CN103422496A - 旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工的桩及成桩工艺，特别涉及一种旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法，采用中空的有混凝土通道且外管外侧带有螺纹或沿圆周螺旋排列有凸块或有隐形凸块的组合钻具，在钻具外管与芯管之间或在外管壁的外侧有一根或两根带有旋喷功能的旋喷管，旋喷管底端的喷嘴在钻头处，每根旋喷管外壁上至少设有一个喷嘴，另外其中一根管可以在旋喷管底部设一个喷嘴；旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩采用组合钻具旋转挤土钻进同时进行旋喷，桩端局部可形成旋喷的更大扩大头，旋转提钻时继续旋喷进行二次补浆，使旋喷桩的桩径、强度和均匀性等能满足设计要求；挤压成的组合桩承载力大幅提高；成桩的桩径增大，提高了单桩承载力的同时增大抗剪强度和抗弯能力。

Description

旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法

技术领域

本发明属于建筑施工的桩及成桩工艺，特别涉及一种旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法。

背景技术

    1、由国家知识产权局专利局公告的CN96116902.5，名称为“灌注螺纹桩成桩工艺”专利，到目前使用者较少，因其存在下列不足，第一步骤是以成孔机械制成预成孔；第二步骤是将带全螺纹的长螺旋钻钻至设计深度，成桩后芯径小于设计桩径，因桩的断面面积不够，受压时桩身比承载的土体先破坏，承载和抗拨力小，而且钢筋笼放置困难，混凝土保护层很难保证，在可液化的土层中和软弱的土层中形成螺纹，桩周土约束力小，对桩承载和抗剪力有影响，另外因其成桩工艺繁琐，施工速度慢；2、申请日为2003年7月8日名称为“半螺丝桩及其成桩工法”专利存在的不足是：钻进施工时所需的扭矩大，因其钻具在土中旋转钻进时没有润滑形成硬挤，而使钻进时常达不到预定的深度，钻进的速度慢；另外，土体本身不是一个均质体，使钻进进尺的速度和旋转的速度不匹配，很难形成螺纹，所形成的螺纹，也大多为土体回弹后的二次包裹，因此，桩的螺纹破坏了土体的天然状态，降低了土的承载能力，另外上部1/3L为直线形，下部2/3L为螺纹形，钢筋笼放置很困难，混凝土保护层很难保证，另外在液化土层中和承载力低的土层中形成螺纹，对桩的承载抗剪很不利；3、申请号为200710063983.3，名称为“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”专利，其成桩为纯螺旋式挤土，没有润滑及上部的反向螺纹阻土，有地下水的土体，在反螺部分以下，土体被挤的很密实，而且水分几乎被挤干，使设备的扭矩很大，钻到一定深度后颤动非常严重，往往钻不到预定的深度；4、申请号为200510014323.7，名称 为“带高压旋喷桩尖的同步组合桩的施工方法”专利是把芯桩范围的土体采用高压注浆成水泥土桩，然后 采用静压或振动的方法把预制桩沉到预定的深度，同时把水泥土桩挤向四周，其所形成的外包裹的桩径小，均匀性不理想，承载力提高幅度小；5、申请号02132652.5，名称为“钻孔高压喷射扩孔压灌混凝土异形桩成桩方法及所用装置”是采用长螺旋取土钻进达设计深度，提钻时从钻头向孔壁四周喷射高压介质，使孔直径扩大，然后再压落钻具至孔底，再旋转提升压灌混凝土，缺点是取土钻进承载力低，而且有泥土污染，只能是局部扩径，而且压灌混凝土还要回落钻具，钻进过程中不能喷射介质，均匀性很差，承载力提高的幅度小。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种施工速度快，成桩质量好，承载力大，减小钻具扭矩的旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法采用中空的有混凝土通道且外管外侧带有螺纹或沿圆周螺旋排列有凸块或有隐形凸块的组合钻具，在钻具外管与芯管之间或在外管壁的外侧有一根或两根带有旋喷功能的旋喷管，旋喷管底端的喷嘴在钻头处，每根旋喷管外壁上至少设有一个喷嘴，另外其中一根管可以在旋喷管底部设一个喷嘴；其特点是旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩的成桩方法如下：采用旋转挤压钻进或振动旋转挤压钻进，钻进至设计深度，同时启动侧壁的高压旋喷，使侧壁的喷嘴利用高压进行喷射浆液或浆、气、水两种以上的混合介质，根据设计的旋喷参数可选定单管、双管、三管的旋喷，施工时，根据设计的桩径和地层选定适合的喷射压力，控制螺旋挤土钻具放置的速度和钻进的速度，把浆液或混合介质均匀喷射到桩孔壁外侧土体中，在旋转挤压形成的孔壁的外侧先均匀的形成高压旋喷桩，如果有底喷嘴喷射介质时，底喷嘴把土体切开，利于钻进，钻至设计深度停止钻进和喷射，从地表面上把底端带有喷嘴的旋喷管的上部卸压后打开，向喷管内投放一个带有钢丝的钢球，拧紧旋喷管，用小锤敲打旋喷管，使带钢丝的钢球落入管底，堵住底部的喷嘴，提升时，停止底喷嘴喷射介质，可以继续从侧壁口喷射介质，如只喷射空气时，可以和另一旋喷管喷浆组成并列式双管旋喷；根据设计需要可以旋转提升或振动旋转提升螺旋挤土钻具至设计高度，继续旋喷注浆，使浆液从桩孔周围以外均匀的喷射向孔壁四周，对钻进时形成的旋喷桩局部二次补浆，使旋喷桩更均匀，强度更高，再次正向旋转挤压钻进或振动旋转挤压钻进至设计深度，利用组合钻具的螺纹或支出的凸块二次旋转挤压浆材与土的混合物，把其挤到孔壁的四周，增大桩底部混合物的密实度和面积；再次旋转提升至设计标高，同时启动混凝土泵向孔内压灌混凝土，同时用旋喷方法把浆材或其混合介质向桩体外侧均匀喷射，进行二次补浆，形成一个四周被高压旋喷桩均匀包裹的桩芯为混凝土灌注桩的组合桩体，从内到外强度逐级减弱，形成混凝土芯桩区，高压旋喷固结螺旋挤压密实土体区，旋喷桩固结区，旋喷桩介质高压喷射压力挤密及浆液渗透区，形成一个组合桩，作为桩基础时，可以后置入钢筋笼，钢筋笼的直径可以根据需要适当增大，用旋喷桩做钢筋的保护层，增强桩的抗剪强度。

