CN1204713A

CN1204713A - 多功能搅拌旋喷锚杆钻机及施工方法

Info

Publication number: CN1204713A
Application number: CN 98103311
Authority: CN
Inventors: 黄运飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 1999-01-13

Abstract

一种多功能搅拌旋喷锚杆钻机包括钻头,搅拌(旋喷)头,夹持器、导向器、钻杆、水便器、减速器、电机、滑槽、支架、液压泵钻、控制台、底座外配泥浆泵加固浆液搅拌器,由于在普通土层锚杆钻机上增加水平搅拌和单管旋喷成孔功能,因此本发明可以进行常规螺旋或回转钻进,也可垂直搅拌和旋喷施工,能将锚固体范围内的土层就地原位与加固材料经机械搅拌或高压浆液旋喷混合形成锚固体,因而其体积直径大,且节省施工成本低,施工速度增加。且适合水下土层施工。

Description

多功能搅拌旋喷锚杆钻机及施工方法

本发明涉及土木建筑基础工程的一种机械装置，尤其涉及一种土层锚杆钻机及施工方法。

土层锚杆是一种拉力构件，一般通过回转站，螺旋钻冲击钻等方法成孔，然后插筋(钢筋，钢绞线)注浆(水泥浆，水泥砂浆等)而成，也有用冲击办法直接将锚管打入地层，然后注浆形成锚杆。从施工和经济的角度出发，一般锚杆直径为150mm，由于锚杆是拉伸构件，主要靠锚固体的表面积提供侧摩阻力起作用，一般锚杆直径小，因此又发展了多种扩大头(或扩孔)锚杆，但在水下或软土，砂卵石地区，成孔护壁是一个困难问题，目前采用的泥浆护壁或跟管钻进不是造价高就是抗拔力低，因此目前土层锚杆技术还存在很大问题。

本发明的目的在于，设计一个多功能搅拌旋喷锚杆钻机，它既能作搅拌锚杆，搅拌土钉，旋喷锚杆，还可以进行螺旋钻进，回转钻进这就即能解决了锚杆直径小的问题，代替了多种扩大头(或扩孔)锚杆，同时能在水下或软土，砂卵石地区施工。另外在设置锚杆时，不用先成孔再注浆的办法，也不直接将锚管打入，而是将锚固体范围内的土层就地原位与加固材料(如水泥)经机械搅拌或高压浆液旋喷混合，形成锚固体，这样形成的锚固体直径大(300～500mm)，而且节省材料和大大降低施工成本，提高了劳动效率。

本发明是这样实现的：多功能搅拌旋喷锚杆钻机主要由钻头、搅拌头、旋喷头、夹持器、导向器、钻杆、水便器、减速器、电机、滑槽、支架、液压、泵钻、控制台、底座组成。外配泥浆泵，加固浆液搅拌器等，它是在普通土层锚杆钻机的基础上增加了水平搅拌和单管旋喷成孔功能，因此，本发明可以进行常规螺旋或回转钻进，还可垂直搅拌和旋喷施工，故称多功能。

钻头直接与搅拌头或旋喷头用螺纹连接，搅拌头直接与钻杆通过丝扣连接，夹持器与导向器通过螺钉紧固在滑槽端头，水便器通过丝扣连接钻杆与减速器，减速器后面是电机，电机与减速器通过齿轮及传动轴相连合为一体称为动力头，动力头通过滚轴与滑槽连接，滑槽由型钢和传动链组成，支架与滑槽通过铰接相连，支架与其下面底盘通过螺钉及铰接相连，液压泵站与控制台分别通过控制电缆及油管与主机相关部分连接，泥浆泵与水便器相接。

