CN110344764A - 扩底灌注基桩机械成桩装置及其成桩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扩底灌注基桩机械成桩装置及其成桩方法，该扩底灌注基桩机械成桩装包括一个为转动轴提供动力的动力转动头，一个连接在动力转动头下面的转动传动轴，一个套装在转动传动轴外侧的钢管护筒，一个连接在转动传动轴端部的扩底钻头。其机械成桩方法包括：基桩桩身A的钻孔作业，将扩底钻头沿钢管护筒内部深入到孔底进行扩孔作业，沿钢管护筒内由上至下送入预先绑扎好的桩身钢筋笼，浇筑基桩混凝土同时提升钢管护筒，进行扩底灌注基桩施工在基桩桩身A的下面形成扩底灌注基桩的扩底端B。本发明具有阻隔地下水对成桩的影响，提高扩底灌注基桩的成桩质量，降低工程的基础建造成本，施工效率高等优点。

Description

扩底灌注基桩机械成桩装置及其成桩方法
技术领域
本发明涉及一种扩底灌注基桩机械成桩装置及其成桩方法，属于建筑工程结构领域。
背景技术
机械钻孔扩底灌注桩是一种比较新的施工方法，它是对钻孔灌注桩的一种改进和创新。它利用钻孔达到所要求的持力层后在桩端换用特殊钻头将桩端直径扩大，则桩的极限承载力比没有扩大头的灌注桩的极限承载力有较大幅度的增长体工程设计要求桩身直径扩大1.5倍以上，理论上桩的极限承载力将是没有扩大头的桩的极限承载力的2倍以上。机械钻孔扩底灌注桩采用钢管护筒施工保护措施，钢管护筒亦可作为基桩施工时的止水帷幕，施工过程中不需要降水措施。对于许多高层建筑，机械钻孔扩底灌注桩可在强风化岩中扩孔，可以弥补其它桩型的不足，经济效益显著。
目前，扩底灌注基桩在工程中应用比较普遍。现有扩底灌注基桩一般采用人工挖 孔、扩底的成桩施工工艺。人工挖孔、扩底灌注基桩存在以下缺点和不足之处，具体表现在： ①施工效率低，施工安全隐患突出；②较硬土层采用人工开挖难度较大；③人工开挖对桩底 土扰动较大，成桩质量不易保证，人工挖孔桩施工需要降水措施，以保证人工开挖作业面 的无地下水。
发明内容
本发明的目的是要解决扩底灌注基桩施工效率低；扩底灌注基桩人工开挖时，较硬土层开挖难度大；扩底灌注基桩开挖过程中地下水对成桩过程的影响；扩底灌注基桩人工开挖对桩底土扰动等问题；提高成桩质量，提高基桩承载能力；提供一种扩底灌注基桩的机械成桩装置及其成桩方法。
本发明的目的是这样实现的，一种扩底灌注基桩机械成桩装置，该装置包括一个为转动轴提供动力的动力转动头，一个连接在动力转动头下面的转动传动轴，一个套装在转动传动轴外侧的钢管护筒，一个连接在转动传动轴端部的扩底钻头，所述扩底钻头由圆桶状扩底钻头主体、机械开启扩孔叶片、扩孔叶片开启闭合液压装置、液压控制导管、钻头顶板和机械开启闭合底板构成，两个所述机械开启扩孔叶片通过转轴对称铰接在圆桶状扩底钻头主体的上面、闭合时与圆桶状扩底钻头主体成为一个筒体，每个机械开启扩孔叶片与对应的扩孔叶片开启闭合液压装置连接，所述扩孔叶片开启闭合液压装置设置在圆桶状扩底钻头主体的内部，所述扩孔叶片开启闭合液压装置连接液压控制导管，所述圆桶状扩底钻头主体的上面设置有钻头顶板，所述钻头顶板连接在转动传动轴的低端，所述圆桶状扩底钻头主体的下面设置有机械开启闭合底板。
所述扩底钻头的外径小于钢管护筒的内径。
所述钢管护筒的长度小于等于转动传动轴的长度。
所述液压控制导管从转动传动轴内部穿过，与地面上的液压控制装置连接。
所述圆桶状扩底钻头主体、机械开启扩孔叶片、钻头顶板和机械开启闭合底板共同形成扩底钻头的取土仓体。
一种扩底灌注基桩的机械成桩方法，该方法包括以下步骤：
（1）、采用现有技术中的成桩螺旋钻孔设备与钢管护筒钻孔，完成扩底以上部分基桩桩身A的钻孔作业；将螺旋钻孔设备中的螺旋钻孔钻头及其钻杆设置在钢管护筒内，钢管护筒随螺旋钻头的钻入跟随钻入，钻孔与钢管护筒的钻入同时进行；
