高强度水泥土搅拌桩.pdf

本发明属于建筑技术领域，涉及一种高强度水泥土搅拌桩。解决了现有技术抗拔力差和桩身强度差的技术问题。它包括水泥土搅拌桩，所述的水泥土搅拌桩内具有至少一根轴向截面积不同的凹凸桩体，所述的凹凸桩体的外壁具有相互交替的凹进部和凸出部。本发明强度高，抗拔性能好，能节约原材料。

1.  一种高强度水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩(1)，其特征在于，所述的水泥土搅拌桩(1)内具有至少一根轴向截面积不同的凹凸桩体(2)，所述的凹凸桩体(2)的外壁具有相互交替的凹进部(21)和凸出部(22)。

2.  根据权利要求1所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的凹凸桩体(2)的横截面为矩形。

3.  根据权利要求1所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的凹凸桩体(2)由若干根凹凸桩(4)沿轴向相互连接而成，所述的凹凸桩(4)的横截面为矩形。

4.  根据权利要求1所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的凹凸桩体(2)由若干根大截面桩(23)和小截面桩(24)相互交替相互连接而成。

5.  根据权利要求4所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的大截面桩(23)和小截面桩(24)的横截面均为矩形。

6.  根据权利要求3所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的凹凸桩(4)之间用连接件(5)连接而成。

7.  根据权利要求4所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的大截面桩(23)和小截面桩(24)之间用连接件(5)连接而成。

8.  根据权利要求1所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的凹凸桩体(2)内具有轴向设置的中空腔体(25)。

9.  根据权利要求6或7所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的连接件(5)包括第一连接螺母(51)和第二连接螺母(52)，所述的第一连接螺母(51)内螺接有插接头(53)，所述的第二连接螺母(52)内由螺母底部向螺母口部的方向依次设置有弹性件(54)、垫圈(55)、卡圈(56)和中间螺母(57)，中间螺母(57)与第二连接螺母(52)螺接固定，卡圈(56)位于中间螺母(57)和垫圈(55)之间，当插接头(53)插入到中间 螺母(57)中时，卡圈(56)能卡住插接头(53)从而使第一连接螺母(51)和第二连接螺母(52)固定连接，所述的中间螺母(57)靠近卡圈(56)的一端具有与卡圈(56)外壁形状相配适的卡圈定位腔(58)，所述的卡圈定位腔(58)还连接一个与卡圈定位腔(58)的腔壁之间形成钝角的卡圈限位腔(59)。

10.  根据权利要求9所述的高强度水泥土搅拌桩，其特征在于，所述的卡圈(56)内部具有至少一个卡齿(561)，所述的插接头(53)外壁且与卡圈(56)的连接处具有至少一个与卡齿(561)相配适的卡环(531)，卡齿(561)与卡环(531)形成卡接配合。

