CN113006051A - 钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法。钻孔扩底装置制作结构简单，无故障，造价低廉，易操作，利于推广。该装置是目前各种钻孔灌注桩扩底的最可靠装置，适用于钻孔压灌超流态混底桩，干作业钻孔扩底灌注桩，钻孔压浆扩底桩，钻孔预制复合扩底桩等桩型。该扩底工法有效的提高了单桩承载力，大幅度降低了造价，节约了资源，有较好市场前景。

Description

钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑领域桩基础工程中所使用的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法(简称：钻孔灌注扩底桩)。

背景技术

目前建筑桩基础所用的钻孔灌注扩底桩成桩的效果均不稳定，存在扩底质量问题，究其原因是目前现在桩基础市场上使用的钻孔灌注扩底桩装置均有设计缺陷，不能提供稳定扩底桩质量造成的。要保证扩底桩质量就得首先解决钻孔灌注扩底桩的装置问题。工欲善其事，必先利其器。总结市场上现有钻孔灌注扩底桩存在的缺点有：一种灌注桩的施工方法专利名称：是钻孔压灌超流态混凝土注浆扩底桩及装置，专利号:2005100103564该方法经施工实践总结其主要缺点有：该装置的机械扩底的形成是靠钻头单面向外一侧径向伸张在旋转形成圆周扩头，扩出的土和水泥浆混合形成水泥土扩头。这种装置的直径达不到设计要求的其原因有：一是钻头向一侧张拉是用钢丝向上拉(牵引)拉力不足造成的桩端土不能与水泥浆搅拌。二是钻头一面伸张刮土产生偏心阻力太大经常把钻头刮掉影响施工。三是拉力过大时产生偏心受力钻杆弯曲旋转时桩径超出设计直径。四是单面张拉与混凝土搅拌阻力更大致使钻头根部铰链变形和单根钢丝绳拉断不能施工。该装置存在结构上制作缺陷，所以一直没有推广。

还有一种扩底桩型《砼灌注桩扩底搅拌复合地基的施工方法及施工装置》申请号：200410043947.7该方法主要缺点是其装置设计制作有严重缺陷以至使该方法不能实现，一是液压油缸安装在钻头两侧的缺点是挤占了钻头返土的空间，钻进阻力加大严重影响钻进速度。二是钻头上液压油缸和液压油管在地下土层的恶劣环境摩擦易损坏，无法实现正常工作。三是阔刀立出向外伸出不符合力学强度要求，经常变形损坏影响扩头质量。四是由于装置不可靠导致施工方法不能完全实现扩底搅拌的设计尺寸致使该工艺无法推广。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，现行的行业标准JGJ94—2008《建筑桩基础技术规范》中同样每平方米的侧摩阻力是端阻力的约40—90之一，当桩端面积是1时，就等于桩侧面积比40—90倍的关系。所以扩大桩端面积是明显提高单桩竖向承载力的有效途径。结合总结规避上述专利的缺点，有针对性的设计出可靠的扩底装置，来有效的保证扩底质量和尺寸，充分提高桩端阻力效率，实现降低成本节约资源的设计出新型扩底装置及所适用的多种钻孔灌注桩扩底新方法。名称:钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法(简称：钻孔灌注扩底桩)。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：钻孔扩底装置，包括动力头、液压油缸、防转架、传力杆、机械转盘里转盘、机械转盘外盘、钢球、钢丝绳、扩底钻头、扩刀、回位弹簧片、轴销，其特征在于，动力头下端两侧均连接有液压油缸，两侧液压油缸的下端与机械转盘外盘连接，机械转盘外盘内设置有机械转盘里转盘，机械转盘里转盘随钻杆转动，机械转盘里转盘套在传动杆上下滑动、钢丝绳上端与机械转盘里转盘连接、钢丝绳下端与扩刀连接，扩刀由钻叶上的轴销连接、回位弹簧片一端固定在钻叶上活动档住扩刀回位。

进一步的，实施例2钻孔压灌超流态混凝土扩底桩施工方法。

进一步的，实施例3钻孔压灌超流态混凝土扩底后注浆桩施工方法。

进一步的，实施例4干作业钻孔扩底灌注桩施工方法。

进一步的，实施例5干作业钻孔扩底灌注后注浆桩施工方法。

进一步的，实施例6钻孔压浆扩底桩施工方法。

进一步的，实施例7钻孔预制复合扩底桩施工方法。

进一步的，钻孔扩底装置所用的扩底扩刀是设在扩底钻头两侧叶片上，钻孔扩底装置所用的机械转盘是由机械转盘里转盘和机械转盘外盘组成，机械转盘外盘内有环形半圆形环槽、机械转盘里转盘与机械转盘外盘环形半圆环形槽相对应、内外两盘由钢球滑动连接成一体。

