本發(fā)明涉及樁基施工，具體涉及一種多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、水泥攪拌樁用于軟土地基處理加固，具有適用土質類型廣、加固深度大、適用工程范圍廣、施工工期短、成本低、施工機械化程度高等優(yōu)點，在工程中得到廣泛的應用，可實現(xiàn)水泥土攪拌樁和水泥土攪拌樁止水帷幕的施工。但是，傳統(tǒng)的水泥土攪拌樁施工方法只能以鉆桿在固定轉速下施工，無法實現(xiàn)鉆桿變速施工，例如傳統(tǒng)施工方法施工水泥土攪拌樁止水帷幕，只能以圓形截面的水泥土攪拌樁相互搭接而成難以滿足不同工程的不同施工要求，造成水泥材料的浪費。

2、中國專利(公開號：cn218204510u)中公開了一種多功能水泥土防滲墻雙動力施工裝置，動力轉盤與主電動機之間安裝有離合器，離合器能夠實現(xiàn)主電動機和伺服電機之間的切換。在鉆桿攪拌的負荷增高時，伺服電機和主電動機聯(lián)合驅動動力轉盤，增大鉆桿扭矩以適應大直徑水泥土樁的工況；通過離合器對主電動機和伺服電機進行控制，實現(xiàn)多種旋噴工況施工。但其只能在固定的角度區(qū)間上以變速和擺噴方式實現(xiàn)橢圓形截面和扇形截面的水泥土攪拌樁相互搭接施工，難以根據(jù)工程要求靈活改變變速和擺噴角度區(qū)間，導致工程上施工速度慢，水泥利用率較低，增大施工成本。水泥攪拌樁施工經(jīng)常會遇到地層變化大的情況，傳統(tǒng)施工方法無法根據(jù)地層適時變更施工策略，會導致施工質量下降，造成水泥材料浪費，且當遇到堅硬地層時容易造成鉆頭、鉆桿和鏈條等部件損壞，延誤工期，增加施工成本。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)及方法，通過驅動機構和驅動轉盤帶動鉆桿轉動并調(diào)節(jié)轉速，升降組件能夠調(diào)節(jié)下降鉆孔和上提注漿速度，注漿組件能夠控制注漿流量和注漿壓力，適配不同土層的施工需求，結合光電傳感器形成的工作區(qū)，為不同工作區(qū)配置相應的注漿參數(shù)，調(diào)節(jié)漿液覆蓋范圍，得到所需結構的攪拌樁，提高施工效率、漿液利用率。

2、本發(fā)明的第一目的是提供一種多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，采用以下方案：

3、包括：

4、回轉驅動組件，包括驅動機構和驅動轉盤，驅動機構輸出端接入驅動轉盤，驅動轉盤上設有滑動配合鉆桿的驅動孔，驅動孔外側環(huán)向設有多個間隔分布的光電傳感器，相鄰光電傳感器之間形成工作區(qū)；

5、升降組件，輸出端懸吊鉆桿，驅動鉆桿相對于驅動孔軸向升降；

6、注漿組件，輸出端接入鉆桿頂端，以使?jié){液經(jīng)鉆桿內(nèi)部注入鉆桿所成鉆孔內(nèi)；

7、控制組件，連接驅動機構、光電傳感器、升降組件和注漿組件，控制組件用于依據(jù)不同工作區(qū)控制驅動機構輸出的轉速和轉向、依據(jù)不同的土層控制升降組件的速度、依據(jù)不同的土層控制注漿組件的壓力。

8、進一步地，所述驅動機構包括主電機、伺服電機和傳動軸，傳動軸一端通過變速箱接入主電機，另一端接入驅動轉盤，驅動轉盤的回轉軸線與鉆桿同軸；傳動軸外安裝有從動輪，伺服電機輸出端接入從動輪以驅動傳動軸。

