CN111022097A - 一种螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置的施工方法，所述一体机装置装置包括水泥搅拌桩旋喷钻杆、钢管或锚索以及螺旋叶片；在施工时，将螺旋锚现场组装完成，并将水泥搅拌桩旋喷钻杆套于钢管或锚索外侧，通过钻机提供扭矩使两者共同旋入土体，达到设计深度后反向旋转旋喷钻杆使之与钢管或锚索脱开并上拔将之取出，在上拔过程中进行喷浆工作以改良桩周土体。本发明具有施工方便、工艺简单、施工噪音小、环境友好和经济性好的优点。
Description
技术领域
本发明专利涉及组合桩施工一体机装置及其施工方法，尤其涉及一种螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置的施工方法，主要适用于输变线塔基础、软基处理等技术领域。
技术背景
螺旋锚(或称螺旋桩)作为一种基础形式，早在十九世纪中期就已有一定的工程实践应用。早期在圆形小直径钢管外增设叶片，应用于以抗拔为主的海岸灯塔基础工程，后来螺旋锚逐渐延伸到包括抗压、抗水平荷载等方面的应用，尤其在输变线电塔基础、光伏电站基础以及运输管道基础方面获得广泛应用。螺旋锚具有施工方便、工艺简单、施工噪音小、环境友好且经济性好的技术经济特点。
在本发明专利之前，中国发明专利“一种自钻式螺旋锚杆及其随钻注浆搅拌固化施工工艺”(专利号：ZL201210064318.7)，提出了一种自钻式螺旋锚杆及其随钻注浆搅拌固化施工工艺，适用于软土地区锚拉边坡的支护工程。螺旋锚杆的杆体上设有出浆孔，锚杆杆体的前端封闭，将螺旋叶片焊接在锚杆杆体的前端，在螺旋叶片后面的锚杆杆体上焊接搅拌片。使用螺旋锚杆的随钻注浆搅拌固化施工工艺，是在锚杆杆体钻进的同时注水泥浆，边钻进边注浆，使其浆体从锚杆杆体的出浆孔射出，与前端螺旋叶片切削下得土体搅合在一起，螺旋叶片后面设置的搅拌片，将土体与水泥浆均匀搅拌，固化后形成不规则的锚固体，增加其锚固力。但是，该螺旋锚结构构件较为复杂，制作不方便，无法循环使用，经济型较差，很难推广。中国申请发明专利“高压旋喷式螺旋锚复合基础及其制作方法”(专利号：201811405268.8)，提出了一种旋喷式螺旋锚复合基础及其制作方法，包括旋喷式螺旋锚和环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩，旋喷式螺旋锚主要由一中空锚杆和若干设于中空锚杆的底部上的螺旋锚片组成。中空锚杆的底端设有竖直喷嘴、最接近底端的螺旋锚片上设有水平喷嘴，竖直喷嘴与水平喷嘴均与锚杆内部连通。在旋喷式螺旋锚下旋过程中采用高压同时于水平、竖直两个方向射流喷射形成水泥土外桩。虽然，该方案利用高压旋喷的方式改善了周边土体，但是，只进行了一次喷浆，形成的水泥土外桩并不均匀，土体改善效果不够明显，也不能消除对土体的扰动。
因此，研发一种能够充分改善螺旋锚周边土体性状，消除施工过程中的土体扰动，提高桩基承载力，同时具有较好经济型的新型组合桩施工一体机装置及其施工方法就显得尤为迫切。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种能够充分改善螺旋锚周边土体性状，消除施工过程中的土体扰动，提高桩基承载力，同时具有较好经济型的组合桩施工一体机装置及其施工方法。
为解决上述技术问题和不足，本发明专利提出一种螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置的施工方法，所述一体机装置包括水泥搅拌桩旋喷钻杆、钢管或锚索以及螺旋叶片，其特征在于，将螺旋锚现场组装完成，并将水泥搅拌桩旋喷钻杆套于钢管或锚索外侧，通过钻机提供扭矩使两者共同旋入土体，达到设计深度后反向旋转旋喷钻杆使之与钢管或锚索脱开并上拔将之取出，在上拔过程中进行喷浆工作以改良桩周土体。
具体地，本发明提出的施工方法包括如下步骤：
