CN1145435A - 浆液护壁钻孔灌注系列桩及其施工方法和施工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程基础桩和基坑支护桩，成孔工艺包括潜水钻孔和回转钻孔。浆液是指泥浆或稳定液。本发明的浆液护壁钻孔灌注系列桩包括潜水或回转钻孔灌注桩潜水或回转钻孔扩大灌注桩以及潜水钻孔带侧翼灌注桩和潜水钻孔带侧翼扩大灌注桩。本发明基本解决了泥浆护壁钻成孔工艺主要存在的五个问题，因此，具有广阔的发展前景。
Description
本发明涉及建筑工程基础桩和基坑支护桩，成孔工艺包括潜水钻孔和回转钻孔。浆液是指泥浆或稳定液。
现有浆液护壁钻成孔工艺虽在施工中有泥浆污染现场，但该成孔工艺可进行大直径长桩的施工。目前主要存在以下五个问题：其一，钻孔底有沉渣，只能靠摩擦力承载。其二，无法进行扩大体施工。其三，在易塌孔土层钻进较困难。其四，用于基坑支护时造价较高。其五，钻进速度慢。
本发明的目的是提出浆液护壁钻孔灌注系列桩及其施工方法和施工设备，以便解决上述五个主要问题。
本发明的浆液护壁钻孔灌注系列桩包括潜水或回转钻孔灌注桩潜水或回转钻孔扩大灌注桩以及潜水钻孔带侧翼灌注桩和潜水钻孔带侧翼扩大灌注桩。
潜水或回转钻孔灌注桩包括浆液护壁潜水或回转钻孔灌注桩，和固结材料固壁潜水或回转钻孔固壁灌注桩。浆液护壁潜水或回转钻孔灌注桩与现有潜水或回转钻孔灌注桩的结构相同。固结材料固壁潜水或回转钻孔固壁灌注桩是由孔壁固壁层与内部桩体共同构成的复合桩。固壁层可以沿钻孔全长分布或至少分布一段。其内部桩体与潜水或回转钻孔灌注桩的结构相同。
潜水或回转钻孔扩大灌注桩是在潜水或回转钻孔灌注桩的桩体上至少具有一个扩大体。其扩大体的位置可以在桩体底部或桩体的其它部位。
潜水钻孔带侧翼桩是由潜水钻孔灌注桩的桩体与在该桩体侧面上由固结材料与土体的混合体共同构成的。其桩体沿轴向至少是由一种材料组成，如上段为砼组成，下段为水泥与粘土的混合物组成。
潜水或回转钻孔灌注桩桩体的成孔方法分两种：方法之一是当钻头上未装旋切装置时，其成孔方法与现有相应的潜水或回转钻成孔方法相同。方法之二是当钻头上装有旋切装置时，其成孔方法是靠射流切土与钻头切土共同进行成孔的。经射流和钻头切取的土被泵抽出或排出孔外。
潜水或回转钻孔灌注桩桩体的灌注方法：方法之一是将无地下水并且不易塌孔的钻孔或经固壁的钻孔内的水抽干，然后直接倒入固结材料。方法之二是按现行水下混凝土灌注方法施工。方法之三是用泵将固结材料直接灌入钻孔内。
固结材料固壁潜水或回转钻孔固壁灌注桩中固壁层的施工方法：在潜水或回转钻孔灌注桩的桩体成孔过程中，由安装在钻头上并随钻头转动的固壁装置向土层内或钻孔内壁或钻孔内壁与土层内注入至少一种可固结材料，并且该固结材料能快速固结孔壁。
潜水或回转钻孔扩大灌注桩的扩大体的施工方法：灌注扩大体施工方法是当潜水或回转钻孔装置的扩孔装置至扩大体位置时，由钻头上的扩孔装置以射流扩孔，其被切之土随泥浆被排出孔外。形成的扩大空间将随潜水或回转钻孔灌注桩的桩体一起灌注固结材料即完成潜水或回转钻孔扩大灌注桩的施工或者在扩大空间的底部或钻孔底部放置补浆管，待潜水或回转钻孔扩大灌注桩灌注完成并硬化后，用压力灌方法向补浆管内灌浆从而使扩大体充分密实。
扩孔尺寸确定方法之一是可根据土层与射流时间以及相应压力来判定，扩孔尺寸确定方法之二是在潜水或回转钻孔装置上安装传感器，以实测值确定扩孔尺寸。
混合扩大体的施工方法是当潜水或回转钻孔装置的固壁装置至扩大体位置时，由安装在钻头上并随钻头转动的固壁装置向孔壁土层中喷射固结材料，使土层与固结材料形成混合扩大体。
潜水钻孔带侧翼灌注桩的侧翼施工方法：在潜水钻孔灌注桩桩体的成孔或提钻过程中，由安装在潜水钻孔装置上的侧翼施工装置向孔壁土层内定向喷射至少一种可固结材料，土层与可固结材料构成的混合体即为潜水钻孔带侧翼灌注桩的侧翼。侧翼施工装置也可向孔壁上至少注入一种可固结材料，从而使孔壁固结。