用上述装置作搅拌土层锚杆施工方法为：

1)根据土层锚杆设计要求将上述装置定位，

2)搅拌钻进入孔底，也可边钻进边通过水便器及钻杆输入固结浆液，

3)钻进到设计深度后，边退钻边搅拌并通过水便器及钻杆输入固结浆液，也可边退钻边搅拌，

4)根据需要重复2)、3)直至锚固段土层与固结浆液得以充分搅拌均匀达到设计要求，

5)将加工好的锚固拉杆连同补强注浆管等送入搅拌固体内，

6)根据锚固力大小，通过补强注浆管在锚固头附近补充加强浆液，

7)待搅拌锚固体达到一定强度后，按设计的锁定力张拉锚杆并锁定，则一根搅拌土层锚杆形成了。

将上述装置作旋喷锚杆施工时，将与钻机钻头直接相连的构件改用旋喷头，外配的泥浆泵改用高压泵，其旋喷土层锚杆施工方法：

1)根据土层锚杆设计要求，将上述装置配置完毕并定位

2)钻进至孔底，

3)钻进到设计深度后，边退钻，边旋转并通过旋喷高压喷出固结浆体，通过高压浆射流边破坏土体，边将固结浆液与破碎土层拌和均匀，

4)最终形成旋喷锚固体，将加工好的拉杆连同补强注浆管等送入锚固体内，

5)根据锚固力大小，通过补强注浆管在锚固头附近补充加强浆液，

6)待旋喷锚固体达到一定强度后，按设计的锁定力张拉锚杆并锁定则完成旋喷锚杆的施工，

本发明和现有技术相比具有的优点在于：

1)由于本发明的装置是在普通土层锚杆钻机的基础上增加了水平搅拌和单管旋喷成孔功能，所以本发明钻机不仅能进行常规的螺旋或回转钻进，还能进行垂直搅拌和旋喷施工。

2)本发明根据现代土层加固原理，在设置锚杆时，不用先成孔再注浆的办法，也不直接将锚杆打入，而是将锚固体范围内的土层就地原位与加固材料(如水泥)经机械搅拌或高压浆液旋喷混合形成锚固体，其优点是形成的锚固体直径大(300～500mm，而原来的仅150mm)，由于充分利用原位土层，经现场搅拌或喷浆固化后直接形成锚固结体，它与普通的钻孔后再注入替换锚相比即充分利用了土层的潜能。因而造价低。由于充分利用了原位土体作骨料，节省了材料。每延米抗拔力提高约一倍，造价比普通锚杆省50％，而且施工成本大大降低。施工速度快。

上述这种施工比普通的施工相比，场地干净整洁，符合绿色工程，本装置及施工方法特别适合水下土层施工。

下面结合附图对实施例进一步描述：

图1为多功能搅拌旋喷锚杆钻机结构示意图

图2为搅拌土层锚杆施工流程示意图

图3为搅拌土层锚杆结构示意图

图4为旋喷土层锚杆施工流程示意图

如图1所示，钻头1一般为十字钻头，也可以是其他土层钻头，它直接与搅拌头2用螺纹连接，搅拌头2为一字型或螺旋型搅拌叶片构成，主要用于搅拌土层，以便与固结浆液充分混合，它直接与钻杆4通过丝扣连接；夹持器与导向器3用于固定钻杆，以便于较正钻进方向，它通过螺钉紧固在滑槽8的端头，水便器5(送水器)是在钻进或退出时间向拟加固地层通过钻杆4输送加固浆液(如水泥浆)，它通过丝扣连接钻杆4和减速器6，减速器后面是电机7，电机7与减速器6通过齿轮及传动轮相连，减速器6与电机7合为一体，统称动力头26，如图2所示，它主要提供旋转冲击、给进，退出动力，动力头26通过滚轴与滑槽8相连，滑槽8是动力头行走轨道，由型钢和传动链组成；支架9用于支撑滑槽8，它由型钢和液压腿组成，支架9与滑槽8之间通过铰接相连；支架下面是底盘12，底盘12是由型钢焊接而成，它与支架9之间通过螺钉及铰接相连；液压泵站10和控制台11为相对独立的构件，它们分别通过控制电缆及油管与主机相关部分连接并操纵钻机的运行。外配泥浆泵与水便器5相接。

多功能搅拌旋喷锚杆机典型工况有以下五种：

1)搅拌锚杆，构件2使用搅拌头，外配泥浆泵与水便器5用螺纹连接，泵送加固浆液(如水泥浆)，完成搅拌土层锚杆或搅拌土钉锚固体，施工方法见图2所示，此施工特别适合软弱水下粘性土层施工。

2)旋喷锚杆，构件2使用旋喷头，外配泥浆泵改为高压泵，其他与搅拌锚杆相同，即可完成旋喷锚杆的锚固体，通过如图4的施工方法即可形成旋喷锚杆，此施工特别适合水下砂，卵石等粗颗粒地层施工。

