CN102808408A - 一种双向变径搅拌桩机及其成桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双向变径搅拌桩机及其施工方法。所述一种双向变径搅拌桩机，包括机架、设置在机架上的一个或两个双向搅拌动力箱、同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头，在芯管上设有水泥浆接头，在双向钻头上设有多个双向搅拌桨叶，其特征在于：所述搅拌桩机还包括一个升降电机和一套升降传动系统，且每个搅拌桨叶均由固定叶片与活动叶片通过铰链连接而成。本发明通过双向搅拌动力箱和升降电机分别对搅拌机的双向旋转和提升下降提供动力，根据设计要求不改变或任意改变双向搅拌电机的旋转方向，使搅拌叶片伸缩来改变搅拌桩的桩径，形成不变径或变径桩形。不仅能节省工程造价、提高加固效果，有很好的适用性和经济性。

Description

一种双向变径搅拌桩机及其成桩施工方法

技术领域

本发明属于建筑基础工程及设备，具体是是一种适用于软弱土地基的处理的双向变径搅拌机及其成桩使用方法。

背景技术

建筑基础工程中的软土地基处理是保证工程质量的关键环节，并在工程总价中占有较大比例。大量工程实践表明，水泥土搅拌桩法具有施工简单、快速、振动小等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。水泥土搅拌桩现已发展成一种常用的软弱地基处理方法，主要适用于加固饱和软粘土地基。其具体是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处，就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列的物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土搅拌桩，这种水泥土搅拌桩与桩周土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基沉降。

这种常规的水泥土搅拌桩，水泥搅拌桩的桩身强度会随深度的增加而大幅降低，叶片搅拌时产生的剪切力大，搅拌桩施工对桩周土体的扰动大，存在着搅拌方向单一、地面冒浆、搅拌不够均匀，钻杆里面容易进浆堵塞、成桩质量差，成桩效率低下等问题，专利号ZL1704100658629的中国专利“双向搅拌桩的成桩操作方法”中，提出一种双向搅拌桩的成桩方法，此方法中提出一种双向搅拌成桩的方法，该方法可以实现正、反向同时搅拌，保证水泥浆在桩体内搅拌均匀，避免出现地面冒浆的问题，而且可提高成桩质量和效率。但是现有的双向搅拌机的施工工艺和设备比较单一，只能在同一根桩上采用同一种桩径或者只能顶部变径，而现在很多地基存在不同质地的土层，而不同土层的原始承载力也不一样，不一样的土层便可以使用不同的桩径，承载力大的便可使用小直径桩型，承载力小的便可使用大直径桩型。如果整根桩设计大直径桩型，造价比较高，会造成很多浪费；如果设计小直径桩型，则桩的密度增大，会破坏土体的天然结构，原始地基的自身强度也得不到充分利用。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提供一种双向变径搅拌机及其成桩使用方法，可以根据同一地基的不同土层的不同原始承载力形成不同桩径的桩型，在原始承载力大的层面形成桩径相对较小的桩型；在原始承载力小的层面形成桩径相对较大的桩型，既节约了工程造价又使原始地基的自身强度得到了充分利用，并且由于桩身的变径增大了桩与原始地基的摩擦力，使桩的沉降量减小，提高了整桩的质量。

所述一种双向变径搅拌桩机，包括机架、设置在机架上的一个或两个双向搅拌动力箱、同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头，在芯管入口处设有水泥浆接头，在双向钻头上设有多个双向搅拌桨叶，其特征在于：所述搅拌桩机还包括一个升降电机和一套升降传动系统，所述升降传动系统由变速箱、蜗轮蜗杆箱和升降传动机构组成，升降电机的动力输出端通过变速箱与蜗轮蜗杆箱连接，蜗轮蜗杆箱的动力输出端与升降传动机构中的动力输入端连接，升降传动机构的动力输出端与内、外钻杆的升降控制端连接；所述每个搅拌桨叶均由固定叶片与活动叶片通过铰链连接而成。