(1)部件制作：按照设计要求制作旋喷钻杆、钢管或锚索、螺旋叶片；旋喷钻杆与钢管螺旋锚连接时内径较钢管外径略宽5～10mm，钢管及旋喷钻杆上隔一定距离设置喷浆口；与柔性螺旋锚连接时，内径较锚头上端略宽5～10mm，叶片有效直径为30～60cm，厚度1～2cm。
(2)现场组装：将装置各组件运至现场并组装，螺旋叶片和钢管间为工厂焊接，旋喷钻杆和钢管或锚头间采用螺纹连接；
(3)桩位放样：根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于规范要求；
(4)钻机定位：依据放样点使钻机定位并将喷浆泵与钻机相连，钻头正对桩位中心；用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％；
(5)钻进：将组装好的装置安装到钻机上，启动钻机与喷浆泵，将螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置钻入土体设计深度，深度偏差不宜大于50mm；
(6)上拔：调整钻机反向旋转，使旋喷钻杆与螺旋锚间连接脱开，上拔旋喷钻杆并喷浆加固土体；喷浆可以是通长喷浆、也可以局部喷浆；
(7)移位：移动桩位施工下一根螺旋锚与水泥搅拌桩组合桩；待水泥土完全凝固后，整体螺旋锚与水泥搅拌桩施工完成。
其中，所述的钢管外径为10～20cm、壁厚1～2cm，每节长度为2～3m，钢管间采用套筒连接或现场焊接。
其中，所述的锚索为1×7钢绞线，规格根据承载力要求调整，在某些实施方案中，规格可为1×7×9.50、1×7×12.7、1×7×15.20或1×7×17.8中的任意一种。
所述的螺旋叶片设于钢管下部或柔性螺旋锚锚头处，有效直径为30～60cm，厚度1～2cm，每个螺旋锚结构装置设置1～2螺旋叶片，相邻螺旋叶片间的间距根据设计要求确定。
所述水泥浆为现场拌制，配合比根据项目设计要求选定。在使用过程中需保持不停搅动，并控制搅拌时间和间隔时间，以防止水泥浆离析。
所述钻机为旋喷桩机，可采用DML-120D1单轴旋喷桩机，成桩形式为上下直径统一，钻机型号也可根据项目要求进行调整。
所述旋喷钻杆与钢管螺旋锚连接时内径较钢管外径宽5～10mm，与柔性螺旋锚连接时，内径较锚头上端宽5～10mm，钻头为钉型搅拌头，钻头处直径30～60cm。
所述喷浆口布置于螺旋叶片上部一节钢管和旋喷钻杆的下部；钢管上隔20cm左右布置一对，旋喷钻杆上在下部布置2～4个，喷浆口直径5～10mm。
有益效果：本发明通过水泥搅拌桩旋喷钻杆和螺旋锚的结合，将水泥搅拌桩和螺旋锚很好的结合在一起，一方面对螺旋锚周边土体起到加强作用，提高了桩基的抗拔承载力，另一方面又消除了螺旋锚贯入土体时所产生的土体扰动。该技术装置具有施工方便、工艺简单、施工噪音小、环境友好和经济性好的优点。
附图说明
图1为钢管螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置；
图2为钢管螺旋锚与水泥搅拌桩施工成桩形式示意图；
图3为柔性螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置；
图4为柔性螺旋锚与水泥搅拌桩施工成桩形式示意图；
其中，1为旋喷钻杆，2为钉型钻头，3为喷浆口，4为螺旋叶片，5为钢管，6为水泥土，7为土体，8为锚索。
具体实施方式
本发明提出一种螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置，所述一体机装置包括水泥搅拌桩旋喷钻杆1、钢管5或锚索8以及螺旋叶片4。在具体实施时，将螺旋锚现场组装完成，并将水泥搅拌桩旋喷钻杆套于钢管或锚索外侧，通过钻机提供扭矩使两者共同旋入土体，达到设计深度后反向旋转旋喷钻杆使之与钢管或锚索脱开并上拔将之取出，在上拔过程中进行喷浆工作以改良桩周土体。
具体地，通过如下方式进行施工：
