CN108729440B - 螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩、其施工方法及钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩及其施工方法和钻机，旨在解决现有的劲性复合桩承载力偏低、成本高和存在一定的质量缺陷等技术问题。该螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩包括外桩身、内芯桩和扩底座，外桩身和内芯桩与扩底座结合为一体，还包括安装在内芯桩下端的预制桩尖，内芯桩连同预制桩尖植入外桩身中心内。一是外桩身经高压注浆喷射对桩周土进行首次挤密，扩底座在压灌中心混凝士时，对外桩身二次挤密，而在植入内芯桩的过程中对外桩身三次挤密，通过三次挤密而成的外桩身与周围土层挤压紧密，桩侧阻力大幅度提高；二是通过高压注浆扩底、压灌混凝土扩底及预制桩尖对扩底混凝土的三次挤密，更进一步提高了桩端阻力。

Description

螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩、其施工方法及钻机

技术领域

本发明涉及土木工程桩基施工技术领域，具体涉及一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩、其施工方法及钻机。

背景技术

劲性复合桩是由水泥土搅拌桩和钢筋混凝土预制桩复合而成桩型，其广泛应用于建筑工程、桥梁工程、水利工程等土木工程领域，作为建筑基础的桩基础及支护桩。

相较于水泥土桩，劲性复合桩具有承载力强、用桩量少的优势，这主要是因为水泥土桩自身强度不足，需要较多用量才能提高桩基整体承载力，比如，对于现有的水泥土桩，其主要施工方法有高压旋喷搅拌法、粉体喷射搅拌法和注浆深层搅拌法等，其中，采用高压喷射搅拌法施工制得的桩的桩身强度高但不均匀，从中心向边缘强度逐步降低，而且由于喷射压力和土层的变化，桩径也将发生变化；而粉体喷射搅拌法和注浆深层搅拌法以水泥粉和水泥浆液做为固化剂，其桩身强度因土层强度变化和含水率大小不均匀造成其桩身强度均匀性较差。

现有的劲性复合桩虽然一定程度上提高了桩的承载能力，但是还存在承载力偏低、成本高和质量不稳定等技术问题。如公开号为CN1441124A的中国专利记载了一种高压旋喷插芯扩底桩，由芯桩、桩身和桩底组成，芯桩为柱形或倒锥台形，芯桩可采用钢筋混凝土预制桩，现浇桩，钢结构桩及其他桩，截面为方形、圆形，H形和环形，桩身包裹芯桩，芯桩的下端部为桩底部，桩底部的直径大于芯桩，桩身截面为圆形，半圆形和扇形。芯桩的周围环绕芯桩设置若干根辅助芯桩。这种扩底桩虽然可实现静压插芯桩达到无噪音、无振动、无泥浆排放，桩的承载力相较于水泥土桩有所提高，但是该高压旋喷插芯扩底桩存在承载力低和质量缺陷：一是由于芯桩混凝土变形模量和强度比水泥土大得多，混凝土变形模量和强度一般为水泥土的几倍到十几倍，造成芯桩强度富余量过大，单桩无法提供较高承载力；二是芯桩抗压承载力达到一定荷载时，芯桩会产生刺入破坏，桩端失去了承载能力，造成桩不均匀沉降或导致建筑物上部结构破坏，甚至危机建筑物安全。

因此，本发明提供一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩、其施工方法及钻机，在桩端下采用扩底混凝土施工技术，解决现有劲性复合桩水泥土扩底造成承载力较低、质量不稳定及施工成本高等缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩、其施工方法及钻机，解决现有技术中建筑物的桩基承载力不足、桩的布设密度大和存在质量安全隐患等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一方面是：

设计一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩，包括外桩身、内芯桩和扩底座，该外桩身下端与该扩底座结合为一体，还包括预制桩尖，该预制桩尖固定安装在该内芯桩的下端，该内芯桩连同该预制桩尖埋入该外桩身和扩底座内，其中，该预制桩尖位于该扩底座内。

优选的，该预制桩尖包括圆柱形本体部和尖端部，该圆柱形本体部的外径大于该内芯桩的最大宽度，该圆柱形本体部的顶面向下设有与该内芯桩的底部相匹配的凹槽；该凹槽的底面固定设有多个与内芯桩固定连接的锚筋。