所述升降传动机构由多个传动轮和传动链组成，多个传动轮分散设置在机架的塔架顶部和下部，其中主动轮设置在塔架下部，并与蜗轮蜗杆箱的动力输出端连接。

每对搅拌桨叶活动叶片收缩和伸开的方向一致，同为顺时针或同为逆时针。

在机架上设有一套或多套由同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头组成的搅拌机构，多套搅拌机构的升降控制端分别与升降传动机构的动力输出端连接。多套搅拌机构的搅拌动力源可以采用同一个，然后通过多个分动箱分开控制每套搅拌机构；也可以是每套搅拌机构配置一套单独的搅拌动力源。

所述双向搅拌动力箱为一个时，为上置式或下置式，包括一个旋转电机、一套传动系统和分动箱，分动箱设置在内、外钻杆上端，并通过传动系统与旋转电机的动力输出端连接，所述升降传动机构的传动链的一端固定分动箱上部，另一端穿过多个传动轮固定在分动箱下端，并与分动箱形成一个环形的封闭传动链；所述双向搅拌动力箱为上置式动力箱时，旋转电机设置在分动箱的上方，并通过变速箱和传动轴与分动箱的动力输入端连接；所述双向搅拌动力箱为下置式动力箱时，旋转电机设置在机架的底座上，通过变速箱和传动轴与转盘的动力输入端连接，转盘固定在机架的底座上，并通过设置在转盘上的扭矩孔与外钻杆套接。

所述双向搅拌动力箱有两个时，分别为设置在钻杆上端的内钻杆动力箱和设置在机架底座上的外钻杆动力箱，均包括电机、变速箱和传动轴；内钻杆动力箱电机的动力输出端通过变速箱和传动轴与内钻杆的控制端连接；外钻杆动力箱电机的动力输出端通过变速箱和传动轴与转盘的动力输入端连接，转盘固定在机架的底座上，并通过设置在转盘上的扭矩孔与外钻杆套接；所述升降传动机构的传动链的一端固定在内钻杆动力箱上端，另一端穿过多个传动轮固定在内钻杆动力箱下端，并与内钻杆动力箱形成一个环形的封闭传动链。

所述分动箱内设三个相互90°的锥形弧齿轮传动机构，通过内芯轴通过内钻杆法兰、外钻杆法兰与内钻杆连接，外芯轴通过固定法兰和筒形活动法兰与外钻杆连接。

一种利用上面所述的双向变径搅拌装机成桩的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1).将需要施工的场地平整；

(2).将上面所述的双向变径搅拌桩机运输到施工场地按指定桩位定位并对中；

(3).同时启动双向变径搅拌桩机的双向搅拌旋转电机和升降电机，使桩机的内外钻杆沿塔架下降并旋转，开始搅拌下沉，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，在搅拌下沉的过程中，升降电机的转动方向保持不变，根据设计要求，不改变旋转电机的方向搅拌下沉到设计深度，或一次改变旋转电机的方向搅拌下沉到设计深度，或多次改变旋转电机的方向搅拌下沉到设计深度；

(4).到达设计深度后反向转动升降电机开始实现搅拌机的提升，在提升过程中，升降电机的转动方向保持不变，根据设计要求，不改变旋转电机的方向搅拌提升到地表，或一次改变旋转电机的方向搅拌提升到地表，或多次改变旋转电机的方向搅拌提升到地表；

