性膜片，可以朝输气口的方向大范围翻转，而朝喷气口方向只能小范围翻转，构成类似单向阀的功能，从而降低土体和泥浆进入气袋内的风险，提高气袋的使用寿命。
12.可选的，所述气袋的端部也设置有所述弹性膜片；所述弹性膜片将所述喷气口闭合；所述弹性膜片的表面也贯穿设置有至少两道相交的切割线。
13.通过采用上述技术方案，两道弹性膜片的设置，进一步降低土体和泥浆进入气袋内的风险，提高气袋的使用寿命。
14.可选的，所述气块的斜面固定有供所述钻杆内壁抵接的抵接环。
15.通过采用上述技术方案，在气袋膨胀充气的过程中，气块逐渐靠近喷浆口，在气块向喷浆口靠近的过程中，抵接环也逐渐靠近转杆的内壁，当抵接环抵接于钻杆的内壁时，抵接环限制气块的移位，从而限制喷气口的移位，改善输气口喷气方向在下钻过程中无固定位置的问题，同时降低土体通过喷浆口进入钻杆内腔的风险。
16.可选的，所述气块的内部开设有气腔；所述喷气口与所述输气口均连通于所述气腔；所述气腔内设置有松紧绳；所述松紧绳远离所述喷气口的一端固定连接有用于封闭所述输气口的封闭块。
17.通过采用上述技术方案，在气袋充气膨胀时，气袋内的高压空气经过喷气口流入气腔内，待气腔内的气体达到将封闭块顶离输气口的压力后，封闭块与输气口分离，高压空气经过输气口喷出。待空压泵关闭后，伸缩弹簧收缩，气块脱离与喷浆口边缘的抵接，松紧绳恢复弹力，封闭块将输气口重新堵塞，降低土体和泥浆进入气袋内的风险，提高气袋的使用寿命。
18.可选的，所述输气口的内壁贯穿设置有供所述松紧绳穿过的绳槽；所述喷浆口的
内壁开设有供所述松紧绳周侧抵接的凹槽；所述气腔的内壁固定有用于限制所述松紧绳移位的限位件。
19.通过采用上述技术方案，在气块的周侧抵接于喷浆口的边缘时，松紧绳穿过绳槽，松紧绳的周侧抵接于凹槽的侧壁，降低气块的周侧与喷浆口的边缘存在间隙的风险，从而降低土体进入钻杆内腔的风险。通过限位件的设置，降低封闭块脱离输气口时松紧绳四处移位的风险，提高松紧绳穿过绳槽的精确度。
20.可选的，所述封闭块的侧壁开设有封闭孔；所述松紧绳与所述封闭块的连接位置位于所述封闭孔的孔底；所述封闭孔的内壁供所述气块的外周壁抵接。
21.通过采用上述技术方案，由于封闭块具有弹性，同时封闭孔的设置，在封闭块将输气口封闭时，封闭块将气块的小端包裹，降低土体和泥浆进入输气口内的风险，从而降低土体和泥浆进入气袋内的风险，提高气袋的使用寿命。
22.可选的，所述输气管的周侧设置有用于阻挡泥浆直接冲击气袋的挡板；所述挡板沿所述钻杆的轴向投影覆盖收缩状态下的所述气袋。
23.通过采用上述技术方案，挡板覆盖收缩状态下的气袋，降低泥浆直接冲击气袋的风险，即提高伸缩弹簧的使用寿命，也提高气袋的使用寿命。
24.可选的，所述输气管与所述气袋之间设置有弹性管；所述弹性管将所述输气管和所述气袋的内腔连通；所述弹性管的两端分别固定连接于所述输气管的端部和所述气袋的侧壁。
25.通过采用上述技术方案，在泥浆灌入钻杆的内腔时，通过弹性管的弹性形变，缓冲部分泥浆挤压气袋的作用力，改善泥浆灌入钻杆内腔时破坏气袋的问题，提高气袋的使用寿命。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.施工人员准备对规划后的点位进行钻孔时，启动深层搅拌机和空压泵，空压泵的高压空气通过输气管注入伸缩气囊内，喷气口喷出的高压空气，冲散包裹在钻头周围的土体，改善包裹钻头的土体影响钻头下钻速度的问题，同时高压空气使钻头周侧的土体更松散，钻杆伸入土体内至设计深度后，施工人员关闭空压泵，伸缩气囊收缩，启动灰浆泵，随着钻杆上提的过程中，泥浆从喷浆口喷出，泥浆与被高压空气吹散的土体混合均匀，提高水泥搅拌桩成柱质量；2.在需要向钻孔内注浆时，关闭空压泵，伸缩弹簧在回复力作用下，迫使气袋收缩，将气袋内剩余的空气排出输气口外，后续注浆完成后，可间歇性启动空压泵，使气块的小端间歇性地刺向喷浆口，降低喷浆口被泥浆堵塞的风险；3.在泥浆灌入钻杆的内腔时，通过弹性管的弹性形变，缓冲部分泥浆挤压气袋的作用力，改善泥浆灌入钻杆内腔时破坏气袋的问题，提高气袋的使用寿命。