（2）、螺旋钻头进入桩端扩大头底部及钢管护筒进入到桩端扩大头顶部时，将螺旋钻头及其钻杆提出；
（3）、将连接有动力转动头和转动传动轴的扩底钻头沿钢管护筒内部深入到孔底；
（4）、启动叶片开启闭合液压装置，进行扩孔作业；
（5）、圆桶状扩底钻头主体的内仓充满叶片钻下的土时，启动叶片开启闭合液压装置闭合叶片；
（6）、沿钢管护筒内部提升扩孔钻头，开启扩孔钻头机械开启闭合底板，将扩孔钻头仓内土卸除；
（7）、重复步骤（3）～（6），直至扩孔至设计要求；
（8）、沿钢管护筒内由上至下送入预先绑扎好的桩身钢筋笼；
（9）、将混凝土注浆管道深入桩孔底板，随浇筑混凝土随提升混凝土注浆管道，在浇筑基桩混凝土的同时，提升钢管护筒；
（10）、基桩混凝土浇筑完毕、钢管护筒提出，扩底灌注基桩施工作业完毕，在基桩桩身A的下面形成扩底灌注基桩的扩底端B。
本发明具有以下优点和积极效果:
1、本发明扩底灌注基桩的扩底端采用扩底钻头开挖成型。钢管护筒作为护壁，减少了成桩过程中对周围土体的扰动，提高了基桩的安全度，钢管护筒同时作为桩体施工的止水帷幕，阻隔地下水对成桩的影响。
2、本发明桩身采用钻孔取土机械成型，效率高，不存在安全隐患；扩底端采用扩底钻头开挖成型，效率高、对桩底土体扰动小，提高扩底灌注基桩的成桩质量。
3、本发明扩底灌注基桩的桩身与扩底端采用机械开挖成型，可开挖较硬土层及较深土层，可充分利用深土层的高承载能力，提高扩底灌注基桩的单桩承载能力，降低工程的基础建造成本。
4、本发明采用钢管护筒作为成桩护壁，减少了成桩过程中对周围土体的扰动，提高了基桩的安全度，钢管护筒同时作为桩体施工的止水帷幕，阻隔地下水对成桩的影响，提高成桩质量；桩身与扩底端采用机械开挖成型，施工效率高。
附图说明
图1、2是本发明机械成桩装置整体结构示意图。
图3是本发明图1中扩底钻头部分的结构示意图。
图4是本发明图3中扩底钻头部分的内部结构示意图。
图5是采用本发明制成的扩底灌注基桩结构示意图。
图6是本发明扩底灌注基桩的机械成桩方法工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
由附图1、2所示：一种扩底灌注基桩机械成桩装置，该装置包括一个为转动轴提供动力的动力转动头1，一个连接在动力转动头1下面的转动传动轴3（空心钢管），一个套装在转动传动轴3外侧的钢管护筒2，一个连接在转动传动轴3端部的扩底钻头4。
由附图3、4所示：所述扩底钻头4由圆桶状扩底钻头主体4-1、机械开启扩孔叶片4-2、扩孔叶片开启闭合液压装置4-3、液压控制导管4-4、钻头顶板4-5和机械开启闭合底板4-6构成，两个所述机械开启扩孔叶片4-2通过转轴对称铰接在圆桶状扩底钻头主体4-1的上面、闭合时与圆桶状扩底钻头主体4-1成为一个筒体，每个机械开启扩孔叶片4-2与对应的扩孔叶片开启闭合液压装置4-3连接，所述扩孔叶片开启闭合液压装置4-3设置在圆桶状扩底钻头主体4-1的内部，所述扩孔叶片开启闭合液压装置4-3连接液压控制导管4-4，所述圆桶状扩底钻头主体4-1的上面设置有钻头顶板4-5，所述钻头顶板4-5连接在转动传动轴3的低端，所述圆桶状扩底钻头主体4-1的下面设置有机械开启闭合底板4-6。
所述圆桶状扩底钻头主体4-1外径小于钢管护筒2的内径。
所述钢管护筒2的长度小于等于转动传动轴3的长度。
所述液压控制导管4-4从转动传动轴3内部穿过，与地面上的液压控制装置连接。
所述圆桶状扩底钻头主体4-1、机械开启扩孔叶片4-2、钻头顶板4-5和机械开启闭合底板4-6共同形成扩底钻头的取土仓体。
由附图5、6所示：一种扩底灌注基桩的机械成桩方法，该方法包括以下步骤：
（1）、采用现有技术中的成桩螺旋钻孔设备与钢管护筒钻孔，完成扩底以上部分基桩桩身A的钻孔作业；将螺旋钻孔设备中的螺旋钻孔钻头及其钻杆设置在钢管护筒内，钢管护筒随螺旋钻头的钻入跟随钻入，钻孔与钢管护筒的钻入同时进行；
