變徑攪拌樁機及其成樁施工方法、鉆桿的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及攪拌樁技術領域，特別是涉及一種變徑攪拌樁機及其成樁施工方法、鉆桿。
【背景技術】
[0002]建筑基礎工程中的軟土地基處理是保證工程質量的關鍵環節，并在工程總價中占有較大比例。大量工程實踐表明，水泥土攪拌樁法具有施工簡單、快速、振動小等優點，能有效地提高軟土地基的穩定性，減少和控制沉降量。水泥土攪拌樁現己發展成一種常用的軟弱地基處理方法，主要適用于加固飽和軟粘土地基。其具體是使用攪拌樁機將水泥(或石灰)等固化劑泵入軟土中，并通過攪拌樁機的攪拌葉片就地將軟土和固化劑攪拌，使固化劑與軟土間混合，產生一系列的物理和化學反應，硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土攪拌樁，這種水泥土攪拌樁與樁周的泥土一起組成的復合地基具有較高的承載力，減少地基沉降。
[0003]現有的常規攪拌樁機一般為單鉆桿攪拌樁機，葉片攪拌時產生的剪切力大，攪拌樁施工對樁周土體的擾動大，存在攪拌方向單一、地面冒漿、攪拌不夠均勻，鉆桿容易進漿堵塞、成樁質量差，成樁效率低下等問題。專利公開號CN1632233A公開了一種“雙向攪拌樁的成樁操作方法”，提出一種雙向攪拌樁的成樁方法，該方法采用同軸正反方向的內鉆桿和外鉆桿同時攪拌，保證水泥漿在樁體內攪拌均勻，避免出現地面冒漿的問題，而且可提高成樁質量和效率。但是該方法的施工工藝只能形成一種樁徑的水泥土攪拌樁，但是很多地基存在不同質地的土層，而不同土層的原始承載力也不一樣，需要不同樁徑的水泥土攪拌樁，如果全部按照小樁徑進行施工，則水泥土攪拌樁的強度不夠；如果全部按照大樁徑施工，則大量浪費固化劑，成本增大。專利公開號CN102808408A公開了 “一種雙向變徑攪拌樁機及其成樁施工方法”，其攪拌漿葉具有固定葉片和活動葉片，通過改變內鉆桿和外鉆桿的轉動方向打開活動葉片，從而實現變徑。但是該變徑攪拌樁機仍然存在著以下問題:(I)存在著改變轉動方向后，活動葉片未打開或者未完全打開，未按照設計要求完成變樁徑施工，或者施工質量差；(2)只能實現兩種樁徑，不能實現無級變徑。
【發明內容】
[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發明的目的是提供一種能夠確保葉片打開和/或收縮，完成變樁徑施工的鉆桿、變徑攪拌樁機及其成樁施工方法。
[0006]( 二)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供一種變徑攪拌樁機，包括:機座、塔架、攪拌頭和升降機構，所述塔架固定在所述機座上；所述攪拌頭通過所述升降機構吊裝在所述塔架上，所述升降機構帶動所述攪拌頭上下移動；所述攪拌頭包括鉆桿、轉動驅動機構和伸縮機構，所述鉆桿包括外管和內管，所述內管空套在所述外管中，且所述內管的前部穿出所述外管；所述內管的前部設有噴漿口 ；所述外管設有外管輻圈；所述內管的前部設有內管輻圈；所述內管前部還設有可滑動的過渡套，且位于所述外管輻圈與所述內管輻圈之間；所述過渡套設有可相對轉動的上輻圈和下輻圈；所述外管輻圈與上輻圈之間及所述內管輻圈與下輻圈之間均鉸接安裝至少一組攪拌葉組，每組所述攪拌葉組包括至少一個攪拌葉；所述攪拌葉包括通過鉸鏈相鉸接的第一葉片和第二葉片；所述轉動驅動機構分別與所述外管及內管連接，用于帶動所述外管和內管正反轉動或者同向轉動；所述伸縮機構用于驅動所述內管和所述外管沿軸向相對移動。
[0008]其中，所述外管輻圈與上輻圈之間鉸接安裝有多組所述攪拌葉組，任意相鄰的兩組所述攪拌葉組之間通過一個上滑動輻圈相鉸接，所述上滑動輻圈可滑動地安裝在所述內管的外壁；所述內管輻圈與下輻圈之間鉸接安裝有多組所述攪拌葉組，任意相鄰的兩組所述攪拌葉組之間通過一個下滑動輻圈相鉸接，所述下滑動輻圈可滑動地安裝在所述內管的外壁。
[0009]其中，所述外管輻圈與上輻圈之間安裝的所述攪拌葉組數量與所述內管輻圈與下輻圈之間安裝的所述攪拌葉組數量相同。
[0010]其中，每組所述攪拌葉組包括的所述攪拌葉為多個，多個所述攪拌葉均沿所述內管輻圈和外管輻圈的周向均勻排列。
