CN110529041B - 一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管及其施工方法 - Google Patents

一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管及其施工方法，包括全套管全回转钻机工装设备、角度工装和自取土式双层全套管，所述全套管全回转钻机工装设备为倾斜灌注桩成孔提供动力，所述角度工装实现全套管全回转钻机的倾斜承重，所述自取土式双层全套管含括切土式全套管外筒和取土式全套管内筒，所述切土式全套管外筒实现对土体的切割、带动取土式全套管内筒下切桶内土体，所述取土式全套管内筒基于旋挖钻头结合全套管思路，借助全回转钻机下压外部全套管的动力，由外套管带动下切管内土体，实现套管内取土。本发明通过辅助装备创新与工艺改进，并采用尽量少的施工机械，便可以实现倾斜桩施工，同时成孔无需泥浆护壁，绿色环保。

Description

一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管及其施工方法
技术领域
本发明属于倾斜桩施工技术领域，具体涉及一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管及其施工方法。
背景技术
在桩基工程中，特别是在基坑支护工程中，倾斜桩较常规垂直桩受力特性更好。如在基坑支护中，无论单排桩，还是双排桩，存在倾斜桩时，因能提供部分的水平向作用力，受力与支护效果更好，可降低和取消内支撑道数，实现绿色建造。
现阶段，倾斜桩施工为工程界难题，常规旋挖钻机、长螺旋钻机、回转钻机都基于垂直桩施工，或易塌孔、或施工角度较小，或成孔轴线为曲线。如何实现常规设备的倾斜桩成孔施工，特别是在不大量改动现有设备，通过辅助装备创新与工艺改进，并采用尽量少的施工机械，实现倾斜桩施工，为急需解决的斜桩施工问题。
发明内容
为了克服现有技术中基坑支护工程倾斜桩施工困难的技术缺陷，本发明提供了一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管及其施工方法，通过辅助装备创新与工艺改进，并采用尽量少的施工机械，便可以实现倾斜桩施工，同时成孔无需泥浆护壁，绿色环保，解决了上述技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，包括全套管全回转钻机工装设备、角度工装和自取土式双层全套管，其中自取土式双层全套管包含切土式全套管外筒和取土式全套管内筒。
全套管全回转钻机工装设备包括全套管全回转钻机工作装置、反压配重、基板和转动轴承，基板分为倾斜段和水平段，倾斜段和水平段的连接位置安装有转动轴承，全套管全回转钻机工作装置设置在基板的倾斜段上，反压配重放置在基板的水平段上，全套管全回转钻机工装设备为倾斜灌注桩成孔提供动力，为倾斜灌注桩成孔提供动力，即带动切土式全套管外筒切割土体，下压套管，在后期混凝土灌注完成后，采用回转的形式拔出外套管。
角度工装包括角度工装基座和设备固定座，角度工装基座设置在基板的下方，为基板提供支撑，设备固定座设置在基板的端部，实现全套管全回转钻机的倾斜承重，为全回转钻机提供设计施工角度。
自取土式双层全套管含括切土式全套管外筒和取土式全套管内筒，切土式全套管外筒包括外套管、外套管切削刀头和管间凹凸卡槽，外套管切削刀头设置在切土式全套管外筒的外套管的末端，实现对土体的切割、带动取土式全套管内筒下切桶内土体，及后期孔壁支护。
取土式全套管内筒包括内套管、穿孔螺栓、吊拔孔、管间凹凸卡槽、内套管丝扣、类旋挖钻头斜向截齿、类旋挖钻头进土口、类旋挖钻头锥尖和对穿螺栓孔，内套管的上端开设有内套管丝扣、吊拔孔和对穿螺栓孔，底部设置有类旋挖钻头斜向截齿和类旋挖钻头锥尖，借助全回转钻机下压外部全套管的动力，由外套管带动下切管内土体，实现套管内取土。
上述的一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，所述全套管全回转钻机工装设备，国内可采用类似盾安重工DTR系列全套管全回转钻机，主要为倾斜灌注桩成孔提供动力，即带动切土式全套管外筒切割土体，下压套管，在后期混凝土灌注完成后，采用回转的形式拔出外套管。