优选的，该外桩身的外径为该内芯桩外径的1.5-2.5倍，该扩底座的外径为该内芯桩外径的3-5倍。

优选的，该内芯桩为预制钢筋混凝土桩或现浇钢筋混凝土桩或钢管混凝土桩或其它异型结构件，其截面为圆形或四边形或多边形或H形或其它异型截面，内芯桩为实芯桩或空心桩。

优选的，该扩底座包括水泥土材质的外围部和混凝土材质的中心部；该预制桩尖由高强混凝土或超高强混凝土或钢纤维混凝土制成。

优选的，该外桩身设有至少一处扩径桩身部。

本发明的第二方面是，提供一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，包括以下步骤：

（1）采用螺旋扩翼变径钻机在指定桩位上开始钻进，当钻进至1~2米深度时，通过高压注浆泵连通所述螺旋扩翼变径钻机的浆液输送管向孔中高压注浆，注浆压力控制在0.5~10Mpa范围内，同时将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼逐渐张开，使扩翼的宽度与设计要求的外桩身的直径相等，边钻进边继续高压注浆；

（2）当钻取获得与设计要求的外桩身的高度相同的桩身部位时，所述螺旋扩翼变径钻机将扩翼逐渐完全张开，同时将注浆压力调整为10~30Mpa范围内，并继续向下钻孔获得与设计要求的扩底部的直径和高度相等的扩底部，此时，外桩身及扩底部内均充满浆液与泥土的混合物，然后停止注浆，钻杆继续转动；

（3）将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼完全收回，开始压灌混凝土，同时将钻杆上提30~50㎝，钻杆底部混凝土出口将完全打开，通过混凝土输送泵连通所述螺旋扩翼变径钻机的混凝土输送通道向所述桩底部充满的浆液与泥土的混合物中填充压灌混凝土，通过10~15Mpa压力连续压灌混凝土并将桩底部内的部分浆液与泥土的混合物挤压至外桩身上，使所述扩底部内形成混凝土材质的中心部；

（4）反转钻杆连续压灌混凝土，同时将钻杆均速提升至扩底顶部至外桩身上0.5~1米位置停止压灌混凝土，并将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼扩开，并使扩翼的宽度与外桩身直径大小一致，对外桩身内的水泥土进行二次搅拌，并匀速提出钻杆至地面，完成外桩身施工；

（5）移开所述螺旋扩翼变径钻机的钻杆，将安装有预制桩尖的内芯桩打入或压入或振入外桩身中心内，直至预制桩尖到达扩底部，且预制桩尖位于扩底部中心位置。

优选的，在该步骤（1）中，在钻取获得该外桩身部的过程中，该螺旋扩翼变径钻机至少扩径一次，使该外桩身部形成至少一处扩径部。

优选的，在该步骤（4）中，在该螺旋扩翼变径钻机的钻杆脱离外桩身位置后，紧接着将带有预制桩尖的内芯桩植入外桩身中心位置，或者待外桩身中水泥土和桩底部混凝土初凝前3-6小时将带有预制桩尖的内芯桩植入外桩身中心的水泥土和桩端混凝土中。

本发明的第三方面是对螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩进行施工操作时使用的一种设备：

设计一种钻机，包括移动承载台、高压注浆泵、混凝土输送泵、钻杆、位于该钻杆上部的动力头、安装在该钻杆底部的扩翼钻头，该动力头下部与该钻杆之间设有注浆转换接头，该钻杆和该动力头连接，该钻杆内部为混凝土输送通道，该混凝土输送泵通过混凝土输送管和注浆转换接头连通到该钻杆顶部；该钻杆内部还设有浆液输送管，该高压注浆泵通过注浆管和注浆转换接头连通到该浆液输送管的顶端；该扩翼钻头底部设有压灌混凝土出口，该钻杆上部为光杆、下部为搅拌翼及扩翼钻头；该钻杆上部1/3或2/3部分为光杆，下部2/3或1/3部分沿周向固定设置有搅拌翼，每间隔40-60㎝设置一个该搅拌翼，扩翼钻头上部钻杆的外周面固定至少设有三个螺旋叶片，该扩翼钻头中部设有固定在钻头外周面上两个对称的扩孔翼；该浆液输送管的底端至少连通有三个注浆孔，该注浆孔的直径为3-5mm；该高压注浆泵和混凝土输送泵均安装在该移动承载台上。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩在浇筑外桩身时经高压喷射注入浆液对外桩身周边土体首次挤密，在桩底端压灌混凝土时将扩底座内的水泥土混合浆液强行置换至外桩身内对外桩身周边土体再次挤密，预制桩尖和内桩芯在植入过程中对外桩身内水泥土及外桩身周边土体进行第三次挤密，通过三次挤密制成的劲性复合桩的外桩身与周围土层挤压紧密，外桩身的侧摩阻力增大，桩承载力相应提高。