[0011]其中，所述鉆桿還包括外管頭座和內管頭座，所述外管與所述外管頭座可轉動地連接，所述內管與所述內管頭座可轉動地連接；所述伸縮機構帶動所述內管頭座和外管頭座相對移動，使所述內管和所述外管沿軸向相對移動。
[0012]其中，所述伸縮機構包括伸縮缸，所述伸縮缸安裝在所述外管頭座和內管頭座之間，所述伸縮缸的活塞桿與所述外管相平行，所述伸縮缸驅動所述內管頭座與外管頭座沿所述外管軸向移動。
[0013]其中，所述外管頭座上設有導向桿，所述內管頭座與所述導向桿可滑動地套接。
[0014]其中，所述外管頭座上設有導向桿，所述內管頭座與所述導向桿可滑動地套接；所述伸縮機構包括電動葫蘆，所述電動葫蘆安裝導向桿的頂端，帶動所述內管頭座沿導向桿移動。
[0015]其中，所述伸縮機構包括導向軌、滾軸直線滑軌和滾軸驅動電機，所述導向軌安裝在所述外管頭座上，所述內管頭座與所述導向軌可滑動地套接；所述滾軸直線滑軌與所述導向軌相平行安裝，所述內管頭座與所述滾軸直線滑軌的滑塊相連接，所述滾軸驅動電機與滾軸直線滑軌的螺紋軸相連接。
[0016]本發明還提供一種成樁施工方法，包括以下步驟:
[0017]S1:將需要施工的場地平整；
[0018]S2:將上述任一項所述的變徑攪拌樁機運輸到待施工場地，按設定樁位定位并對中，內管與送漿泵相連接；
[0019]S3:啟動轉動驅動機構,使外管和內管正反轉動或者同向轉動,啟動升降機構使攪拌頭沿塔架下降，鉆桿開始下沉攪拌，在下沉攪拌的過程中，根據設計要求，不啟動伸縮機構，或者一次啟動伸縮機構帶動內管和外管沿軸向相對移動，或者多次啟動伸縮機構帶動內管和外管沿軸向相對移動，或者啟動伸縮機構在下沉攪拌的同時帶動內管和外管沿軸向相對移動，下沉攪拌到設計深度；
[0020]S4:到達設計深度后，改變升降機構的工作方向，實現鉆桿提升攪拌，在提升攪拌過程中，根據設計要求，不啟動伸縮機構，或者一次啟動伸縮機構使內管和外管沿軸向相對移動，或者多次啟動伸縮機構帶動內管和外管沿軸向相對移動，或者啟動伸縮機構在提升攪拌的同時帶動內管和外管沿軸向相對移動；
[0021]S5:待鉆桿提升到地表后，整機移位到下一根粧的指定粧位，重復以上的每步操作，完成下一根攪拌樁；或者至少一次重復步驟S3和S4后，待鉆桿提升到地表后，整機移位到下一根樁的指定樁位，重復以上的每步操作，完成下一根攪拌樁；
[0022]其中，在步驟S3和/或步驟S4中開啟送漿泵，向土體噴固化劑。
[0023]進一步的，在所述步驟S2與步驟S3之間還包括步驟S21:根據設計要求，啟動伸縮機構，帶動內管和外管相對移動，預先調節初始攪拌樁徑。
[0024]進一步的，在所述步驟S2與步驟S21之間還包括步驟S20:在所述步驟S2與步驟S21之間還包括步驟S20:啟動升降機構，使鉆桿自然下沉到樁體開始處；在步驟S4與步驟S5之間還包括步驟S40:在樁體開始處關閉轉動驅動機構，鉆桿繼續自然提升。
[0025]進一步的，所述轉動驅動機構帶動所述內管和外管正反同速轉動。
[0026]本發明還提供一種鉆桿，包括:外管和內管，所述內管空套在所述外管中，且所述內管的前部穿出所述外管；所述內管的前部設有噴漿口 ；所述外管設有外管輻圈；所述內管的前部設有內管輻圈；所述內管前部還設有可滑動的過渡套，且位于所述外管輻圈與所述內管輻圈之間；所述過渡套設有可相對轉動的上輻圈和下輻圈；所述外管輻圈與上輻圈之間及所述內管輻圈與下輻圈之間均鉸接安裝至少一組攪拌葉組，每組所述攪拌葉組包括至少一個攪拌葉；所述攪拌葉包括通過鉸鏈相鉸接的第一葉片和第二葉片。
[0027]進一步的，所述外管輻圈與上輻圈之間鉸接安裝有多組所述攪拌葉組，任意相鄰的兩組所述攪拌葉組之間通過一個上滑動輻圈相鉸接，所述上滑動輻圈可滑動地安裝在所述內管的外壁；所述內管輻圈與下輻圈之間鉸接安裝有多組所述攪拌葉組，任意相鄰的兩組所述攪拌葉組之間通過一個下滑動輻圈相鉸接，所述下滑動輻圈可滑動地安裝在所述內管的外壁。
[0028](三)有益效果
[0029]本發明提供的變徑攪拌樁機及其成樁施工方法，攪拌葉包括通過鉸鏈連接的第一葉片和第二葉片，使用伸縮機構驅動內管和外管沿軸向相對移動，調節攪拌葉的攪拌直徑(半徑)，形成變徑攪拌樁，使用伸縮機構進行調節，確保攪拌葉打開或者收縮，保證在成樁操作過程中按照設計要求進行變徑，提高