(5).待搅拌机提升到地表，关闭泥浆泵，钻具离开地表，整机移位到下一根桩的指定桩位，重复以上的每步操作，完成下一根直径相同的桩或变径桩体；

在步骤(3)的下沉过程中和步骤(4)的提升过程中均不改变旋转电机的转动方向时，便可形成直径相等的直立式圆柱桩体；在步骤(3)的下沉过程中不改变旋转电机的转动方向，在步骤(4)的提升过程中一次改变旋转电机的方向，或在步骤(3)的下沉过程中一次改变旋转电机的转动方向，在步骤(4)的提升过程中不改变旋转电机的转动方向，或在步骤(3)的下沉过程中一次改变旋转电机的转动方向，在步骤(4)的提升过程中提升到步骤(3)改变电机转动方向的位置反向改变一次旋转电机转动方向，均可以得到一次变径的桩体，其变径的位置可以在顶部、中部或底部，顶部便是丁字形桩，底部便是倒T形桩；在步骤(3)的下沉过程中不改变旋转电机的转动方向，在步骤(4)的提升过程中多次改变旋转电机的转动方向，或在步骤(3)的下沉过程中多次改变旋转电机的转动反向，在步骤(4)的提升过程中不改变电机转动方向，或在步骤(3)和步骤(4)中相同的位置多次改变旋转电机的转动方向，均能得到多次变径桩体。

其中，在步骤(3)和步骤(4)中，每次改变旋转电机的方向时，搅拌桨叶的旋转方向发生改变，每个搅拌桨叶的活动叶片在原位土层的阻力下伸开或收缩，形成活动叶片伸开的加长型桨叶或活动叶片收缩的缩短型桨叶，便在设计变径的位置形成扩大或缩小的变径桩体。

本发明可以在同一机架上设有一套或多套由同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头组成的搅拌机构，并通过同一个升降电机同时控制一套或多套搅拌机构下沉和提升，可一次形成多根变径或者不变径的桩型。

根据设计要求，可以在步骤(3)和步骤(4)中加喷空气。

本发明增加了一个升降电机，给搅拌机一个单独的下压和提升的动力，将旋转搅拌的动力和下压提升的动力分开，可以根据设计需要随时改变旋转方向，但不会改变搅拌机的升降运动方向，便可通过改变旋转方向来改变搅拌叶片的长短，从而可以实现变径桩形的成桩过程。

本发明可以根据同一地基的不同土层的不同原始承载力，通过扩大较软层面双搅搅拌桩的截面，形成多处变径的水泥土搅拌桩，充分利用原始地基的自身强度，使桩与土有机的结合在一起，并使每个较强原始地基层面都成为较软地基一个承台，确保其协调变形，并增加复合地基的强度，既节约了工程造价又使原始地基的自身强度得到了充分利用；而且由于变径增加了桩与原位土的摩擦力，减小了复合地基的沉降，提高了整桩的质量，达到节省水泥浆扩大桩间距节省工程造价的目的；不仅能节省工程造价、提高加固效果，有很好的适用性和经济性。

附图说明

图1是本发明中双向变径搅拌桩机的搅拌动力箱上置式示意图；

图2是本发明中双向变径搅拌桩机的搅拌动力箱下置式示意图；

图3是本发明中双向变径搅拌桩机的搅拌动力箱有两个时的示意图；

图4是本发明中双向变径搅拌桩机的分动箱结构示意图；

图5是本发明中双向搅拌桨叶收缩状态的示意图；

图6是本发明中双向搅拌桨叶展开状态的示意图；

图7是本发明的下沉过程中开始变径的施工工艺流程图；

图8、9是本发明的提升过程中开始变径的施工工艺流程图；

图10是本发明不变径时的施工工艺流程图。

图中：1-机架，1-1-底座，1-2-塔架，2-升降电机，3-双向搅拌钻头，4-变速箱，5-蜗轮蜗杆箱，6-链条，7-链轮，8-固定法兰，9、10-内、外钻杆，11-固定叶片，12-活动叶片，13-铰链，14-旋转电机，15-分动箱，16-内钻杆动力箱，17-外钻杆动力箱，18-转盘，19-筒形活动法兰，20-锥形弧齿轮，21-内芯轴，22-外芯轴，23-内钻杆法兰，24-外钻杆法兰，25-变径桩，26-等径桩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1、2、3中，所述一种双向变径搅拌桩机，包括机架1、设置在机架上的一个或两个双向搅拌动力箱、同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头3，在芯管入口处设有水泥浆接头，在双向钻头3上设有多个双向搅拌桨叶，其特征在于：所述搅拌桩机还包括一个升降电机2和一套升降传动系统，所述升降传动系统由变速箱4、蜗轮蜗杆箱5和升降传动机构组成，升降电机2的动力输出端通过变速箱4与蜗轮蜗杆箱5连接，蜗轮蜗杆箱5的动力输出端与升降传动机构中的动力输入端连接，升降传动机构的动力输出端与内、外钻杆9、10的升降控制端连接；所述每个搅拌桨叶均由固定叶片11与活动叶片12通过铰链13连接而成。