潜水钻孔灌注系列桩桩体的成孔设备是由桩架、行走系统、控制系统并至少有一套升降系统，其潜水钻孔装置分二种即：潜水二电机钻孔装置和潜水一电机钻孔装置。
回转钻孔灌注系列桩桩体的成孔设备具有桩架、行走系统、控制系统并至少有一套升降系统，其回转钻孔装置分二种即：转盘回转钻孔装置和动力头回转钻孔装置。
潜水—电机钻孔装置和动力头回转钻孔装置为本发明内容之一。
现有潜水钻孔装置是由钻头上动力电机与泵上的动力电机组成。本发明称之为潜水二电机钻孔装置，该钻孔装置的泵体进口与钻头相距较远，因而抽排能力不足。为提高抽排能力，本发明用一台电机将泵、减速机及钻头连成一体。从而缩短了泵体进口与钻头的距离，因而可提高抽排能力，本发明将其称为潜水一电机钻孔装置。潜水一电机钻孔装置的泵可按装在减速机之上或之下。当泵按装在减速机之下时，减速机的输出轴应为同心且有两个不同速度的输出轴。高速轴安装泵的叶轮，低速轴与钻头相连接。当泵安装在减速机之上时，泵的叶轮轴与减速机的输入轴相连接。
动力头回转钻孔装置由钻头、钻杆、动力头和泵组成。钻杆顶部安装动力头、泥浆从钻杆顶部的导流器出入。
固壁装置是安装在钻头之上并能随钻头转动，在该装置上装有旋喷口和带有压力灌浆口二种之中至少具有其中之一。并带有阻止浆液或介质进出固壁装置的密封装置。
扩孔装置是被安装在钻头上并能随钻头转动，该装置至少有一个介质喷射口及介质通道组成。
侧翼施工装置是安装在潜水钻孔装置上并且不随钻头转动，在该装置上至少有一个介质出口。并有阻止浆液或介质进出侧翼施工装置的密封装置，当介质出口为高压定喷口时，则可施工侧翼，当介质出口为注浆口时，侧翼施工装置可转化成固壁装置。
旋切装置是在钻头上至少装有至少有一个介质喷射口。喷射口的方向及安装位置以对孔壁无破坏作用为准，安装旋切装置的目的是使土体破坏并细化，从而提高抽排效率。
潜水钻孔灌注系列桩的施工设备是在潜水钻孔灌注系列桩桩体的成孔设备中的钻孔装置上至少设置旋切装置、侧翼施工装置、固壁装置和扩孔装置之中的一种装置，并至少有一条介质通道和一个导流器。
回转钻孔灌注系列桩的施工设备是在回转钻孔灌注系列桩桩体的成孔设备中的钻孔装置上至少设置旋切装置、固壁装置和扩孔装置之中的一种装置，并至少有一条介质通道和一个导流器。
以附图来说明本发明的一些实施例：
图1：潜水二电机成孔设备示意图；
图2：潜水二电机成孔设备示意图；
图3：转盘回转成孔设备示意图；
图4：动力回转成孔设备示意图；
图5：潜水一电机且泵安装在减速机之上的成孔设备的钻孔装置示意图；
图6：潜水一电机且减速机高速输出轴在内，低速输出轴在外的钻孔装置示意图；
图7：潜水一电机且减速机高速输出轴在外，低速输出轴在内的钻孔装置示意图；
图8：潜水一电机且安装有侧翼施工装置的钻孔装置示意图；
图9：转盘回转钻孔装置带固壁装置的示意图；
图10：潜水一电机且装有旋喷口的固壁装置的示意图；
图11：动力头回转且带扩孔装置的钻孔装置示意图；
图12：潜水一电机且带旋切装置的钻孔装置示意图；
图13：固结材料固壁潜水或回转钻孔固壁灌注桩示意图；
图14：带有补浆管的潜水或回转钻孔扩大灌注桩示意图；
图15：由二种材料组成的潜水钻孔带侧翼灌注桩示意图；
图16：潜水钻孔带侧翼桩的剖面示意图；