进一步的，液压油缸上端铰链连接在动力头下端，液压油缸下端铰链连接在机械转盘外盘上。

进一步的，液压油缸和扩刀是采用钢丝绳传动拉力的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法充分考虑了地下深层土在封闭状态下桩端的工作环境，将不耐磨的液压油缸、液压油管设在地面以上动力头下端，采用耐磨的阻力小钢丝绳做为地下传动工具拉动阔刀，该阔刀出刀方式符合材料和结构力学原理，抗弯抗扭强度高易操作可靠基本无故障。该装置适用性非常广泛适用于在各种钻孔灌注桩(直桩)中进行扩底，达到大幅度提高单桩竖向承载力的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1钻孔扩底装置结构图；

图2是钻孔压灌超流态混凝土扩底桩工艺流程图；

图3钻孔灌注扩底后注浆桩工艺流程图；

图4干作业钻孔扩底灌注桩工艺流程图；

图5干作业钻孔扩底灌注后注浆桩工艺流程图；

图6钻孔压浆扩底桩工艺流程图；

图7钻孔预制复合扩底桩施工方法。

附图标记：

动力头1、传动杆2、液压油缸2、防转架3、传力杆4、、机械转盘里转盘5、机械转盘外盘6、钢球7、钢丝绳8、扩底钻头9、扩刀9-1、回位弹簧片9-2、轴销9-3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“前面”、“后面”、“中间部位”、“内部”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-7，根据本发明实施例的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，动力头1、传动杆2、液压油缸2、防转架3、传力杆4、、机械转盘里转盘5、机械转盘外盘6、钢球7组成、钢丝绳8、扩底钻头9、扩刀9-1、回位弹簧片9-2、轴销9-3等组成。

该装置的连接操作方式：由动力头1、下端两侧连接的液压油缸2上端连接、液压油缸2的上端、液压油缸2的下端与机械转盘的外转盘6连接、外转盘内圆有半圆形槽与里转盘5的内圆有半圆形槽相对吻合，中间由钢球7滚动连接，机械转盘外盘5不转，机械转盘内盘6随钻杆转动，机械转盘里5套在传动杆4上下滑动、钢丝绳7上端与机械转盘里盘5连接、钢丝绳下端与扩刀9-1连接、扩刀9-1由钻叶上的轴销9-3连接、回位弹簧片9-2一端固定在钻叶上活动档住扩刀9-1回位，当收缩液压油缸2上提、带动机械转盘外盘(不转)6、由钢球7连接机械转盘里盘5上提，带动钢丝绳8由钢丝8下端拉动扩刀9-1向外伸张、当钻头旋转时成圆周型扩底、完成扩底后液压油缸2伸出下行、放松钢丝绳7扩刀9-1靠回位弹簧片9-2推力收回，完成扩底过程。

详见附图1：钻孔扩底装置结构图；

实施例2：钻孔压灌超流态混凝土扩底桩。当该方法使用实例1钻孔扩底装置时的流程是：当钻孔压灌超流态混凝土桩钻进到设计标高，提钻压灌超流态混凝土(或水泥浆)由动力头下端两侧液压油缸，拉动机械转盘带动钢丝绳，钢丝绳下端连接钻头叶片上扩刀向外伸张，边旋转边提钻时边扩底，将扩大桩端的砂土与超流态混凝土(或水泥浆)搅拌混合成扩大端头后，提钻继续压灌超流态混凝土安放钢筋笼成钻孔压灌超流态混凝土扩底桩。

详见附图2；钻孔压灌超流态混凝土扩底桩工艺流程图；

实施例3：钻孔压灌超流态混凝土扩底后注浆桩。当该方法使用实例1钻孔扩底装置和实施例2钻孔压灌超流态混凝土扩底桩的流程完成后，再即时插入注浆管，6小时内清水开塞，待两天以后注入水泥浆成钻孔压灌超流态混凝土扩底后注浆桩。

详见附图3：钻孔灌注扩底后注浆桩工艺流程图；

实施例4：干作业钻孔扩底灌注桩施工方法。当该方法使用实例1钻孔扩底装置时的流程是：当钻机钻孔到桩端设计标高时注入水泥浆后开始启动扩底装置，边注浆边搅拌边提钻成扩底大头提钻后，安放钢筋笼，再浇筑混凝土成干作业钻孔扩底灌注桩。