9、進一步地，所述驅動轉盤軸線與其回轉軸線共線，傳動軸通過驅動轉盤帶動鉆桿繞軸線回轉。

10、進一步地，所述升降組件包括提升電機和鏈條，鏈條通過鏈條齒輪安裝于塔架，鉆桿通過回轉接頭安裝于鏈條，以跟隨鏈條運動而相對于驅動轉盤升降，提升電機通過鏈條箱連接鏈條齒輪，以通過鏈條齒輪驅動鏈條轉動。

11、進一步地，所述塔架架設于驅動轉盤上方，底部安裝于承載平臺，鏈條豎向分布。

12、進一步地，所述承載平臺上設有主控平臺和操作臺，控制組件位于主控平臺內(nèi)，操作臺上設有控制元件并接入控制組件。

13、進一步地，所述注漿組件包括相連的漿液倉、伺服泵，伺服泵的輸出端接入鉆桿頂端的注漿口，鉆桿底端設有鉆頭，鉆桿上設有輸出內(nèi)部漿液的出漿口。

14、進一步地，所述光電傳感器安裝于傳感器支架，通過調(diào)節(jié)相鄰光電傳感器的相對環(huán)向位置，改變工作區(qū)的分布。

15、進一步地，所述驅動盤上設有觸發(fā)件，觸發(fā)件跟隨驅動盤回轉時，能夠依次觸發(fā)光電傳感器，光電傳感器被觸發(fā)時，發(fā)送觸發(fā)信號到控制組件。

16、本發(fā)明的第二目的是提供一種如第一目的所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)的施工方法，包括：

17、調(diào)整鉆桿工作位置，使鉆桿朝向孔位中心，選擇工作模式進行施工；

18、選擇傳統(tǒng)工作模式/定速工作模式，驅動機構通過驅動轉盤帶動鉆桿回轉，升降組件帶動鉆桿下降形成鉆孔，注漿組件向鉆桿內(nèi)注入漿液，鉆桿上升實現(xiàn)上提注漿，形成圓柱狀的攪拌樁；

19、選擇變速工作模式，驅動機構通過驅動轉盤帶動鉆桿回轉，鉆桿下降形成鉆孔，在上提注漿過程中，控制鉆桿于不同工作區(qū)內(nèi)的轉速，形成橢圓形柱狀的攪拌樁；

20、選擇擺噴工作模式，驅動機構通過驅動轉盤帶動鉆桿回轉，鉆桿下降形成鉆孔，在上提注漿過程中，控制鉆桿于設定的工作區(qū)內(nèi)擺動并反復切換轉向，形成雙扇形柱狀的攪拌樁。

21、進一步地，調(diào)節(jié)相鄰光電傳感器相對于鉆桿軸線所成圓心角，切換工作區(qū)的分布范圍；形成攪拌樁時，使相鄰攪拌樁的漿液覆蓋范圍部分重合，重合位置所形成的區(qū)域形成咬合。

22、進一步地，依據(jù)鉆桿注漿過程中出漿口所處位置，調(diào)節(jié)鉆桿的注漿壓力、下鉆速度、提升速度、轉動速度。

23、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

24、(1)針對目前不同施工環(huán)境下攪拌樁成樁靈活度較差而影響效率的問題，通過驅動機構和驅動轉盤帶動鉆桿轉動并調(diào)節(jié)轉速，升降組件能夠調(diào)節(jié)下降鉆孔和上提注漿速度，注漿組件能夠控制注漿流量和注漿壓力，適配不同土層的施工需求，結合光電傳感器形成的工作區(qū)，為不同工作區(qū)配置相應的注漿參數(shù)，調(diào)節(jié)漿液覆蓋范圍，得到所需結構的攪拌樁，提高施工效率、漿液利用率。

25、(2)在施工水泥攪拌樁止水帷幕時，可以根據(jù)具體施工要求靈活調(diào)整驅動轉盤上光電傳感器的位置，從而調(diào)節(jié)工作區(qū)分布，在施工時漿液能夠按照工作區(qū)的劃分進行噴射，結合伺服電機驅動，能夠快速切換鉆桿的轉動速度和擺動范圍，從而實現(xiàn)施工要求的任意角度的變速區(qū)間和擺噴區(qū)間。