在图1-16中，(A)是潜水钻孔设备的桩架；(B)是回转钻孔设备的桩架；(1)是潜水钻孔设备的钻杆；(2)是泥浆出入的介质通道；(3)是泥浆泵；(4)是与泥浆泵(3)配套电机；(5)是泥浆池；(6)是与钻杆(1)相通的介质通道；(7)是潜水电机；(8)是减速机；(9)是钻头；(10)是潜水电机；(11)是潜水泵；(12)是潜水泵(11)的入口；(13)是与潜水泵(11)和钻杆(1)相通的介质通道；(14)是导流器；(15)是转盘；(16)是回转钻孔设备的钻杆；(17)是钻杆(16)的导向夹；(18)是动力头；(19)是钻杆(16)的导流器；(20)是可固结材料的通道；(21)是安装在回转钻孔设备的固壁密封装置；(22)是可固结材料的喷口；(23)是潜水钻孔设备的泥浆导流器；(24)是泥浆通道；(25)是可固结材料的喷口；(26)是双输出轴减速器；(27)是可随钻头(9)转动的泥砂泵(28)是扩孔装置的喷口；(29)是旋切装置的介质通道(20)的导流器；(30)是旋切装置的喷口；(31)是挡水筒；(32)是泵(27)的进口；(33)是侧翼施工装置的密封装置；(34)是安装在密封装置(33)上的喷口；(35)是固壁桩的桩体；(36)是固壁桩的固壁层；(37)是扩大桩的桩体；(38)是补浆管；(39)是扩大体；(40)是挡板；(41)是带侧翼桩的砼桩体；(42)是侧翼；(43)是带侧翼桩的水泥混合桩体。
本发明基本解决了泥浆护壁钻成孔工艺主要存在的五个问题，因此，具有广阔的发展前景。
Claims (4)
1、浆液护壁钻孔灌注系列桩及其施工方法和施工设备，其特征是固壁材料固壁潜水或回转钻孔固壁灌注桩是由孔壁固壁层与内部桩体共同构成的复合桩；潜水或回转钻孔扩大灌注桩是在潜水或回转钻孔灌注桩的桩体上至少具有一个扩大体并且扩大体可以是混合扩大体或灌注扩大体；潜水钻孔带侧翼桩是由潜水钻孔灌注桩的桩体与在该桩体侧面上由固结材料与土体的混合体共同构成的。
2、根据权利要求1的浆液护壁钻孔灌注系列桩及其施工方法和施工设备，其特征是固壁层的施工方法是在潜水或回转钻孔灌注桩的桩体成孔过程中，由安装在钻头上并随钻头转动的固壁装置向土层内或钻孔内壁或钻孔内壁和土层内注入至少一种可固结材料并能快速固结孔壁；灌注扩大体的施工方法是当潜水或回转钻孔装置上的扩孔装置至扩大体位置时，由钻头上的扩孔装置以射流扩孔且被切之土随泥浆排出孔外；混合扩大体的施工方法是当潜水或回转钻孔装置上的扩孔装置至扩大体位置时，由安装在钻头上并随钻头转动的固壁装置向孔壁土层中喷射固结材料，使土层与固结材料形成混合扩大体；侧翼的施工方法是在潜水钻孔灌注桩桩体的成孔或提钻过程中，由安装在潜水钻孔装置上的侧翼施工装置向孔壁土层内定向喷射至少一种可固结材料，土层与可固结材料构成的混合体即为潜水钻孔带侧翼灌注桩的侧翼。
3、根据权利要求1的浆液护壁钻孔灌注系列桩及其施工方法和施工设备，其特征是潜水钻孔灌注系列桩的施工设备是在潜水钻孔灌注系列桩桩体的成孔设备中的钻孔装置上至少设置旋切装置、侧翼施工装置、固壁装置和扩孔装置之中的一种装置，并至少有一条介质通道和一个导流器；回转钻孔灌注系列桩的施工设备是在回转钻孔灌注系列桩的成孔设备中的钻孔装置上至少设置旋切装置、固壁装置和扩孔装置之中的一种装置，并至少有一条介质通道和一个导流器。
4、根据权利要求1或3的浆液护壁钻孔灌注系列桩及其施工方法和施工设备，其特征是固壁装置是安装在钻头之上并能随钻头转动，在该装置上装有旋喷口与压力灌浆口二种之中的至少一种。并带有阻止浆液或介质进出固壁装置的密封装置；扩孔装置是由安装在钻头上并能随钻头转动，该装置至少有一个介质喷射口及介质通道组成；侧翼施工装置是安装在潜水钻孔装置上并不随钻头转动，在该装置上至少有一个介质出口，并有阻止浆液或介质进出的密封装置；旋切装置是在钻头上至少装有一个喷射口，喷射口的方向可沿径向或轴向或环向或至少其中二个方向。
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1996
- 1996-01-11 CN CN 96100941 patent/CN1145435A/zh active Pending
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