2.本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩在桩端采用高压注浆扩底时将扩底周边土层进行了首次挤密，注浆扩底内压灌混凝土二次挤密水泥土及扩底周边土层，预制桩尖植入扩底混凝土后三次挤密水泥土及扩底周边土层，通过三次挤密制成的扩底座周围土层挤压密实，同时增加扩底座的面积，桩端阻力增大，桩承载力也大幅度提高。

3.由于本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩承载力大幅度提高，比现有劲性复合桩承载力可以提高30%~50%以上，所以可以降低桩的布设密度，从而降低施工成本，节约原材料，降低能耗。

4.本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩设置有高强或超高强预制桩尖，使得内芯桩更加容易贯入外桩身中，降低施工难度，加快成桩速度。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的剖视图；

图2为图1中预制桩尖的剖视图；

图3为图2中预制桩尖的俯视图；

图4为图1中内芯桩的结构示意图；

图5为图4中内芯桩的横截面图；

图6为图4中的A部放大图；

图7为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的剖视图；

图8为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图9为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图10为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图11为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图12为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图13为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图14为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图15为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩的横截面图；

图16为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的预制桩尖的俯视图；

图17为本发明一实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的预制桩尖的俯视图；

图18为本发明一实施例螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法流程图；

图19为本发明一实施例钻机的结构示意图；

图20为本发明一实施例钻孔机安装有钻头的钻杆的结构示意图。

图中各标号示意为：外桩身11、扩径桩身部111、内芯桩12、主筋121、外圈箍筋122、内圈箍筋123、吊环124、连接孔125、扩底座13、外围部131、中心部132、预制桩尖14、圆柱形本体部141、尖端部142、凹槽143、锚固筋144、移动承载台70、高压注浆泵71、混凝土输送泵72、注浆转换接头712、混凝土输送管721、钻杆支架73、钻杆731、混凝土输送通道732、浆液输送管733、动力头734、注浆孔735、钻头74、扩孔翼741、螺旋叶片742、搅拌翼743、压灌混凝土出口736。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料；所涉及的加工制作方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1

请一并参阅图1至图6。

如图1所示，本实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩包括外桩身11、内芯桩12和扩底座13，外桩身11下端与扩底座13结合为一体，内芯桩12的下端安装有预制桩尖14，内芯桩12连同预制桩尖14打压植入外桩身11内。通过在内芯桩12的下端安装预制桩尖14，在实际施工时，方便将内芯桩12贯入外桩身11中。扩底座13包括水泥土材质的外围部131和混凝土材质的中心部132，中心部132占整个扩底座13体积的80%-90%。

如图2和图3所示，预制桩尖14包括圆柱形本体部141和尖端部142，圆柱形本体部141的直径D1大于内芯桩12的最大宽度，圆柱形本体部141的顶面向下设有与内芯桩12的底部相匹配的凹槽143，凹槽143的底面上设有多个与内心桩固定连接的锚固筋144。扩底座13的中心部132和预制桩尖14的材质均为C60-C200高强超高强混凝土挤密成型，强度大，且增强了劲性复合桩的整体强度和与周围泥土的挤压力，使得该劲性复合桩的侧摩阻力和端阻力增大，使得该劲性复合桩具有更大承载能力，减少桩的布设数量，可降低造价约20%以上，节约原材料。在其它实施例中，预制桩尖和扩底座的中心部也可由高强或超高强混凝土或钢纤维混凝土制成。