26、(3)根據(jù)地層分布的土體類型和高度范圍，配置適配各土層的鉆桿轉速、噴漿壓力等施工參數(shù)，以便施工過程中根據(jù)土層實時調(diào)整施工參數(shù)，比采用單一施工參數(shù)施工的傳統(tǒng)施工方法節(jié)省水泥材料，提高施工質量。

27、(4)通過同一根傳動軸接入主電機和伺服電機，主電機和伺服電機分時工作，互不干涉，在切換工作模式時，切換二者與傳動軸的聯(lián)動，實現(xiàn)不同工作模式下對驅動轉盤轉動參數(shù)的調(diào)節(jié)，提高工作效率，加快施工進度，減少施工成本。

技術特征：

1.一種多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動機構包括主電機、伺服電機和傳動軸，傳動軸一端通過變速箱接入主電機，另一端接入驅動轉盤，驅動轉盤的回轉軸線與鉆桿同軸；傳動軸外安裝有從動輪，伺服電機輸出端接入從動輪以驅動傳動軸。

3.如權利要求2所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動轉盤軸線與其回轉軸線共線，傳動軸通過驅動轉盤帶動鉆桿繞軸線回轉。

4.如權利要求1所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，所述升降組件包括提升電機和鏈條，鏈條通過鏈條齒輪安裝于塔架，鉆桿通過回轉接頭安裝于鏈條，以跟隨鏈條運動而相對于驅動轉盤升降，提升電機通過鏈條箱連接鏈條齒輪，以通過鏈條齒輪驅動鏈條轉動。

5.如權利要求4所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，所述塔架架設于驅動轉盤上方，底部安裝于承載平臺，鏈條豎向分布。

6.如權利要求1所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，所述光電傳感器安裝于傳感器支架，通過調(diào)節(jié)相鄰光電傳感器的相對環(huán)向位置，改變工作區(qū)的分布。

7.如權利要求6所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動盤上設有觸發(fā)件，觸發(fā)件跟隨驅動盤回轉時，能夠依次觸發(fā)光電傳感器，光電傳感器被觸發(fā)時，發(fā)送觸發(fā)信號到控制組件。

8.一種多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)的施工方法，利用如權利要求1-7中任一項所述多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.如權利要求8所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)的施工方法，其特征在于，調(diào)節(jié)相鄰光電傳感器相對于鉆桿軸線所成圓心角，切換工作區(qū)的分布范圍；形成攪拌樁時，使相鄰攪拌樁的漿液覆蓋范圍部分重合，重合位置所形成的區(qū)域形成咬合。

10.如權利要求8所述的多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)的施工方法，其特征在于，依據(jù)鉆桿注漿過程中出漿口所處位置，調(diào)節(jié)鉆桿的注漿壓力、下鉆速度、提升速度、轉動速度。

技術總結
本發(fā)明提供一種多工況水泥土攪拌樁施工系統(tǒng)及方法，涉及樁基施工技術領域，針對目前不同施工環(huán)境下攪拌樁成樁靈活度較差而影響效率的問題，通過驅動機構和驅動轉盤帶動鉆桿轉動并調(diào)節(jié)轉速，升降組件能夠調(diào)節(jié)下降鉆孔和上提注漿速度，注漿組件能夠控制注漿流量和注漿壓力，適配不同土層的施工需求，結合光電傳感器形成的工作區(qū)，為不同工作區(qū)配置相應的注漿參數(shù)，調(diào)節(jié)漿液覆蓋范圍，得到所需結構的攪拌樁，提高施工效率、漿液利用率。

技術研發(fā)人員：何金成,張偉建,莊培芝,李昊翔,梁英明,厲超吉,李善友,錢遠順,朱濤,宋修廣,李峰,胡正欣,黃劍,楊柳,韓旭
受保護的技術使用者：濟商高速公路（濟寧）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21