高强度水泥土搅拌桩
技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及一种高强度水泥土搅拌桩。
背景技术
水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。但现有的水泥土搅拌桩都为单柱桩，当需要较高抗拔力和抗压力时，需要将钻孔的孔径做大从而做出较大孔径的钻孔柱。
现有的水泥土搅拌桩的制作过程包括以下步骤：
1、桩机定位、对中、调平。放好搅拌桩桩位后，移动搅拌桩机到达指定桩位，对中，调平用水准仪调平。
2、调整导向架垂直度。采用经纬仪或吊线锤双向控制导向架垂直度。按设计及规范要求，垂直度小于1.0％桩长。
3、预先拌制浆液。深层搅拌机预搅下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。选用水泥标号425#普通硅酸水泥拌制浆液，水灰比控制在0.45～0.50范围，按照设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于50Kg。
4、搅拌下沉。启动深层搅拌桩机转盘，待搅拌头转速正常后，方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，下沉速度可通过档位调控，工作电流不应大于额定值。
5、喷浆搅拌提升。下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，通过管路送浆至搅拌头出浆口，出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置， 按设计确定的提升速度0.50～0.8m/min边喷浆搅拌边提升钻杆，使浆液和土体充分拌和。
6、重复搅拌下沉。搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后，关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，下沉速度按设计要求进行。
7、喷浆重复搅拌提升。下沉到达设计深度后，喷浆重复搅拌提升，一直提升至地面。
8、桩机移位。施工完一根桩后，移动桩机至下一根桩位，重复以上步骤进行下一根桩的施工。
由此可见，现有的水泥土搅拌桩的施工方法是单根制作，且每根桩都为圆柱形。
为了克服现有技术发不足，人们经过不断探索，提出了各种各样的解决方案，如中国专利文献公开了一种双向搅拌桩的成桩操作方法[公告号：CN102943467A]，水泥土搅拌桩由土和水泥浆搅拌形成，一幅搅拌墙由多根竖向相互搭接的水泥土搅拌桩组成，多幅水泥土搅拌墙相互搭接形成更长的水泥土搅拌墙，每幅水泥土搅拌墙由六根竖向的水泥土搅拌桩组成，六根水泥土搅拌桩同一时间形成，六根水泥土搅拌桩在同一竖直面上，相邻桩体互相搭接；相邻的水泥土搅拌墙相互搭接。
上述方案能一次同时施工六根水泥土搅拌桩，减少了原单轴或二轴水泥土搅拌桩形成的多道接缝，提高了施工效率，减少了用工量，弥补了三轴搅拌桩置换土多、水灰比大、水泥掺量大等缺陷，缩短施工工期三分之二以上。但是如该方案所述，六根水泥土搅拌桩在同一竖直面上，因此搅拌桩呈直线分布从而形成平面形的水泥土搅拌桩，该水泥土搅拌桩的抗拔力、强度有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种桩身强度高、抗拔力高的高强度水泥土搅拌桩。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种高强度水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩，所述的水泥土搅拌桩内具有至少一根轴向截面积不同的凹凸桩体，所述的凹凸桩体的外壁具有相互交替的凹进部和凸出部。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的凹凸桩体的横截面为矩形。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的凹凸桩体由若干根凹凸桩沿轴向相互连接而成，所述的凹凸桩的横截面为矩形。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的凹凸桩体由若干根大截面桩和小截面桩相互交替相互连接而成。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的大截面桩和小截面桩的横截面均为矩形。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的凹凸桩之间用连接件连接而成。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的大截面桩和小截面桩之间用连接件连接而成。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的凹凸桩体内具有轴向设置的中空腔体。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的连接件包括第一连接螺母和第二连接螺母，所述的第一连接螺母内螺接有插接头，所述的第二连接螺母内由螺母底部向螺母口部的方向依次设置有弹性件、垫圈、卡圈和中间螺母，中间螺母与第二连接螺母螺接固定，卡圈位于中间螺母和垫圈之间，当插接头插入到中间螺母中时，卡圈能卡住插接头从而使第一连接螺母和第二连接螺母固定连接，所述的中间螺母靠近卡圈的一端具有与卡圈外壁形状相 配适的卡圈定位腔，所述的卡圈定位腔还连接一个与卡圈定位腔的腔壁之间形成钝角的卡圈限位腔。
在上述的高强度水泥土搅拌桩中，所述的卡圈内部具有至少一个卡齿，所述的插接头外壁且与卡圈的连接处具有至少一个与卡齿相配适的卡环，卡齿与卡环形成卡接配合。所述的卡圈由若干个形状、大小相同的卡片围合呈圈型。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：在水泥土搅拌桩插入凹凸桩体，使凹凸桩体通过凹进部和凸出部与水泥土搅拌桩牢固结合，从而提升水泥土搅拌桩的强度，也进一步的提高抗拔性能；矩形截面状的凹凸桩体能以较小的横截面积得到较大的周长，从而实现节约材料的目的。
附图说明
图1是本发明提供的横截面的结构示意图；