本发明的有益效果是：旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩采用组合钻具旋转挤土钻进同时进行旋喷，桩端局部可形成旋喷的更大扩大头，旋转提钻时继续旋喷进行二次补浆，使旋喷桩的桩径、强度和均匀性等能满足设计要求；根据设计要求旋喷时可以喷射浆、气、水中的单一介质或混合介质，钻头底部设置的喷嘴可以对土层进行高压切割，增进了钻进速度，另外旋喷的浆液对钻具起到润滑作用，减小扭矩，形成一个外侧由高旋喷桩均匀包裹的组合桩，因此，挤压成的组合桩承载力大幅提高；成桩的桩径增大，提高了单桩承载力的同时增大抗剪强度和抗弯能力，钢筋笼的直径也可适当加大，而且旋喷桩做为芯桩混凝土的保护层，也可以做为钢筋笼的保护层。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做具体说明。

实施例，旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法中所采用的钻具为中空带有混凝土通道且管外围带有螺纹或沿圆周螺旋排列有凸块或隐形凸块的组合钻具，在钻具外管与芯管之间或在外管壁的外侧有一根或两根带有旋喷功能的旋喷管，在旋喷管的底端的钻头上设有喷嘴，每根旋喷管上至少设一个喷嘴，可以在旋喷管的底部设一个喷嘴。1、采用上述组合钻具旋转挤压钻进或振动旋转挤压钻进，钻进至设计深度，同时启动侧壁高压旋喷，旋转挤土钻进的同时，向孔壁四周喷射浆材，或喷射浆、气、水的混合的介质，根据设计的桩径和地层选定合适的喷射压力，控制螺旋挤土钻具旋转的速度和钻进的速度，可以选定单管、双管、三管的旋喷，把浆液等介质均匀喷射到孔壁外侧的土体中，在旋转挤压形成孔壁的外侧先均匀地形成高压旋喷桩，旋转提钻灌注混凝土时，可以继续喷浆，进行二次补浆，确保芯桩外侧的旋喷桩的质量和芯桩与旋喷桩间接触更好；2、在钻具底部设喷嘴的目的是在挤压钻进过程中，利用高压的浆、气、水单一介质或两种混合介质形成高压射流切割土体，把钻头尖的土体利用射流切割，减少螺旋钻进时钻具的阻力增大钻进速度，根据土质情况和设计要求，可以先不喷射，如果底部喷嘴喷射的物质中有浆材，在挤土钻进时预先向被挤入孔壁四周的土体内注入起固化作用浆材，又由于浆材的润滑作用及喷管射流后返上来的细颗粒，润滑了钻具，减小了钻进的扭矩，使钻进速度快。钻至设计深度后停止钻进和喷射，从地表面把底端有喷嘴的旋喷管的上部卸压后打开，向喷管内投入一个带有钢丝的钢球，拧紧旋喷管，用小锤敲打几下旋喷管，使带钢丝的钢球落入管底，堵住底部的喷嘴，可以再继续从侧壁口喷射介质，如只喷空气时，可以和另一旋 喷浆组成并列双式管旋喷，如果是两路旋喷管喷射，可以在钻进到设计深度时，将有底喷嘴的管路关闭，也可以不启用底部的喷嘴进行切割土体；3、可根据设计承载力的需要，反向旋转提升螺旋挤土钻具钻至设计高度，侧壁喷嘴继续旋喷注浆，使浆液从桩孔周围以外均匀地喷射向孔壁四周，再次正向旋转挤压钻进或振动旋转挤压钻进至设计深度，利用组合钻具的螺纹、圆周排列的凸块或支出隐形的凸块二次旋转挤压浆材与土的混合物，把其挤到孔壁的四周，同时侧壁喷嘴继续喷浆，该步骤也可以省略，增大桩底部混合物的密实度和面积 ，提高单桩承载力；4、再次旋转提升至设计标高，同时启动混凝土泵向孔内压灌混凝土，同时用旋喷方法把浆材或其它介质向桩体外侧均匀喷射，进行二次补浆，形成一个四周被高压旋喷桩均匀包裹的桩芯为混凝土灌注桩的组合桩，从内到外强度逐级减弱，由内到外形成混凝土芯桩区，高压旋喷固结螺旋挤压密实土体区，旋喷桩固结区和旋喷桩介质高压喷射压力挤密及浆液渗透区，真正形成一个高承载能力和抗剪的组合桩。