进一步的，在尺寸上，外桩身的外径为内芯桩外径的1.5-2.5倍，扩底座的外径为内芯桩外径的3-5倍。

如图4、图5所示，内芯桩12为钢筋混凝土材质的预制桩，其由钢筋扎制支架，支架包括主筋121，6-16根直径为12-25mm的主筋121围成圆周，具体的，当内芯桩外径为300mm时，选用6根直径为12mm的主筋，当内芯桩外径为400mm时，选用8根直径为14mm的主筋，当内芯桩外径为500mm时，选用10根直径为14mm的主筋，当内芯桩外径为600mm时，选用10根直径为14mm的主筋，当内芯桩外径为700mm时，选用10根直径为16mm的主筋，当内芯桩外径为800mm时，选用12根直径为16mm的主筋。

在主筋121的外部套设有外圈箍筋122，在主筋121内设有内圈箍筋123，外圈箍筋122和内圈箍筋123均沿主筋121的轴向间隔排列布设，其中，在位于主筋121的上部将外圈箍筋122加密，在外圈箍筋122加密区固定有吊环124，吊环124采用直径为16-30㎜的钢筋制作，通过模板限定钢筋扎制的支架，并浇筑混凝土制得内芯桩12。主筋121在内芯桩12的顶端预留有锚固筋，该接头部用于插入建筑物承台。内芯桩12的横截面为正八边形，预制桩尖14上预留的凹槽143与内芯桩12的底部相匹配，保证内芯桩12的底部插入凹槽143中，且内芯桩12的对角线距离D2小于预制桩尖14的圆柱形本体部141的直径D1。

如图6所示，内芯桩12的底端面设有连接孔125，该连接孔125用于插入预制桩尖14中的锚固筋144，从而将预制桩尖和内芯桩连接在一起。

其中，在将预制桩尖14中的锚固144插入连接孔125之前，先将连接孔125内注入植筋胶、固化剂或纯水泥浆，内芯桩12的底端进入预制桩尖14安装完成后，内芯桩12与预制桩尖14边缘的缝隙也用同种胶凝材料密封。这里，预制桩尖14完全进入扩底座13中，以保证预制桩尖14与内芯桩12整体的稳固性。

实施例2

请参阅图7。

与实施例1的区别在于，本实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的外桩身11设有三处扩径桩身部111，扩径桩身部111向外扩径，通过变径，使得整个复合桩与周围土体增加了接触面积，侧摩阻力提高，减小桩的沉降。

实施例3

请一并参阅图8至图15。

与实施例1的区别在于，本实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的内芯桩12还可以为图8中的多边形钢筋混凝土预制实心芯桩、图9中的多边形钢筋混凝土预制空心芯桩、图10中的现浇钢筋混凝土芯桩、图11中的成品管桩、图12中的成品实心方桩、图13中的成品空心方桩芯桩、图14中的钢管混凝土桩或图15中的H型钢桩。

实施例4

请一并参阅图16和图17。

与实施例1的区别在于，本实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的预制桩尖14的凹槽143为图8多边形或图16中的圆筒形或图17中的方筒形。

实施例5

请参阅图18。

如图18所示，本实施例提供的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法包括以下步骤：

S100、采用螺旋扩翼变径钻机在指定桩位上开始钻进，当钻进至1~2米深度时，通过高压注浆泵连通所述螺旋扩翼变径钻机的浆液输送管向孔中高压注浆，注浆压力控制在0.5~10Mpa范围内，同时将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼逐渐张开，使扩翼的宽度与设计要求的外桩身的直径相等，边钻进边继续高压注浆；

在该步骤中，是在需要打桩的桩位处进行钻孔，钻杆内部具有浆液输送管，浆液输送管从钻杆的顶端一直延伸到孔底部，该浆液输送管专用于输送水泥浆、水泥砂浆和其它固化剂等浆液，有利于增加钻孔的速度。

S200、当钻取获得与设计要求的外桩身的高度相同的桩身部位时，所述螺旋扩翼变径钻机将扩翼逐渐完全张开，同时将注浆压力调整为10~30Mpa范围内，并继续向下钻孔获得与设计要求的扩底部的直径和高度相等的扩底部，此时，外桩身及扩底部内均充满浆液与泥土的混合物，然后停止注浆，钻杆继续转动；