上述的一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，所述角度工装由型钢焊接而成，主要为全回转钻机提供设计施工角度，同时解决桩基施工现场作业场地差、不平整等问题。
上述的一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，所述切土式全套管外筒为常规全套管全回转钻机的套管和切削刀头组成，但对套管进行改进，内部与内套管间形成凹凸卡槽，在成孔过程中，由回转钻机提供下压力和回转力，切割土体，并带动内管下切筒内土体，并为成桩提供孔壁支护，在灌注完混凝土后回转拔出，外套管有标准节、调整节等长度类型。
上述的一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，所述取土式全套管内筒采用穿孔螺栓与外筒连接，并在外部与外套管间形成凹凸卡槽，借助回转钻机提供给外筒的下压力和回转力，随外筒一起入土，回转切割外筒内土体，由进土口进入内筒中，筒内土体达一定高度时，一般为一节外筒标准节的高度，解除穿孔螺栓，拔出倒土一次。
本发明在使用时，主要通过以下步骤来完成倾斜桩成孔的施工过程：
S1：采用角度工装使全套管全回转钻机形成斜桩角度，利用配重进行设备反压；
S2：利用全回转钻机的下压回转力，带动切土式全套管外筒下切土体；
S3：利用内外套管间的凹凸卡槽与穿孔螺栓，由外套管带动内套管下切管内土体，实现套管内取土，内套管内土体最大达到一个标准节长度时，解除螺栓，吊出内筒，取出土体；一个标准节的钻进后，进行内外管的同时加节，进行下一标准节钻进；成孔至孔底标高后，吊出内筒，留外筒于土中作为护壁，成桩后回转取出外筒。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：本发明一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，可实现常规设备无法高质量施工的倾斜桩成孔，特别是在不大量改动现有设备，通过辅助装备创新与工艺改进，并采用尽量少的施工机械，便可以实现倾斜桩施工，投入较少，同时采用本施工方法，成孔无需泥浆护壁，绿色环保。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种基于全回转钻机的倾斜桩成孔自取土式双层全套管施工状态示意图；
图2为本发明所述取土式全套管内筒截面图；
图3为本发明所述取土式全套管内筒底部平面图；
图4为本发明所述自取土式双层全套管俯视图；
图中：1-全套管全回转钻机工作装置，2-外套管，3-内套管，4-角度工装基座，5-设备固定座，6-反压配重，7-基板，8-穿孔螺栓，9-吊拔孔，10-外套管切削刀头，11-转动轴承，12-内套管丝扣，13-类旋挖钻头斜向截齿，14-类旋挖钻头进土口，15-类旋挖钻头锥尖，16-对穿螺栓孔，17-管间凹凸卡槽。
具体实施方式
如图1所示，为本发明一种基于全回转钻机的倾斜桩成孔自取土式双层全套管施工状态示意图，该装置主要包括全套管全回转钻机工装设备、角度工装、自取土式双层全套管，其中自取土式双层全套管含切土式全套管外筒、取土式全套管内筒。
全套管全回转钻机工装设备包括全套管全回转钻机工作装置1、反压配重6、基板7和转动轴承11，为倾斜灌注桩成孔提供动力。
角度工装包括角度工装基座4和设备固定座5，实现全套管全回转钻机的倾斜承重。
如图2和图3所示，为本发明所述取土式全套管内筒截面图和底部平面图，取土式全套管内筒包括内套管3、穿孔螺栓8、吊拔孔9、管间凹凸卡槽17、内套管丝扣12、类旋挖钻头斜向截齿13、类旋挖钻头进土口14、类旋挖钻头锥尖15和对穿螺栓孔16，借助全回转钻机下压外部全套管的动力，由外套管带动下切管内土体，实现套管内取土。
如图4所示，为本发明所述自取土式双层全套管俯视图，切土式全套管外筒包括外套管2、外套管切削刀头10和管间凹凸卡槽17，实现对土体的切割、带动取土式全套管内筒下切筒内土体，以及后期成桩是的孔壁支护。
本发明在使用时，主要通过以下步骤来完成倾斜桩成孔的施工过程：
步骤一：桩基定位；
步骤二：根据桩基定位进行角度工装的履带吊转运、定位；