所述升降传动机构由多个传动轮7和传动链6组成，传动链可以是链条、钢丝绳等，多个传动轮分散设置在机架的塔架顶部和下部，其中主动轮设置在塔架下部，并与蜗轮蜗杆箱5的动力输出端连接。

图6、7中，每对搅拌桨叶两活动叶片12收缩和伸开的方向一致，同为顺时针或同为逆时针，因为其旋转搅拌的方向一致，所受的原土层阻力一样，只有伸缩方向一致才能保证两对称活动叶片同时伸开或收缩。

在机架上设有一套或多套由同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头3组成的搅拌机构，多套搅拌机构的升降控制端分别与升降传动机构的动力输出端连接。多套搅拌机构的搅拌动力源可以采用一个时，可以通过一个上置式或下置式搅拌动力箱，然后通过多个分动箱分开控制每套搅拌机构；也可以每套搅拌机构配置一套单独的搅拌动力源，分别控制器搅拌，但是其升降控制采用同一套机构，可以实现一次成型多根变径或不变径桩。

所述双向搅拌动力箱为一个时，为上置式或下置式，包括一个旋转电机14、一套传动系统和分动箱15，分动箱15设置在内、外钻杆9、10上端，并通过传动系统与旋转电机14的动力输出端连接，所述升降传动机构的传动链6的一端固定分动箱15上部，另一端穿过多个传动轮7固定在分动箱15下端，并与分动箱形成一个环形的封闭传动链；所述双向搅拌动力箱为上置式动力箱时，如图1，旋转电机14设置在分动箱15的上方，并通过变速箱和传动轴与分动箱15的动力输入端连接；所述双向搅拌动力箱为下置式动力箱时，如图2，旋转电机14设置在机架的底座上，通过变速箱和传动轴与转盘18的动力输入端连接，转盘18固定在机架1的底座上，并通过设置在转盘18上的扭矩孔与外钻杆10套接。

所述双向搅拌动力箱有两个时，如图3，分别为设置在钻杆上端的内钻杆动力箱16和设置在机架底座上的外钻杆动力箱17，均包括电机、变速箱和传动轴；内钻杆动力箱16电机的动力输出端通过变速箱和传动轴与内钻杆9的控制端连接；外钻杆动力箱17电机的动力输出端通过变速箱和传动轴与转盘18的动力输入端连接，转盘18固定在机架1的底座上，并通过设置在转盘18上的扭矩孔与外钻杆10套接；所述升降传动机构的传动链6的一端固定在内钻杆动力箱16上端，另一端穿过多个传动轮7固定在内钻杆动力箱16下端，并与内钻杆动力箱16形成一个环形的封闭传动链。

所述转盘18，上的扭矩孔可以是椭圆形、方形、不规则多边形或规则多边形，均与外钻杆10的外形相匹配，形成扭矩力，当内外钻杆的旋转动力为一个时，转盘18与外钻杆10之间形成扭矩力通过外钻杆传给分动箱15，然后通过分动箱将扭矩力转换成内、外钻杆的动力分别控制内外钻杆转动；当内外钻杆的旋转动力为两个时，转盘18与外钻杆10之间形成的扭矩力直接传给外钻杆10，带动外钻杆10转动。

图5中，所述分动箱15内设三个相互90°的锥形弧齿轮20传动机构，通过内芯轴21通过内钻杆法兰23、外钻杆法兰24与内钻杆9连接，外芯轴22通过固定法兰8和筒形活动法兰19与外钻杆10连接。