（2）、螺旋钻头进入桩端扩大头底部及钢管护筒进入到桩端扩大头顶部时，将螺旋钻头及其钻杆提出；
（3）、将连接有动力转动头和转动传动轴的扩底钻头沿钢管护筒内部深入到孔底；
（4）、启动叶片开启闭合液压装置，进行扩孔作业；
（5）、圆桶状扩底钻头主体的内仓充满叶片钻下的土时（土从叶片开启形成的开口进入内仓），启动叶片开启闭合液压装置闭合叶片（液压动作方向相反）；
（6）、沿钢管护筒内部提升扩孔钻头，开启扩孔钻头机械开启闭合底板，将扩孔钻头仓内土卸除；
（7）、重复步骤（3）～（6），直至扩孔至设计要求；
（8）、沿钢管护筒内由上至下送入预先绑扎好的桩身钢筋笼；
（9）、将混凝土注浆管道深入桩孔底板，随浇筑混凝土随提升混凝土注浆管道，在浇筑基桩混凝土的同时，提升钢管护筒；
（10）、基桩混凝土浇筑完毕、钢管护筒提出，扩底灌注基桩施工作业完毕，在基桩桩身A的下面形成扩底灌注基桩的扩底端B（如图5所示）。

Claims (5)

1.一种扩底灌注基桩机械成桩装置，其特征在于：该装置包括一个为转动轴提供动力的动力转动头(1)，一个连接在动力转动头(1)下面的转动传动轴(3)，一个套装在转动传动轴(3)外侧的钢管护筒(2)，一个连接在转动传动轴(3)端部的扩底钻头(4)。
2.根据权利要求1所述的一种扩底灌注基桩的机械成桩装置，其特征在于：所述扩底钻头(4)由圆桶状扩底钻头主体(4-1)、机械开启扩孔叶片(4-2)、扩孔叶片开启闭合液压装置(4-3)、液压控制导管(4-4)、钻头顶板(4-5)和机械开启闭合底板(4-6)构成，两个所述机械开启扩孔叶片(4-2)通过转轴对称铰接在圆桶状扩底钻头主体(4-1)的上面、闭合时与圆桶状扩底钻头主体(4-1)成为一个筒体，每个机械开启扩孔叶片(4-2)与对应的扩孔叶片开启闭合液压装置(4-3)连接，所述扩孔叶片开启闭合液压装置(4-3)设置在圆桶状扩底钻头主体(4-1)的内部，所述扩孔叶片开启闭合液压装置(4-3)连接液压控制导管(4-4)，所述圆桶状扩底钻头主体(4-1)的上面设置有钻头顶板(4-5)，所述钻头顶板(4-5)连接在转动传动轴(3)的低端，所述圆桶状扩底钻头主体(4-1)的下面设置有机械开启闭合底板(4-6)。
3.根据权利要求1所述的一种扩底灌注基桩机械成桩装置，其特征在于：所述扩底钻头(4)的外径小于钢管护筒(2)的内径。
4.根据权利要求1所述的一种扩底灌注基桩机械成桩装置，其特征在于：所述钢管护筒(2的长度小于等于转动传动轴(3)的长度。
5.如权利要求1或2所述的一种扩底灌注基桩机械成桩装置的成桩方法，该方法包括以下步骤：
①、采用现有技术中的成桩螺旋钻孔设备与钢管护筒钻孔，完成扩底以上部分基桩桩身A的钻孔作业；将螺旋钻孔设备中的螺旋钻孔钻头及其钻杆设置在钢管护筒内，钢管护筒随螺旋钻头的钻入跟随钻入，钻孔与钢管护筒的钻入同时进行；
②、螺旋钻头进入桩端扩大头底部及钢管护筒进入到桩端扩大头顶部时，将螺旋钻头及其钻杆提出；
③、将连接有动力转动头和转动传动轴的扩底钻头沿钢管护筒内部深入到孔底；
④、启动叶片开启闭合液压装置，进行扩孔作业；
⑤、圆桶状扩底钻头主体的内仓充满叶片钻下的土时，启动叶片开启闭合液压装置闭合叶片；
⑥、沿钢管护筒内部提升扩孔钻头，开启扩孔钻头机械开启闭合底板，将扩孔钻头仓内土卸除；
⑦、重复步骤③～⑥，直至扩孔至设计要求；
⑧、沿钢管护筒内由上至下送入预先绑扎好的桩身钢筋笼；
⑨、将混凝土注浆管道深入桩孔底板，随浇筑混凝土随提升混凝土注浆管道，在浇筑基桩混凝土的同时，提升钢管护筒；
⑩、基桩混凝土浇筑完毕、钢管护筒提出，扩底灌注基桩施工作业完毕，在基桩桩身A的下面形成扩底灌注基桩的扩底端B。
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