附图说明
27.图1是实施例1的水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法的流程图。
28.图2是实施例1的水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工结构示意图。
29.图3是用于展示实施例1钻杆的内部结构示意图。
30.图4是图2在a部的放大图。
31.图5是用于展示实施例2的气块和封闭块的内部结构示意图。
32.图6是用于展示实施例2的气块和封闭块分离的状态示意图。
33.图7是用于展示实施例2的圆弧面抵接于钻杆内侧壁的状态示意图。
34.附图标记说明：1、深层搅拌机；11、钻杆；111、旋转接头；112、喷浆口；113、输气管；114、固定杆；115、弹性管；116、挡板；117、凹槽；2、灰浆泵；21、送浆管；3、空压泵；31、送气管；4、泥浆储存池；5、伸缩气囊；51、喷气口；52、气袋；53、伸缩弹簧；54、气块；541、输气口；542、气腔；543、绳槽；55、抵接环；551、圆弧面；552、避让槽；6、挡环；7、弹性膜片；71、切割线；8、松紧绳；9、封闭块；91、封闭孔；10、限位件。
具体实施方式
35.以下结合附图1
‑
7对本技术作进一步详细说明。
36.实施例1公开一种水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法。
37.参照图1，一种水泥搅拌桩加气搅拌成孔施工方法，包括如下步骤：步骤s1：钻孔定位：根据施工方案或对已施工的现场进行测绘定点，相邻点位之间按设定间距进行分隔。
38.步骤s2：参照图2和图3，施工现场准备：a.需准备的设备包括深层搅拌机1、灰浆泵2以及空压泵3。b.将深层搅拌机1移动至施工区域，在深层搅拌机1到达施工区域后进行水平校准。c.将灰浆泵2的进浆管放入调配后的泥浆储存池4内，将空压泵3放置于规定区域，深层搅拌机1钻杆11的周侧具备两个旋转接头111，一个旋转接头111与灰浆泵2之间连接送浆管21，另一个旋转接头111与空压泵3之间连接送气管31；其中，钻杆11至少具备两个喷浆口112、位于钻杆11内腔且与送气管31连通的输气管113、与输气管113连通的伸缩气囊5，伸缩气囊5具备与喷浆口112相对的喷气口51。
39.步骤s3：参照图2和图3，加气搅拌成孔：a.深层搅拌机1水平校准后，将深层搅拌机1的钻头对准已规划后的点位。b.启动深层搅拌机1和空压泵3，钻杆11转动，钻杆11向土体内进给的过程中，喷气口51喷出高压空气，冲散包裹在钻头周围的土体，改善包裹钻头的土体影响钻头下钻速度的问题，同时高压空气使钻头周侧的土体更松散。
40.步骤s4：参照图2和图3，钻孔注浆：a.钻头转至设计深度后，关闭空压泵3，伸缩气囊5收缩。b.启动灰浆泵2同时钻杆11上提，钻杆11上提的过程中，灰浆泵2将泥浆储存池4内的泥浆泵送至送浆管21内，通过送浆管21泵送至钻杆11的内腔，喷浆口112将钻杆11内腔的泥浆喷出至钻孔内与土体混合。
41.步骤s5：参照图2和图3，冲洗钻杆11：a.关闭深层搅拌机1和灰浆泵2。b.将进浆管放入清水池内。c.启动灰浆泵2，清水通过灰浆泵2的泵送和送浆管21的输送，清水通入钻杆11的内腔。d.观察喷浆口112的水流，待水流出喷浆口112的洁净后，关闭灰浆泵2，便可完成对灰浆泵2、钻杆11和伸缩气囊5的冲洗。