本发明在使用过程中，可以根据设计要求先将搅拌桨叶的活动叶片12展开下沉到设计变径的深度搅拌形成大桩体，然后通过改变电机的旋转方向来缩小搅拌桨叶的长度，使桩体的直径变小，然后再次改变电机的旋转方向使增长搅拌桨叶的长度，不断重复形成变径状体直到下沉的设计深度，然后直接将其提升或是按照下沉过程中形成的桩体反向搅拌对使下沉形成的变径桩体实现加固，整个变径过程如图7；也可以先将搅拌桨叶的活动叶片缩小下沉到设计深度，然后根据设计变径的要求，通过改变电机的旋转方向来加长搅拌叶片的长度，使桩体的直径变大，可一次或多次改变电机旋转方向形成变径桩体，整个变径过程如图8、图9；也可以在提升和下降过程中均不改变旋转电机的搅拌方向，形成上下直径相等的等径桩体，整个实施过程如图10。

实施例：实施例为某一工地施工段，现在使用试验用湿喷桩三根，桩长为12米，掺灰比14％，桩径500mm，变径扩大直径为1000mm，其中一号桩变径截面分别分布在3米处深度2米和8米处深度1米，二号桩的变径截面分别分布在0米处深度3米和8米处2米，三号桩整根桩都不变径。

其中，一号桩实施过程如下：

a.将需要施工的场地平整；

b.将双向变径搅拌桩机运输到施工场地中一号桩的桩位定位并对中；

c.同时启动双向变径搅拌桩机的双向搅拌旋转电机和升降电机，使桩机的内外钻杆沿塔架下降并旋转，开始搅拌下沉，在整个下沉过程中升降电机的转动方向保持不变，此时双向搅拌叶片是收缩的状态，边搅拌切削下钻边喷浆液，桩径500mm；

d.继续搅拌下沉到12米的深度后，改变升降电机的旋转方向，开始提升，在提升过程中升降电机的方向保持不变，提升搅拌到9米的深度改变桩机旋转电机的旋转方向(与启动时的旋转方向相反)，通过原位土层的阻力使每个搅拌桨叶的活动叶片伸开，形成了扩大型叶片，此时加大喷浆量形成此段扩大的桩型，桩径为1000mm；

f.当提升搅拌到8米深度时，再次改变双向变径桩机旋转电机的旋转方向(与启动时的旋转方向一致)，此时每个搅拌叶片的活动叶片又可以通过所在土层的阻力成收缩状态，桩型缩小到原始直径，此时减小喷浆量使其回到原始喷浆量；

g.继续提升搅拌到5米的深度再次改变桩机的旋转方向(与启动时的旋转方向相反)，通过所在土层的阻力使每个搅拌叶片的活动叶片再次扩展，形成了与步骤d中的桩型直径相等的扩大桩型，同时加大喷浆量；

h.当提升搅拌到达3米深度时，再改变双向变径桩机的旋转方向(与启动时的旋转方向一致)，此时每个搅拌叶片的活动叶片又可以通过所在地层的阻力缩短，搅拌形成与原始桩型直径相等的缩小桩型，此时喷浆量恢复到启动时喷浆量；

i.继续提升到地表，关闭泥浆泵，钻具离开地表，整机移位到二号桩位。

二号根桩实施过程如下：

a.将二号桩的地面整平；

b.将双向变径搅拌桩机与二号桩位对中；

c.同时启动双向变径搅拌桩机的双向搅拌旋转电机和升降电机，使桩机的内外钻杆沿塔架下降并旋转，开始搅拌下沉，在整个下沉过程中升降电机的转动方向保持不变，此时双向搅拌叶片的活动叶片为伸开状态，边搅拌切削下钻边喷浆液，桩径1000mm；