图2是本发明提供的形成过程原理图；
图3是本发明提供的结构示意图；
图4是本发明提供的结构示意图；
图5是本发明提供的另一种结构示意图；
图6是本发明提供的另一种结构示意图；
图7是本发明的大截面桩和小截面桩之间用连接件连接的结构示意图；
图8是凹凸桩之间卡接的结构示意图；
图9是凹凸桩之间焊接的结构示意图；
图10是连接件的结构示意图；
图11是中间螺母的结构示意图；
图12是中间螺母的另一种结构示意图；
图13是现有技术的中间螺母的结构示意图；
图14是卡圈的结构示意图；
图15是插接头的结构示意图；
图16是图15的A处放大图。
图中：水泥土搅拌桩1、凹凸桩体2、凹进部21、凸出部22、大截面桩23、小截面桩24、中空腔体25、凹凸桩4、连接件5、第一连接螺母51、第二连接螺母52、插接头53、卡环531、弹性件54、垫圈55、卡圈56、卡齿561、卡片562、中间螺母57、卡圈定位腔58、卡圈限位腔59、中心钻杆91、周边钻杆92、端板100、卡槽101、卡接件102、弧形柱103。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1和图4所示，一种高强度水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩1，水泥土搅拌桩1外壁由多个弧形柱103相互连接而成，所述的水泥土搅拌桩1内具有至少一根轴向截面积不同的凹凸桩体2，所述的凹凸桩体2的外壁具有相互交替的凹进部21和凸出部22。如图3所示，凹凸桩体2内具有轴向设置的中空腔体25，中空腔体25能节约凹凸桩体2的成本，在凹凸桩体2中可设置钢筋圈或用碳纤维制成的纵向和横向加强圈，用于提高凹凸桩体2纵向和横向的强度。
如图2所示，在具体制桩时，可设置一个中心钻杆91，在中心钻杆91的周围设置若干个周边钻杆92，中心钻杆91和周边钻杆92上均设置搅拌桨，且中心钻杆91和周边钻杆92的内部具有能喷射水泥浆的通道，中心钻杆91和周边钻杆92在转动过程中，搅拌桨的搅动范围相互重叠，并在转动时喷射水泥浆使水泥浆与 泥土形成水泥土搅拌桩1，在水泥土搅拌桩1未固化前，将中心钻杆91和周边钻杆92提出地面，在水泥土搅拌桩1中插入凹凸桩体2使凹凸桩体2与水泥土搅拌桩1固定连接。图2中的O1和O2分别为中心钻杆91和周边钻杆92的搅动半径。
凹凸桩体2的横截面为矩形，优选地，凹凸桩体2的横截面为正方形，从而能以最小的面积得到最大的周长，与水泥土搅拌桩1增大摩擦力，从而增加整个水泥土搅拌桩的抗拔性能。
如图6所示，凹凸桩体2由若干根大截面桩23和小截面桩24相互交替相互连接而成。大截面桩23和小截面桩24的横截面均为矩形。如图7所示，大截面桩23和小截面桩24之间用连接件5连接而成。
如图10所示，连接件5包括第一连接螺母51和第二连接螺母52，所述的第一连接螺母51内螺接有插接头53，所述的第二连接螺母52内由螺母底部向螺母口部的方向依次设置有弹性件54、垫圈55、卡圈56和中间螺母57，中间螺母57与第二连接螺母52螺接固定，卡圈56位于中间螺母57和垫圈55之间，当插接头53插入到中间螺母57中时，卡圈56能卡住插接头53从而使第一连接螺母51和第二连接螺母52固定连接，结合图11和图12所示，中间螺母57靠近卡圈56的一端具有与卡圈56外壁形状相配适的卡圈定位腔58，卡圈定位腔58还连接一个与卡圈定位腔58的腔壁之间形成钝角a的卡圈限位腔59，钝角a的角度优选为130-150°，卡圈限位腔59的腔壁起到限位作用，能防止卡圈56滑出卡圈定位腔58，从而使卡圈56与插接头53的连接稳定可靠。弹性件54可以是强力柱形弹簧，垫圈55能托住卡圈56，也起到支撑作用。
在具体连接时，第一连接螺母51或第二连接螺母52固定在在大截面桩23中，第二连接螺母52或第一连接螺母51固定在在 小截面桩24中，插接头53插入到中间螺母57中可实现小截面桩24和大截面桩23之间的连接。从而可以加长凹凸桩体2的长度，便于打各种深度的桩，另外，连接件5的结构也使得大截面桩23和小截面桩24能够快速，稳定的连接。
图13是现有技术的中间螺母57的结构示意图，该中间螺母57具有卡圈定位腔58但没有卡圈限位腔59，因此当插接头53插入速度过快或插拔力过大时，卡圈56会沿卡圈定位腔58一直滑出中间螺母57，从而导致卡圈56与插接头53的连接失败。
如图10、图15和图16所示，卡圈56内部具有至少一个卡齿561，所述的插接头53外壁且与卡圈56的连接处具有至少一个与卡齿561相配适的卡环531，卡齿561与卡环531形成卡接配合，提高连接强度。卡环531和卡齿561可以有多个，并分别沿插接头53和卡圈56的轴向设置。
如图14所示，所述的卡圈56由若干个形状、大小相同的卡片562围合呈环型，卡齿561位于卡片562的内壁，卡齿561同样能围合呈环型。
实施例2
本实施例的结构和工作原理与实施例1基本相同，不同之处在于，如图5所示，凹凸桩体2由若干根凹凸桩4沿轴向相互连接而成，所述的凹凸桩4的横截面为矩形，凹凸桩4的外壁具有交替设置的凹进部21和凸出部22。凹凸桩4之间用连接件5连接而成，连接方式和远离与实施例1中大截面桩23和小截面桩24之间的连接相同。
凹凸桩4也可以通过端板100进行焊接固定，如图9所示，在凹凸桩4两端固定端板100，当两根凹凸桩4靠近或需要连接时，焊接两根凹凸桩4上相邻的端板100即可实现两根凹凸桩4的连接
凹凸桩4还可以通过端板100卡接固定，如图8所示，在凹凸桩4两端固定端板100，端板100的外壁具有卡槽101，两块相邻的端板100之间通过卡接件102卡接固定，卡接件102卡入到卡槽101中。
上述的焊接固定和卡接固定的结构和方式也可以用到大截面桩23和小截面桩24的连接中。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了水泥土搅拌桩1、凹凸桩体2、凹进部21、凸出部22、大截面桩23、小截面桩24、中空腔体25、凹凸桩4、连接件5、第一连接螺母51、第二连接螺母52、插接头53、卡环531、弹性件54、垫圈55、卡圈56、卡齿561、卡片562、中间螺母57、卡圈定位腔58、卡圈限位腔59、中心钻杆91、周边钻杆92、端板100、卡槽101、卡接件102等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。