在该步骤中，螺旋扩翼变径钻机将扩翼逐渐完全张开，并通过增大注浆压力，有利于形成水泥土扩底直径和加快了扩底的速度。

S300、将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼完全收回，开始压灌混凝土，同时将钻杆上提30~50㎝，钻杆底部混凝土出口将完全打开，通过混凝土输送泵连通所述螺旋扩翼变径钻机的混凝土输送通道向所述桩底部充满的浆液与泥土的混合物中填充压灌混凝土，通过10~15Mpa压力连续压灌混凝土并将桩底部内的部分浆液与泥土的混合物挤压至外桩身上，使所述扩底部内形成混凝土材质的中心部；在该步骤中，螺旋扩翼变径钻机的钻杆内部空心，钻杆可作为输送混凝土的管道，通过10~15Mpa压力压灌混凝土，迫使桩底部水泥土混合浆液被置换到外身部位，同时桩端水泥土混合浆液被强行挤压渗透到桩端周围土体中，使桩的底座更加坚固。

S400、反转钻杆连续压灌混凝土，同时将钻杆均速提升至扩底顶部至外桩身上0.5~1米位置停止压灌混凝土，并将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼扩开，并使扩翼的宽度与外桩身直径大小一致，对外桩身内的水泥土进行二次搅拌，并匀速提出钻杆至地面，完成外桩身施工；

在该步骤中，经二次扩翼搅拌的外桩身水泥土更加均匀，外桩身质量更佳。

S500、移开所述螺旋扩翼变径钻机的钻杆，将安装有预制桩尖的内芯桩打入或压入或振入外桩身中心内，直至预制桩尖到达扩底部，且预制桩尖位于扩底部中心位置。

在该步骤中，在外桩身部和桩端底部浇筑的水泥土、桩端扩底混凝土中植入内芯桩后，使整个外桩身和桩端混凝土更加密实坚固。预制桩尖位于扩底部内，保证内芯桩能够与整个桩体结合紧密，增强内芯桩的稳定性。

本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法在浇筑扩底座和外桩身时注入高压注浆进行首次挤密，扩底座包括混凝土材质的中心部，在浇筑制成中心部的过程中，对已经浇筑的桩身水泥土进行二次挤密，而在贯入内芯桩的过程中对已经浇筑的桩身水泥土进行第三次挤密，通过三次挤密制成的劲性复合桩与周围土层挤压紧密，桩体的侧摩阻力增大；通过高压注浆扩底、压灌混凝土及预制桩尖对扩底座中心混凝土三次挤密，增大桩的端阻力，使整体桩承载能力大幅度提高。

本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法的主导思想是以机械搅拌为主，辅以高压注浆喷射，适用于天然地基承载力标准值较小（f S.K≤120kPa）的软粘土层的地基加固，主要特点是水泥土的机械搅拌区和喷射区完全重合，桩径由切削扩翼叶片来控制，所需的浆液喷射压力较小，一般为0.5-5Mpa，而水泥土桩的水泥土拌合效果也较好，离散性也较小，土块被粉碎得很小，水泥与土拌合较均匀，水泥土结构强度的离散性较小，其总体强度值也较高，当水泥掺入比为25%左右时，桩身强度可达5000kPa，由于机械搅拌和喷射搅拌的共同作用，使钻机的提升速度提高1-2倍，达0.54m/min-0.9m/min。

本发明螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法也适用于天然地基承载力标准值较大（fs.k＞120kpa）的粉土和粉沙地基土的加固处理。方法是针对较硬土质（一般fs.k＞120kPa），如粉土、砂砾等而设计的深层喷射搅拌法，它以喷射为主，以搅拌为辅。一般喷射压力控制在5~10MPa左右，成桩直径由喷射压力和扩翼大小控制，成桩时，在桩的内圈为机械搅拌，外圈为喷射扩翼喷拌，外圈喷射注浆使桩与其它结构物粘结得更为紧密，而机械搅拌与喷射扩翼搅拌的结合，可大大降低高压喷射时的切割能量，能扩大成桩直径。克服了深层搅拌法在粉土或粉砂中成桩直径较小的缺点，又避免了高压喷射法经常出现的周边砂坍塌抱钻使钻杆无法提升和堵喷嘴现象等施工问题，主要特点是成桩直径由喷射压力和提升速度来控制，可以根据设计需要改变水泥土桩的桩径，水泥土桩的桩身强度和单桩承载力的调控也比较灵活，并且钻杆在砂土中的钻进和提升速度也比传统的高压喷射法加快近50%，水泥排放量减少近70%，而对加固效果并没有大的影响。在粉砂中，水泥土桩桩径可控制在500mm~1500mm范围内，当掺入比为25%左右时，桩身无侧限抗压强度fcu.k可达5000kPa以上。