(1)部件制作：按照设计要求制作旋喷钻杆、钢管或锚索、螺旋叶片，钢管外径为10～20cm、壁厚1～2cm，每节长度为2～3m，锚索为1×7钢绞线，规格根据承载力要求调整；旋喷钻杆与钢管螺旋锚连接时内径较钢管外径略宽5～10mm，钢管及旋喷钻杆上隔一定距离设置喷浆口；与柔性螺旋锚连接时，内径较锚头上端略宽5～10mm，叶片有效直径为30～60cm，厚度1～2cm；
(2)现场组装：将装置各组件运至现场并组装，钢管间采用焊接或套筒形式连接，螺旋叶片和钢管间为工厂焊接，旋喷钻杆和钢管或锚头间采用螺纹连接；
(3)桩位放样：根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于规范要求；
(4)钻机定位：依据放样点使钻机定位并将喷浆泵与钻机相连，钻头正对桩位中心；用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％；
(5)钻进：将组装好的装置安装到钻机上，启动钻机与喷浆泵，将螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置钻入土体设计深度，深度偏差不宜大于50mm；
(6)上拔：调整钻机反向旋转，使旋喷钻杆与螺旋锚间连接脱开，上拔旋喷钻杆并喷浆加固土体；喷浆可以是通长喷浆、也可以局部喷浆；
(7)移位：移动桩位施工下一根螺旋锚与水泥搅拌桩组合桩；待水泥土完全凝固后，整体螺旋锚与水泥搅拌桩施工完成。
下面通过具体的实施例详细说明本发明。
实施例1：
图1和图2为钢管螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置及其成桩形式示意图。将工厂预制的各个组件运至施工现场并组装，钢管5之间通过套筒连接或者现场焊接，钢管5和螺旋叶片4之间为工厂焊接，旋喷钻杆1和钢管5之间通过螺纹连接。放线放样工作应于打桩前完成，误差应小于规范要求。依据放样点使钻机定位并检查钻机性能和稳定性，将组装好的螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置安装到钻机上并将喷浆泵与钻机相连，完成后使螺旋锚底部正对桩位中心。用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％。启动钻机与喷浆泵，将装置钻至土体7设计深度后，调整钻机使其反钻从而使旋喷钻杆1和钢管5间的连接脱开，边反钻边上拔旋喷钻杆1，期间喷浆工作需一直进行并有工作人员在旁记录读数表变化情况。旋喷钻杆1拔出后即可装到下一个螺旋锚上进行下一处桩位的施工。待水泥土6完全凝固后该处水泥搅拌桩与螺旋锚组合桩便施工完成了。
实施例2：
图3和图4为柔性螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置及其成桩形式示意图。柔性螺旋锚整体均为工厂预制，将其运至施工现场，将旋喷钻杆1套于锚索8外侧以作为柔性螺旋锚的辅助入土装置，连接方式为螺纹连接。放线放样工作应于打桩前完成，误差应小于规范要求。依据放样点使钻机定位并检查钻机性能和稳定性，将组装好的螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置安装到钻机上并将喷浆泵与钻机相连，完成后使螺旋锚底部正对桩位中心。用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％。启动钻机，将装置钻至土体7设计深度以上约1m时，启动喷浆泵并继续下钻至设计深度，调整钻机使其反钻从而使旋喷钻杆1和柔性螺旋锚锚头间的连接脱开，边反钻边上拔旋喷钻杆1，当拔至设计深度以上约1m时关闭喷浆泵并继续上拔旋喷钻杆，期间需有工作人员在旁控制喷浆泵的开启与关闭并记录读数表变化情况。旋喷钻杆1拔出后即可装到下一个螺旋锚上进行下一处桩位的施工。待水泥土6完全凝固后该处水泥搅拌桩与螺旋锚组合桩便施工完成了。