42.参照图2，上述方法中输气管113的周侧固定有多根固定杆114，多根固定杆114以输气管113的轴心环绕设置，固定杆114远离输气管113的端部固定连接于钻杆11的内侧壁，以降低泥浆进入钻杆11内腔时使输气管113移位的风险。
43.参照图2，伸缩气囊5包括与输气管113连通的气袋52和固定连接于气袋52内周侧的伸缩弹簧53，输气管113朝向钻头的端部固定连接有弹性管115，弹性管115采用橡胶材质制成。弹性管115远离输气管113的一端固定连接于气袋52的周侧，弹性管115将输气管113和气袋52连通。设置弹性管115的目的在于，在伸缩弹簧53迫使气袋52收缩的状态下，泥浆灌入钻杆11的内腔，弹性管115形变，缓冲部分泥浆挤压气袋52的作用力，改善泥浆灌入钻杆11内腔时破坏气袋52的问题。
44.参照图2，输气管113的周侧固定连接有挡板116，弹性管115位于挡板116和气袋52之间。挡板116背离钻头的一侧设置有圆弧过渡，挡板116沿钻杆11的轴向投影覆盖收缩状态下的气袋52，挡板116的周侧留有供泥浆通过的间隙。设置挡板116的目的在于，在泥浆灌入钻杆11的内腔时，挡板116降低泥浆直接冲击气袋52的风险，提高气袋52和伸缩弹簧53的使用寿命，挡板116与弹性管115的配合，降低位于钻杆11内腔的泥浆对气袋52破坏的风险。
45.参照图2，在本实例中，喷浆口112的数量为两个，这两个喷浆口112以钻杆11的轴心对称设置。喷气口51位于气袋52的两端，两端的喷气口51分别对应于两个喷浆口112。气袋52的两端均固定连接有锥形的气块54，气块54的小端开设有连通于喷气口51的输气口541，输气口541与喷气口51同轴设置，输气口541的直径小于喷浆口112的直径。
46.参照图2，气块54外周壁的斜面固定连接有抵接环55，抵接环55背离气袋52的一侧设置有与钻杆11内侧壁匹配的圆弧面551，圆弧面551供钻杆11的内侧壁抵接，喷浆口112位于钻杆11内腔的边缘供气块54的周壁抵接。设置抵接环55的目的在于，气袋52充气后，气袋52膨胀伸长，使气块54抵接于喷浆口112的边缘，圆弧面551贴合于钻杆11的内侧壁，改善输气口541喷气方向在下钻过程中无固定位置的问题，同时降低土体通过喷浆口112进入钻杆11内腔的风险。
47.参照图3和图4，输气口541的内壁同轴固定有挡环6，挡环6背离气袋52的一侧固定连接有弹性膜片7。弹性膜片7可以采用塑料材质制成，也可以采用硅胶材料制成。弹性膜片7位于挡环6的中心区域贯穿开设有两道相交的切割线71。气袋52的端部同样也固定连接有弹性膜片7，弹性膜片7将喷气口51闭合，弹性膜片7覆盖喷气口51的表面同样也贯穿开设有两道相交的切割线71。在气袋52充气膨胀伸长时，弹性膜片7被切割线71切割的部分翻转，使高压空气通过喷气口51和输气口541。在输气管113停止注入高压空气后，弹性膜片7被切割线71贯穿的部分归位，通过挡环6和气袋52端部的阻挡，使得被切割线71贯穿的弹性膜片7，可以朝气块54的小端方向大范围翻转，而朝喷气口51方向只能小范围翻转，构成类似单向阀的功能，从而降低土体和泥浆进入气袋52内的风险，提高气袋52的使用寿命。
48.参照图3和图4，需要说明的是，弹性膜片7被切割线71贯穿的部分始终位于输气口541内翻转，借此设计，降低钻杆11转动过程中弹性膜片7与土体相互摩擦的风险，提高弹性膜片7的使用寿命。
49.实施例1的实施原理为：施工人员准备对规划后的点位进行钻孔时，先启动深层搅拌机1和空压泵3，空压泵3的高压空气通过输气管113注入气袋52内，伸气袋52充气膨胀伸长，迫使伸缩弹簧53拉伸，高压空气经过喷气口51和输气口541吹向钻孔内的土体，冲散包