D.搅拌下沉到达3米深度后：改变桩机旋转电机的旋转方向(与启动时的旋转方向相反)，通过原位土层的阻力使每个搅拌叶片的活动叶片收缩，形成了收缩的桩型，此时减小喷浆量形成此段缩小的桩型，桩径为500mm；

f.继续搅拌下沉到达8米深度时，再改变双向变径桩机旋转电机的旋转方向(与启动时的旋转方向一致)，此时双向搅拌叶片的活动叶片又可以通过所在地层的阻力伸开，扩大叶片继续搅拌形成与原始桩形直径相等的扩大桩型，此时加大喷浆量，使喷浆量恢复到原始喷浆量；

g.继续搅拌下沉到达9米深度后，再此改变桩机的旋转方向(与启动时的旋转方向相反)，此时双向搅拌叶片的活动叶片又可以通过所在地层的阻力缩小，与步骤d中状态一样，缩小桨叶继续搅拌下沉形成了桩径为500mm的缩小桩型，此过程中减小喷浆量；

h.继续搅拌下沉到达12米深度后便改变升降电机的方向开始提升，提升过程中可以保持搅拌桨叶状态，直到地表；也可以根据下沉所形成的桩型反向重复上述步骤，加固下沉时所形成的变径桩体；

i.当搅拌机提升到地表时，关闭泥浆泵，钻具离开地表，整机移位到三号桩位。

三号桩实施过程如下：

a.将三号桩的施工场地平整；

b.将双向变径搅拌桩机与三号桩位定位并对中；

c.同时启动双向变径搅拌桩机的双向搅拌旋转电机和升降电机，使桩机的内外钻杆沿塔架下降并旋转，开始搅拌下沉，在整个下沉过程中升降电机的转动方向保持不变，此时双向搅拌叶片是收缩的状态，边搅拌切削下钻边喷浆液；桩径500mm.

d.继续搅拌下沉到12米的深度；

e.到达12米深度后改变升降电机的转动方向，使搅拌机开始提升，在提升过程中保持旋转电机的旋转方向直到地表，完成整根桩体。

经过通过上述方法形成的变径桩体，均能与土有机的结合在一起，并使每个较强原始地基层面都成为较软地基一个承台，确保其协调变形，并增加复合地基的强度，既节约了工程造价又使原始地基的自身强度得到了充分利用；而且由于变径增加了桩与原位土的摩擦力，减小了复合地基的沉降，提高了整桩的质量，达到节省水泥浆扩大桩间距节省工程造价的目的。

Claims (10)

1.一种双向变径搅拌桩机，包括机架（1）、设置在机架上的一个或两个双向搅拌动力箱、同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头（3），在芯管入口处设有水泥浆接头，在双向钻头（3）上设有多个双向搅拌桨叶，其特征在于：所述搅拌桩机还包括一个升降电机（2）和一套升降传动系统，所述升降传动系统由变速箱（4）、蜗轮蜗杆箱（5）和升降传动机构组成，升降电机（2）的动力输出端通过变速箱（4）与蜗轮蜗杆箱（5）连接，蜗轮蜗杆箱（5）的动力输出端与升降传动机构中的动力输入端连接，升降传动机构的动力输出端与内、外钻杆（9、10）的升降控制端连接；所述每个搅拌桨叶均由固定叶片（11）与活动叶片（12）通过铰链（13）连接而成。

2.根据权利要求1所述的一种双向变径搅拌桩机，其特征是：所述升降传动机构由多个传动轮（7）和传动链（6）组成，多个传动轮分散设置在机架的塔架顶部和下部，其中主动轮设置在塔架下部，并与蜗轮蜗杆箱（5）的动力输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种双向变径搅拌桩机，其特征是：每对搅拌桨叶活动叶片（12）收缩和伸开的方向一致，同为顺时针或同为逆时针。

4.根据权利要求1或2所述的一种双向变径搅拌桩机，其特征是：在机架上设有一套或多套由同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头（3）组成的搅拌机构，多套搅拌机构的升降控制端分别与升降传动机构的动力输出端连接。