本发明通过水泥搅拌桩旋喷钻杆和螺旋锚的结合，将水泥搅拌桩和螺旋锚很好的结合在一起，一方面对螺旋锚周边土体起到加强作用，提高了桩基的抗拔承载力，另一方面又消除了螺旋锚贯入土体时所产生的土体扰动。该技术装置具有施工方便、工艺简单、施工噪音小、环境友好和经济性好的优点。
Claims (9)
1.一种螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置的施工方法，其中，所述一体机装置包括水泥搅拌桩旋喷钻杆、钢管或锚索以及螺旋叶片，其特征在于，将螺旋锚现场组装完成，并将水泥搅拌桩旋喷钻杆套于钢管或锚索外侧，通过钻机提供扭矩使两者共同旋入土体，达到设计深度后反向旋转旋喷钻杆使之与钢管或锚索脱开并上拔将之取出，在上拔过程中进行喷浆工作以改良桩周土体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）部件制作：按照设计要求制作旋喷钻杆、钢管或锚索、螺旋叶片；旋喷钻杆与钢管螺旋锚连接时内径较钢管外径略宽5~10mm，钢管及旋喷钻杆上隔一定距离设置喷浆口；与柔性螺旋锚连接时，内径较锚头上端略宽5~10mm，叶片有效直径为30~60cm，厚度1~2cm；
（2）现场组装：将装置各组件运至现场并组装，
螺旋叶片和钢管间为工厂焊接，旋喷钻杆和钢管或锚头间采用螺纹连接；
（3）桩位放样：根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于规范要求；
（4）钻机定位：依据放样点使钻机定位并将喷浆泵与钻机相连，钻头正对桩位中心；用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1%；
（5）钻进：将组装好的装置安装到钻机上，启动钻机与喷浆泵，将螺旋锚与水泥搅拌桩施工一体机装置钻入土体设计深度，深度偏差不宜大于50mm；
（6）上拔：调整钻机反向旋转，使旋喷钻杆与螺旋锚间连接脱开，上拔旋喷钻杆并喷浆加固土体；喷浆可以是通长喷浆、也可以局部喷浆；
（7）移位：移动桩位施工下一根螺旋锚与水泥搅拌桩组合桩；待水泥土完全凝固后，整体螺旋锚与水泥搅拌桩施工完成。
3.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述的钢管外径为10~20cm、壁厚1~2cm，每节长度为2~3m，钢管间采用套筒连接或现场焊接。
4.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述的锚索为1×7钢绞线。
5.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述的螺旋叶片设于钢管下部或柔性螺旋锚锚头处，有效直径为30~60cm，厚度1~2cm，每个螺旋锚结构装置设置1~2螺旋叶片，相邻螺旋叶片间的间距根据设计要求确定。
6.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述水泥浆为现场拌制，在使用过程中需保持不停搅动。
7.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述钻机为旋喷桩机，成桩形式为上下直径统一。
8.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述旋喷钻杆与钢管螺旋锚连接时内径较钢管外径宽5~10mm，与柔性螺旋锚连接时，内径较锚头上端宽5~10mm，钻头为钉型搅拌头，钻头处直径30~60cm。
9.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，所述喷浆口布置于螺旋叶片上部一节钢管和旋喷钻杆的下部；钢管上隔20cm左右布置一对，旋喷钻杆上在下部布置2~4个，喷浆口直径5~10mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200417 |