本技術涉及巖土工程粉噴攪拌樁工法的施工鉆機裝備，具體來說涉及一種多通道粉噴攪拌樁鉆機裝備。

背景技術：

1、在我國國土范圍內存在大面積的軟土地區(qū)，主要分布在沿海一帶。此外，內陸的湖泊、沼澤地區(qū)也存在軟土分布，如洞庭湖、洪澤湖、太湖等地區(qū)的湖相沉積層，以及各大河流的中下游地區(qū)的河灘沉積層。

2、在這些地區(qū)，軟土廣泛分布，對工程建設和道路建設技術提出了巨大挑戰(zhàn)。例如，在高速公路、鐵路、橋梁等工程建設中，軟土地區(qū)的地基處理是一個非常關鍵的技術環(huán)節(jié)，需要采用地基加固、排水固結等技術措施，以確保工程的安全和穩(wěn)定性。粉噴攪拌樁工法是以水泥或石灰等固化劑粉料作為加固材料，通過專用的干噴施工機械設備，利用壓縮空氣將粉體加固材料以霧狀旋轉噴入地基土中，憑借鉆具葉片的旋轉攪拌，使粉體加固材料與原位地基土通過強力混合攪拌，在短時間內形成具有整體性強、水穩(wěn)性好和承載力高的樁體。采用粉噴樁施工技術，粉噴施工具有振動小、無污染、速度快，并且施工機械簡單、施工效率高和工程造價低等優(yōu)點。

3、針對粉噴攪拌樁施工技術，國內外開發(fā)出了一系列單向攪拌粉噴樁施工鉆機，但目前現(xiàn)有鉆機施工仍存在以下技術問題亟待解決：

4、1、粉噴攪拌樁施工要求比較高，需要專業(yè)技術人員操作，由于供料速度與供料量通常由施工人員手動控制，施工質量難以滿足設計要求，甚至會出現(xiàn)堵管及斷料現(xiàn)象。

5、2、目前粉噴攪拌樁施工樁徑一般為500mm，長度小于15m，且無法進行大直徑粉噴攪拌樁施工；當施工樁徑和樁長超過上述指標時，施工中易產生樁徑不足，固化劑攪拌不均勻的工程事故。

6、3、粉噴攪拌鉆頭通常采用與濕噴攪拌樁類似的單向攪拌鉆具結構形式，然而，這種鉆頭結構不能保證固化劑干粉在地基土體中充分攪拌均勻，導致成樁質量較差。

7、4、氣固混合兩相流體采用氣力輸送方式通過輸送管路輸送，當管道中輸送的高壓氣體壓力不足或粉料噴口深度位置受到地內壓力過大時，常易發(fā)生堵管和噴射半徑不足的現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有的粉噴攪拌樁施工裝備的特點及所面臨的技術問題，本實用新型提出了一種多通道粉噴攪拌樁鉆機裝備，采用多層互剪攪拌鉆頭可對固化土體進行錯層剪切攪拌，可達到均勻攪拌效果。同時，通過鉆頭內的凹面聚焦結構，利用高壓氣流和氣固兩相流對聚焦凹面噴射沖擊反射產生二次氣化，可大大提高粉噴樁攪拌的均勻性和樁身強度。

2、為本實用新型之目的，采用以下技術方案予以實現(xiàn)：

3、一種多通道粉噴攪拌樁鉆機裝備，包括鉆機主體，所述鉆機主體包括鉆桿和多層互剪攪拌鉆頭；所述鉆桿內至少設置有氣料通道和氣流通道；所述多層互剪攪拌鉆頭連接在鉆桿的底部，多層互剪攪拌鉆頭的底部內設置有聚焦區(qū)域；所述聚焦區(qū)域與氣料通道的出料端和氣流通道的出料端均連通，所述多層互剪攪拌鉆頭的底部還設置有與聚焦區(qū)域連通的出料噴口；通過向所述鉆機主體持續(xù)供應高壓氣體，使固化劑粉料和高壓氣體分別經過鉆桿內的氣料通道和氣流通道輸送至多層互剪攪拌鉆頭底部的聚焦區(qū)域內，并在聚焦區(qū)域內經聚焦反射混合氣化形成均勻混料，并由所述多層互剪攪拌鉆頭的出料噴口處噴出。

4、作為優(yōu)選，所述鉆桿包括外攪拌桿和內攪拌桿；所述內攪拌桿轉動連接在外攪拌桿內，所述氣料通道和氣流通道并排固定設置在內攪拌桿內。

5、作為優(yōu)選，所述鉆桿包括外攪拌桿和內攪拌桿；所述內攪拌桿轉動連接在外攪拌桿內，所述氣料通道固定設置在內攪拌桿中心軸線上，所述氣料通道和內攪拌桿之間的環(huán)形間隙形成所述氣流通道，并利用三肋支撐架固定所述氣料通道。

6、作為優(yōu)選，所述鉆桿包括外攪拌桿和內攪拌桿；所述內攪拌桿轉動連接在外攪拌桿內，所述氣料通道設置在內攪拌桿內，所述外攪拌桿和內攪拌桿之間的環(huán)形間隙形成所述氣流通道。