5.根据权利要求2所述的一种双向变径搅拌桩机，其特征是：所述双向搅拌动力箱为一个时，为上置式或下置式，包括一个旋转电机（14）、一套传动系统和分动箱（15），分动箱（15）设置在内、外钻杆（9、10）上端，并通过传动系统与旋转电机（14）的动力输出端连接，所述升降传动机构的传动链（6）的一端固定分动箱（15）上部，另一端穿过多个传动轮（7）固定在分动箱（15）下端，并与分动箱形成一个环形的封闭传动链；所述双向搅拌动力箱为上置式动力箱时，旋转电机（14）设置在分动箱（15）的上方，并通过变速箱和传动轴与分动箱（15）的动力输入端连接；所述双向搅拌动力箱为下置式动力箱时，旋转电机（14）设置在机架的底座上，通过变速箱和传动轴与转盘（18）的动力输入端连接，转盘（18）固定在机架（1）的底座上，并通过设置在转盘（18）上的扭矩孔与外钻杆（10）套接。

6.根据权利要求2所述的一种双向变径搅拌桩机，其特征是：所述双向搅拌动力箱有两个时，分别为设置在钻杆上端的内钻杆动力箱（16）和设置在机架底座上的外钻杆动力箱（17），均包括电机、变速箱和传动轴；内钻杆动力箱（16）电机的动力输出端通过变速箱和传动轴与内钻杆（9）的控制端连接；外钻杆动力箱（17）电机的动力输出端通过变速箱和传动轴与转盘（18）的动力输入端连接，转盘（18）固定在机架（1）的底座上，并通过设置在转盘（18）上的扭矩孔与外钻杆（10）套接；所述升降传动机构的传动链（6）的一端固定在内钻杆动力箱（16）上端，另一端穿过多个传动轮（7）固定在内钻杆动力箱（16）下端，并与内钻杆动力箱（16）形成一个环形的封闭传动链。

7.根据权利要求5所述的一种双向变径搅拌桩机，其特征是：所述分动箱(15）内设三个相互90°的锥形弧齿轮（20）传动机构，通过内芯轴（21）通过内钻杆法兰（23）、外钻杆法兰（24）与内钻杆（9）连接，外芯轴（22）通过固定法兰（8）和筒形活动法兰（19）与外钻杆（10）连接。

8.一种利用权利要求1中所述的双向变径搅拌装机成桩的施工方法，具体步骤如下：

（1）将需要施工的场地平整；

（2）将权利要求1中所述的双向变径搅拌桩机运输到施工场地按指定桩位定位并对中；

（3）同时启动双向变径搅拌桩机的双向搅拌旋转电机和升降电机，使桩机的内外钻杆沿塔架下降并旋转，开始搅拌下沉，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，在搅拌下沉的过程中，升降电机的转动方向保持不变，根据设计要求，不改变旋转电机的方向搅拌下沉到设计深度，或一次改变旋转电机的方向搅拌下沉到设计深度，或多次改变旋转电机的方向搅拌下沉到设计深度；

（4）到达设计深度后反向转动升降电机开始实现搅拌机的提升，在提升过程中，升降电机的转动方向保持不变，根据设计要求，不改变旋转电机的方向搅拌提升到地表，或一次改变旋转电机的方向搅拌提升到地表，或多次改变旋转电机的方向搅拌提升到地表；

（5）待搅拌机提升到地表后，关闭泥浆泵，钻具离开地表，整机移位到下一根桩的指定桩位，重复以上的每步操作，完成下一根直径相同的桩或变径桩体；

其中，在步骤（3）和步骤（4）中，每次改变旋转电机的方向时，搅拌桨叶的旋转方向发生改变，每个搅拌桨叶的活动叶片在原位土层的阻力下伸开或收缩，形成活动叶片伸开的加长型桨叶或活动叶片收缩的缩短型桨叶，以使得在设计变径的位置形成扩大或缩小的变径桩体。

9.根据权利要求8所述的一种双向变径搅拌装机成桩的施工方法，其特征在于：可以在同一机架上设一套或多套由同轴套装在一起的内外钻杆及芯管和与内外钻杆连接的双向搅拌钻头组成的搅拌机构，并通过同一个升降电机同时控制一套或多套搅拌机构下沉和提升，可一次形成多根变径或者不变径的桩型。

10.根据权利要求8所述的一种双向变径搅拌装机成桩的施工方法，其特征在于：根据设计要求，可以在步骤（3）和步骤（4）的中加喷空气。

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