详见附图4：干作业钻孔扩底灌注桩工艺流程图；

实施例5：干作业钻孔扩底灌注后注浆桩的施工方法。当该方法使用实例1钻孔扩底装置和实施例4干作业钻孔扩底灌注桩成干作业钻孔扩底灌注桩后即时插入注浆管6小时内清水开塞，待两天以后注水泥浆成干作业钻孔扩底灌注后注浆桩。

详见附图5：干作业钻孔扩底灌注后注浆桩工艺流程图；

实施例6：钻孔压浆扩底桩方法。该方法使用实例1钻孔扩底装置时的流程是：当钻机钻到桩端时注入水泥浆开始使用钻孔扩底装置扩底完成后边注水泥浆边提钻，提到地面后安放钢筋笼及长补浆管三分之二桩长、短补浆管三分之一桩长，填加碎石至地面，先用长补浆管补浆，后用短补浆管补浆，达到水泥浆稳定不下沉为止。成钻孔压浆扩底桩。

详见附图6：钻孔压浆扩底桩工艺流程图；

实施例7：钻孔预制复合扩底桩施工方法。该方法使用实例1钻孔扩底装置时的流程是：当钻孔到桩端设计标高时，注入水泥浆，启动钻孔扩底桩置边注浆边搅拌成扩底大头后在边提钻继续注入水泥浆成钻孔压浆桩。放入预制桩再安放注浆管(长注浆管和端注浆管)先用长补浆管补浆，后用短补浆管补浆，待水泥浆面稳定不下沉时拔出补浆管，成钻孔预制复合扩底桩。

详见附图7：钻孔预制复合扩底桩工艺流程图；

在具体应用时，当钻孔压灌桩钻进到设计标高，向孔内压灌超流态混凝土(或水泥浆)，边旋转边提钻时，由动力头下端两侧液压油缸缩回，拉动机械转盘(里盘转、外盘不转)里盘上端连接钢丝绳，钢丝绳下端连接钻头叶片上的扩刀(垂直孔壁方向出刀)向外径向伸张，将扩大桩端的砂土与超流态混凝土(或水泥浆)混合成扩大端头后动力头两侧液压油缸伸出钻头叶片上的扩刀收回，提钻继续压灌超流态混凝土成钻孔压灌混凝土扩底桩。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.钻孔扩底装置，包括动力头(1)、液压油缸(2)、防转架(3)、传力杆(4)、机械转盘里转盘(5)、机械转盘外盘(6)、钢球(7)、钢丝绳(8)、扩底钻头(9)、扩刀(9-1)、回位弹簧片(9-2)、轴销(9-3)，其特征在于，动力头(1)下端两侧均连接有液压油缸(2)，两侧液压油缸(2)的下端与机械转盘外盘(6)连接，机械转盘外盘(6)内设置有机械转盘里转盘(5)，机械转盘里转盘(5)随钻杆转动，机械转盘里转盘(5)套在传动杆(4)上下滑动、钢丝绳(8)上端与机械转盘里转盘(5)连接、钢丝绳(8)下端与扩刀(9-1)连接，扩刀(9-1)由钻叶上的轴销(9-3)连接、回位弹簧片(9-2)一端固定在钻叶上活动档住扩刀(9-1)回位。

2.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，实施例2钻孔压灌超流态混凝土扩底桩施工方法。

3.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，实施例3钻孔压灌超流态混凝土扩底后注浆桩施工方法。

4.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，实施例4干作业钻孔扩底灌注桩施工方法。

5.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，实施例5干作业钻孔扩底灌注后注浆桩施工方法。

6.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，实施例6钻孔压浆扩底桩施工方法。

7.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，实施例7钻孔预制复合扩底桩施工方法。

8.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，钻孔扩底装置所用的扩底扩刀(9-1)是设在扩底钻头(9)两侧叶片上，钻孔扩底装置所用的机械转盘是由机械转盘里转盘(5)和机械转盘外盘(6)组成，机械转盘外盘(6)内有环形半圆形环槽、机械转盘里转盘(5)与机械转盘外盘(6)环形半圆环形槽相对应、内外两盘由钢球(7)滑动连接成一体。

9.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，液压油缸(2)上端铰链连接在动力头(1)下端，液压油缸(2)下端铰链连接在机械转盘外盘(6)上。

10.根据权利要求1所述的钻孔扩底装置所适用的灌注桩施工方法，其特征在于，液压油缸(2)和扩刀(9-1)是采用钢丝绳(8)传动拉力的。

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