步骤三：采用履带吊调动全回转钻机至角度工装上，并微调位置、固定、反压配重；
步骤四：自取土式双层全套管组装，组装时对准管间凹凸卡槽17，上穿孔螺栓；
步骤五：吊装套管，360度回转下压套管，校核垂直度并及时纠偏；
步骤六：全回转钻机下压回转切土式全套管外筒，下切土体，由外套管2带动内套管3下切管内土体，实现套管内取土，内套管3内土体最大达到一个标准节长度时，解除螺栓，利用履带吊吊出内筒，取出土体；
步骤七：一个标准节的钻进后，进行内外套管的同时加节，进行下一标准节钻进，逐步加节，逐步转回取土至孔底标高；
步骤八：最终吊出内筒，留外筒于土中作为护壁，下笼并灌注后，回转取出外筒；
步骤九：下一个桩基施工流程。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，包括全套管全回转钻机工装设备、角度工装和自取土式双层全套管，其特征在于：
所述全套管全回转钻机工装设备包括全套管全回转钻机工作装置（1）、反压配重（6）、基板（7）和转动轴承（11），所述基板（7）分为倾斜段和水平段，倾斜段和水平段的连接位置安装有转动轴承（11），所述全套管全回转钻机工作装置（1）设置在基板（7）的倾斜段上，所述反压配重（6）放置在基板（7）的水平段上，所述全套管全回转钻机工装设备为倾斜灌注桩成孔提供动力，为倾斜灌注桩成孔提供动力，即带动切土式全套管外筒切割土体，下压套管，在后期混凝土灌注完成后，采用回转的形式拔出外套管；
所述角度工装包括角度工装基座（4）和设备固定座（5），所述角度工装基座（4）设置在基板（7）的下方，为基板（7）提供支撑，所述设备固定座（5）设置在基板（7）的端部，实现全套管全回转钻机的倾斜承重，为全回转钻机提供设计施工角度；
所述自取土式双层全套管含括切土式全套管外筒和取土式全套管内筒，所述切土式全套管外筒包括外套管（2）、外套管切削刀头（10）和管间凹凸卡槽（17），所述外套管切削刀头（10）设置在切土式全套管外筒的外套管（2）的末端，实现对土体的切割、带动取土式全套管内筒下切桶内土体，及后期孔壁支护；
所述取土式全套管内筒包括内套管（3）、穿孔螺栓（8）、吊拔孔（9）、管间凹凸卡槽（17）、内套管丝扣（12）、类旋挖钻头斜向截齿（13）、类旋挖钻头进土口（14）、类旋挖钻头锥尖（15）和对穿螺栓孔（16），所述内套管（3）的上端开设有内套管丝扣（12）、吊拔孔（9）和对穿螺栓孔（16），底部设置有类旋挖钻头斜向截齿（13）和类旋挖钻头锥尖（15），借助全回转钻机下压外部全套管的动力，由外套管带动下切管内土体，实现套管内取土。
2.根据权利要求1所述的一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，其特征在于：所述切土式全套管外筒为常规全套管全回转钻机的套管和切削刀头组成，内部与内套管（3）间形成凹凸卡槽，在成孔过程中，由回转钻机提供下压力和回转力，切割土体，并带动内管下切筒内土体，并为成桩提供孔壁支护，在灌注完混凝土后回转拔。
3.根据权利要求1所述的一种用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管，其特征在于：所述取土式全套管内筒采用穿孔螺栓与外套管（2）连接，并在外部与外套管（2）间形成凹凸卡槽，借助回转钻机提供给外筒的下压力和回转力随外筒一起入土，回转切割外筒内的土体。
4.一种如权利要求1所述的用于倾斜桩成孔的自取土式双层全套管的施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：
S1：采用角度工装使全套管全回转钻机形成斜桩角度，利用配重进行设备反压；
S2：利用全回转钻机的下压回转力，带动切土式全套管外筒下切土体；
S3：利用内外套管间的凹凸卡槽与穿孔螺栓，由外套管（2）带动内套管（3）下切管内土体，实现套管内取土，内套管（3）内土体最大达到一个标准节长度时，解除螺栓，吊出内筒，取出土体；一个标准节的钻进后，进行内外管的同时加节，进行下一标准节钻进；成孔至孔底标高后，吊出内筒，留外筒于土中作为护壁，成桩后回转取出外筒。
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