Claims (1)

1.一种旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩及其成桩方法采用中空的有混凝土通道且外管外侧带有螺纹或沿圆周螺旋排列有凸块或有隐形凸块的组合钻具，在钻具外管与芯管之间或在外管壁的外侧有一根或两根带有旋喷功能的旋喷管，旋喷管底端的喷嘴在钻头处，每根旋喷管外壁上至少设有一个喷嘴，另外其中一根管可以在旋喷管底部设一个喷嘴；其特征在于旋喷扩径螺旋挤土组合灌注桩的成桩方法如下：采用旋转挤压钻进或振动旋转挤压钻进，钻进至设计深度，同时启动侧壁的高压旋喷，使侧壁的喷嘴利用高压进行喷射浆液或浆、气、水两种以上的混合介质，根据设计的旋喷参数可选定单管、双管、三管的旋喷，施工时，根据设计的桩径和地层选定适合的喷射压力，控制螺旋挤土钻具放置的速度和钻进的速度，把浆液或混合介质均匀喷射到桩孔壁外侧土体中，在旋转挤压形成的孔壁的外侧先均匀的形成高压旋喷桩，如果有底喷嘴喷射介质时，底喷嘴把土体切开，利于钻进，钻至设计深度停止钻进和喷射，从地表面上把底端带有喷嘴的旋喷管的上部卸压后打开，向喷管内投放一个带有钢丝的钢球，拧紧旋喷管，用小锤敲打旋喷管，使带钢丝的钢球落入管底，堵住底部的喷嘴，提升时，停止底喷嘴喷射介质，可以继续从侧壁口喷射介质，如只喷射空气时，可以和另一旋喷管喷浆组成并列式双管旋喷；根据设计需要可以旋转提升或振动旋转提升螺旋挤土钻具至设计高度，继续旋喷注浆，使浆液从桩孔周围以外均匀的喷射向孔壁四周，对钻进时形成的旋喷桩局部二次补浆，使旋喷桩更均匀，强度更高，再次正向旋转挤压钻进或振动旋转挤压钻进至设计深度，利用组合钻具的螺纹或支出的凸块二次旋转挤压浆材与土的混合物，把其挤到孔壁的四周，增大桩底部混合物的密实度和面积；再次旋转提升至设计标高，同时启动混凝土泵向孔内压灌混凝土，同时用旋喷方法把浆材或其混合介质向桩体外侧均匀喷射，进行二次补浆，形成一个四周被高压旋喷桩均匀包裹的桩芯为混凝土灌注桩的组合桩体，从内到外强度逐级减弱，形成混凝土芯桩区，高压旋喷固结螺旋挤压密实土体区，旋喷桩固结区，旋喷桩介质高压喷射压力挤密及浆液渗透区，形成一个组合桩，作为桩基础时，可以后置入钢筋笼，钢筋笼的直径可以根据需要适当增大，用旋喷桩做钢筋的保护层，增强桩的抗剪强度。