实施例6

与实施例3的区别在于，本实施例在步骤S100中，在钻取获得孔身部的过程中，螺旋扩翼三次扩径或多次扩径，这样整个桩体更加稳定。

实施例7

请参阅图19和图20。

如图19所示，本发明实施例提供的钻桩机包括移动承载台70，移动承载台70是一台履带车，移动承载台70上安放有高压注浆泵71和混凝土输送泵72以及钻杆支架73，钻杆支架73上安装有钻杆731，钻杆731的底部安装有扩翼钻头74。高压注浆泵71、混凝土输送泵72均安装在移动承载台70上，减少高压注浆泵71、混凝土输送泵72的不占用施工场地和减少转运工作。

钻杆731内部为混凝土输送通道732，混凝土输送泵72连接有混凝土输送管721，混凝土输送管721的末端通过注浆转换接头连通到钻杆731的顶部，扩翼钻头74内部空心，扩翼钻头74与钻杆内部连通，扩翼钻头74底部设有压灌混凝土出口736，混凝土输送泵72中的混凝土依次通过混凝土输送管721、注浆转换接头712、混凝土输送通道732到达压灌混凝土出口736。钻杆731的顶部设有动力头734，动力头734中设有驱动电机，以用于驱动钻杆731转动进行钻孔作业。

钻杆731内部还设有浆液输送管733，高压注浆泵71连通有浆液输送管711和注浆转换接头712，浆液输送管733的顶端连通到注浆转换接头712，高压注浆泵71用于泵送水泥浆、水泥砂浆和其它固化剂等浆液。

扩翼钻头74的中部设有固定在外周面上的扩孔翼741，扩孔翼741可以收缩和展开，以用于将孔的局部扩大，扩孔翼741的下部设有三个固定在钻头74外周面上的螺旋叶片742，螺旋叶片742用于在初步打孔时将孔内的泥土输出，加快成孔速度。

钻杆上部1/3或2/3部分为光杆，下部2/3或1/3部分沿周向固定设置有搅拌翼743，每间隔560㎝设置一个搅拌翼743，当钻杆深入泥土后，由于钻杆731外表面没有设置螺旋叶片，所以当螺旋叶片742进入泥土之后，泥土不再被从孔中输出，而是被搅拌翼743均匀搅碎。

进一步的，浆液输送管733的底端连通有至少三个注浆孔735，注浆孔735的直径为3-5mm，注浆孔735用于喷出高压浆液并与被搅碎的泥土充分混合。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (9)

1.一种螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用螺旋扩翼变径钻机在指定桩位上开始钻进，当钻进至1~2米深度时，通过高压注浆泵连通所述螺旋扩翼变径钻机的浆液输送管向孔中高压注浆，注浆压力控制在0.5~10Mpa范围内，同时将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼逐渐张开，使扩翼的宽度与设计要求的外桩身的直径相等，边钻进边继续高压注浆；

（2）当钻取获得与设计要求的外桩身的高度相同的桩身部位时，所述螺旋扩翼变径钻机将扩翼逐渐完全张开，同时将注浆压力调整为10~30Mpa范围内，并继续向下钻孔获得与设计要求的扩底部的直径和高度相等的扩底部，此时，外桩身及扩底部内均充满浆液与泥土的混合物，然后停止注浆，钻杆继续转动；