裹在钻头周围的土体，改善包裹钻头的土体影响钻头下钻速度的问题，同时高压空气使钻头周侧的土体更松散。
50.钻杆11伸入土体内至设计深度后，施工人员关闭空压泵3，气袋52在伸缩弹簧53的回复力作用下收缩，弹性膜片7被切割线71贯穿的部分归位。启动灰浆泵2，随着钻杆11上提的过程中，泥浆从喷浆口112喷出，泥浆与被高压空气吹散的土体混合均匀，提高成柱质量。
51.在钻头离开钻孔口后，关闭深层搅拌机1和灰浆泵2，施工人员将灰浆泵2的进浆管放入清水池中，而后启动灰浆泵2，清水池内的清水冲洗钻杆11的内壁和气袋52的外侧壁，待喷浆口112流出的水洁净后，便可完成对钻杆11、灰浆泵2和气袋52的冲洗。而后移动深层搅拌机1，将钻头对准下一个待钻点位，重复上述步骤，便可完成对水泥搅拌桩基群的施工。
52.实施例2参照图5，本实施例与实施例1的不同之处在于，输气口541的封闭结构，具体地，输气管113的端部与气袋52的侧壁固定连接，气块54的内部开设有气腔542，喷气口51与输气口541均连通于气腔542。气腔542的内壁固定连接有松紧绳8，松紧绳8沿气袋52的伸展方向延伸设置，松紧绳8远离喷气口51的一端固定连接有用于封闭输气口541的封闭块9，封闭块9可以采用塑料材质制成，封闭块9的形状为锥形，喷浆口112的直径小于封闭块9大端的直径，封闭块9位于大端的中心处开设有封闭孔91。
53.参照图5和图6，松紧绳8与封闭块9的连接位置位于封闭孔91的孔底中心位置，封闭孔91的内壁供气块54外周壁的斜面抵接。输气口541的内壁贯穿设置有供松紧绳8穿过的绳槽543，当封闭孔91的内壁抵接于气块54的外周壁时，封闭块9将绳槽543包覆。喷浆口112的内壁开设有供松紧绳8周侧抵接的凹槽117。抵接环55的表面贯穿设置有供松紧绳8和封闭块9穿过的避让槽552，当圆弧面551抵接于钻杆11的内侧壁时，松紧绳8和封闭块9穿过绳槽543和避让槽552，以使圆弧面551能完全地贴合于钻杆11的内侧壁，降低土体进入钻杆11内腔的风险。
54.参照图7，需要说明的是，当圆弧面551抵接于钻杆11的内侧壁时，松紧绳8的周侧不外露于钻杆11的外侧壁，以降低钻杆11转动时松紧绳8与土体摩擦的风险，提高松紧绳8的使用寿命。
55.参照图5，气腔542的内壁固定有用于限制松紧绳8移位的限位件10，限位件10可以是螺钉，也可以是铆钉。设置限位件10的目的在于，降低封闭块9脱离输气口541时松紧绳8四处移位的风险，提高松紧绳8穿过绳槽543的精确度。
56.实施例2的实施原理为：在气袋52充气膨胀时，气袋52内的高压空气经过喷气口51流入气腔542内，待气腔542内的气体达到将封闭块9顶离输气口541的压力后，封闭块9与输气口541分离，待圆弧面551抵接于钻杆11的内侧壁后，松紧绳8穿过绳槽543，松紧绳8的周侧抵接于凹槽117的侧壁，松紧绳8和封闭块9穿过避让槽552，圆弧面551完全抵接于钻杆11的内侧壁，高压空气经过输气口541喷出。
57.待空压泵3关闭后，伸缩弹簧53收缩，气块54脱离与喷浆口112边缘的抵接，松紧绳8恢复弹力，封闭块9将输气口541重新堵塞，封闭块9将气块54的小端包裹并将绳槽543覆盖，降低土体和泥浆进入输气口541内的风险，从而降低土体和泥浆进入气袋52内的风险，提高气袋52的使用寿命。
58.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术
的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。