7、作為優(yōu)選，所述多層互剪攪拌鉆頭包括攪拌外框、第一攪拌翼、第二攪拌翼、掘進鉆頭；所述攪拌外框上端與所述外攪拌桿固定連接，所述攪拌外框下端通過滑套與所述內攪拌桿轉動連接，所述第一攪拌翼分層固定連接在所述攪拌外框內側；所述第二攪拌翼分層固定連接在所述攪拌外框內部的所述內攪拌桿上，所述第一攪拌翼與第二攪拌翼錯位間隔布置且互不干涉；所述外攪拌桿帶動所述攪拌外框與第一攪拌翼轉動，所述內攪拌桿帶動所述第二攪拌翼轉動；所述掘進鉆頭固定連接在內攪拌桿的底部，所述聚焦區(qū)域設置在掘進鉆頭內，所述出料噴口設置在掘進鉆頭的外周壁上。

8、作為優(yōu)選，所述掘進鉆頭與所述內攪拌桿底部之間設置有引流接頭，所述引流接頭上設置有與所述氣料通道連通的第一引流通道，所述引流接頭上設置有與所述氣流通道連通的第二引流通道；且所述第一引流通道的下端和所述第二引流通道的下端均呈擴口狀結構。

9、作為優(yōu)選，所述多層互剪攪拌鉆頭的底部內設置有聚焦腔；所述聚焦腔的底部設置有聚焦件；所述聚焦件的頂面設置有開口向上的聚焦凹面，所述聚焦凹面與氣料通道的出料端和氣流通道的出氣端之間形成所述聚焦區(qū)域。

10、作為優(yōu)選，所述出料噴口包括所述遠端噴口和所述近端噴口，所述遠端噴口通過噴嘴導管設置在掘進鉆頭的一側壁上，所述近端噴口設置在掘進鉆頭與遠端噴口相對的側壁上，且遠端噴口和近端噴口水平對齊設置，所述聚焦凹面的聚焦點位于所述遠端噴口和所述近端噴口的水平線下方。

11、作為優(yōu)選，所述鉆機主體還包括塔架桅桿、斜拉支撐、設備平臺、驅動裝置和行走單元；所述塔架桅桿豎直設置在所述設備平臺上，所述斜拉支撐將所述塔架桅桿與所述設備平臺固定連接，所述驅動裝置懸掛在所述塔架桅桿上部，利用所述塔架桅桿頂部的鵝頭上的滑輪組帶動所述鉆桿的下降與提升，所述行走單元設置在所述設備平臺底部，所述驅動裝置包括動力機構和旋轉接頭，所述動力機構通過旋轉接頭與鉆桿頂部連接，且動力機構為所述鉆桿提供旋轉扭矩；所述旋轉接頭上設置有進料口和進氣口，所述進料口與所述鉆桿上的所述氣料通道連通，所述進氣口與所述鉆桿上的所述氣流通道連通。

12、綜上所述，本實用新型所帶來的有益技術效果包括：

13、1、粉噴樁鉆機的鉆桿氣料通道與氣流通道各自獨立，它們并列或套裝連接到掘進鉆頭內部，氣流通道噴出的高壓氣體對氣料通道中的介質具有引流作用，可有效減少管路堵塞。

14、2、設置在掘進鉆頭內的凹面聚焦機構，可使氣流通道噴出的高壓氣流和氣料通道噴出的氣固兩相流在沖向聚焦件上的聚焦凹面后產生反射，形成反射的兩股高壓流體通過焦點聚焦混合，使粉體固化劑產生二次氣化，大大提高了氣料混合物的均勻性，此外，聚焦件采用硬質合金或陶瓷材料制成，可確保聚焦件的結構強度和使用壽命。

15、3、多層互剪攪拌鉆頭不同長度的雙噴口設計增加了粉噴樁的噴射半徑，即通過在掘進鉆頭近端和遠端分別設置噴口，能夠有效解決近端噴口的噴射半徑不足問題，從而進一步提升了粉噴樁的成樁直徑。

16、4、應用多層互剪攪拌鉆頭可顯著提高粉噴樁的成樁質量，包括樁身均勻性和樁身強度連續(xù)性，這種結構設計有助于提高工程的安全性和穩(wěn)定性。

17、5、控制模塊在粉噴樁鉆機裝備施工中至關重要，其能夠實時監(jiān)測施工參數(shù)，并能夠自動控制設備的各種監(jiān)測儀器儀表以及各閥門與開關的啟閉；這種設備智能化控制方式，減少了人為操作失誤，確保了施工全過程的安全性、有效性和施工效率，提高了粉噴樁施工的可控可靠性。

18、6、多通道粉噴攪拌樁鉆機裝備配備了強大的驅動裝置，其可為鉆機提供5?tm至30tm的大扭距，因此，可以施工大直徑（1500mm）、大深度（35m）的粉噴樁，為粉噴樁的工程應用開辟了新的市場，并提供了更高的競爭力。