（3）将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼完全收回，开始压灌混凝土，同时将钻杆上提30~50㎝，钻杆底部混凝土出口将完全打开，通过混凝土输送泵连通所述螺旋扩翼变径钻机的混凝土输送通道向所述桩底部充满的浆液与泥土的混合物中填充压灌混凝土，通过10~15Mpa压力连续压灌混凝土并将桩底部内的部分浆液与泥土的混合物挤压至外桩身上，使所述扩底部内形成混凝土材质的中心部；

（4）反转钻杆连续压灌混凝土，同时将钻杆均速提升至扩底顶部至外桩身上0.5~1米位置停止压灌混凝土，并将所述螺旋扩翼变径钻机的扩翼扩开，并使扩翼的宽度与外桩身直径大小一致，对外桩身内的水泥土进行二次搅拌，并匀速提出钻杆至地面，完成外桩身施工；

（5）移开所述螺旋扩翼变径钻机的钻杆，将安装有预制桩尖的内芯桩打入或压入或振入外桩身中心内，直至预制桩尖到达扩底部，且预制桩尖位于扩底部中心位置;

所述螺旋扩翼变径钻机包括移动承载台、高压注浆泵、混凝土输送泵、钻杆、位于所述钻杆上部的动力头、安装在所述钻杆底部的扩翼钻头，所述动力头下部与所述钻杆之间设有注浆转换接头，所述钻杆和所述动力头连接，所述钻杆内部为混凝土输送通道，所述混凝土输送泵通过混凝土输送管和注浆转换接头连通到所述钻杆顶部；所述钻杆内部还设有浆液输送管，所述高压注浆泵通过注浆管和注浆转换接头连通到所述浆液输送管的顶端；所述扩翼钻头底部设有压灌混凝土出口，

所述钻杆上部1/3部分或2/3部分为光杆，钻杆下部设有搅拌翼和扩翼钻头，所述搅拌翼沿钻杆外周面固定设置，其中，每间隔40-60㎝设置一个所述搅拌翼，扩翼钻头上钻杆外周面固定至少设有三个螺旋叶片，所述扩翼钻头中部设有固定在钻头外周面上两个对称的扩孔翼；

所述浆液输送管的底端至少连通有三个注浆孔，所述注浆孔的直径为3-5mm；

所述高压注浆泵和混凝土输送泵均安装在所述移动承载台上。

2.根据权利要求1所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，在钻取获得所述外桩身部的过程中，所述螺旋扩翼变径钻机至少扩径一次，使所述外桩身部形成至少一处扩径部。

3.根据权利要求1所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，在所述螺旋扩翼变径钻机的钻杆脱离外桩身位置之后，紧接着将带有预制桩尖的内芯桩植入外桩身中心位置，或者在外桩身水泥土和桩底部混凝土在初凝前3-6小时将带有预制桩尖的内芯桩植入外桩身的水泥土和桩底部的混凝土中。

4.根据权利要求1所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩包括外桩身、内芯桩和扩底座，所述外桩身下端与所述扩底座结合为一体，还包括预制桩尖，所述预制桩尖固定安装在所述内芯桩的下端，所述内芯桩连同所述预制桩尖埋入所述外桩身和扩底座内，其中，所述预制桩尖位于所述扩底座内；所述预制桩尖包括圆柱形本体部和尖端部，所述圆柱形本体部的外径大于所述内芯桩的最大宽度。

5.根据权利要求4所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，所述圆柱形本体部的顶面向下设有与所述内芯桩的底部相匹配的凹槽；所述凹槽的底面固定设有多个与内芯桩固定连接的锚筋。

6.根据权利要求5所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，所述外桩身的外径为所述内芯桩外径的1.5-2.5倍，所述扩底座的外径为所述内芯桩外径的3-5倍。

7.根据权利要求4所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，所述内芯桩为预制钢筋混凝土桩或现浇钢筋混凝土桩或钢管混凝土桩或其它异型结构件，其截面为圆形或四边形或多边形或H形或其它异型截面，内芯桩为实芯桩或空心桩。

8.根据权利要求4所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，所述扩底座包括水泥土材质的外围部和混凝土材质的中心部；所述预制桩尖由高强混凝土或超高强混凝土或钢纤维混凝土制成。

9.根据权利要求4所述的螺旋高喷扩翼搅拌扩底劲性复合桩的施工方法，其特征在于，所述外桩身设有至少一处扩径桩身部。