3)螺旋钻进，钻杆4使用螺旋钻杆4与钻头1用螺纹相接，便可进行常规的螺旋排土钻进成孔，适用于水上一般粘性土层。

4)回转钻进，钻杆4用普通管状钻杆，去掉构件2，外配泥浆泵与水便器5用螺纹连接，便可进行常规的回转泥浆护壁钻进。此施工可适用于多种地层。

5)当将滑槽8竖直或一定倾斜时，该钻机即可在上述四种工况下进行常规微型灌注桩的成孔或搅拌桩，旋喷桩施工。

如图2所示为搅拌土层锚杆施工方法：

1)根据土层锚杆设计要求将本发明的钻机定位，如步13

2)搅拌钻进至孔底，也可边钻进边通过水便器及钻杆输入固结浆液，如步14

3)钻进至设计深度后，边退钻边搅拌并通过水便器及钻杆输入固结浆液，也可只边钻边搅拌，如步15

4)根据需要重复步14，15，直至锚固段土层22与固结浆得以充分搅拌均匀达到设计强度；如步16，17，18。

5)将加工好的锚固拉杆24(如钢筋，钢绞线等)连同补强注浆管25等送入锚固体22内搅拌孔内，如步19

6)根据锚固力大小，通过补强注浆管25在锚固头30附近补充加强浆液，以保证锚杆拉杆(线)24与锚固体22的粘结强度，如步20

7)待搅拌锚固体22达到一定强度后，按设计的锁定力张拉锚杆并锁定如步21。则一根搅拌上层锚杆形成了，如图3所示。

用同样的施工方法过程可用于形成搅拌土钉，只是补强注浆步20和张拉锁定步骤21可不用。

如图3所示搅拌土层锚杆主要由锚固体22，自由段23，拉杆(线)24，锚头30，传动构件27，斜垫板28和螺母29组成。其中锚头30，

可以根据需要设置，一般每隔3-5米设置一个，当为搅拌土钉时，可不设锚头30，直接用土钉杆24与锚固体22粘结即可。

如图4所示为旋喷土层锚杆施工方法：

当用于旋喷锚杆施工时，将钻机的构件2改用旋喷头，外配泥浆泵改为高压泵，其他同搅拌锚杆。

1)根据土层锚杆设计要求，将本发明的钻机配置完毕并定位如步32，

2)钻进至孔底如步33，

3)钻进到设计深度后，边退钻边旋转并通过旋喷头高压喷出固结浆体，通过高压浆射流边破坏土体，边将固结浆液与破碎土层拌和均匀如步34，

4)最终形成旋喷锚固体，将加工好的拉杆24连同补强注浆管25等送入锚固体38内如步35，

5)根据锚固力大小，通过补强注浆管25在锚固头30附近补充加强浆液，以保证锚杆拉杆(线)24与锚固体38的粘结强度如步36，

6)待旋喷锚固体38达到一定强度后，按设计的锁定力张拉锚杆并锁定如步37。则完成旋喷锚杆施工。旋喷锚杆与搅拌锚杆除了搅拌锚固体22由旋喷锚固体38替代外，其余完全一样，同图3。

Claims

权利要求书

1．一种多功能搅拌旋喷锚杆钻机它包括：钻头、钻杆、电机、支架、底座、夹持器、导向器、水便器、减速器、滑槽、液压泵钻、控制台、外配泥浆泵、加固浆液搅拌器，其特征在于：它还包括搅拌头，旋喷头；钻头直接与搅拌头或旋喷头用螺纹连接，搅拌器通过丝扣直接与钻杆连接，夹持器与导向器通过螺钉紧固在滑槽端头，水便器通过齿轮及传动轴相连，并合为一体称动力头，动力头通过滚轴与滑槽连接，支架与滑槽通过铰接相连，支架与其下面底盘通过螺钉及铰接相连，液压泵站与控制台分别通过控制电缆及油管与主机相关部分连接，泥浆泵与水便器相连。
2．根据权利要求1所述的钻机的施工方法，其特征在于，所述的锚杆钻机作搅拌上层锚杆施工方法为：1)根据土层锚杆设计要求将上述装置定位；2)搅拌钻进入孔底，也可边钻进边通过水便器及钻杆输入固结浆液；3)钻进到设计深度后，边退钻边搅拌并通过水便器及钻杆输入固结浆液，也可边退钻边搅拌；4)根据需要重复2)、3)步直至锚固段土层与固结浆液得以充分搅拌均匀达到设计要求；5)将加工好的锚固拉杆连同补强注浆管等送入搅拌固体内；6)根据锚固力大小，通过补强注浆管在锚固头附近补充加强浆液；7)待搅拌锚固体达到一定强度后，按设计的锁定力张拉锚杆并锁定，则一根搅拌土层锚杆形成了。
3．根据权利要求1所述钻机的施工方法，其特征在于：所述钻机作旋喷锚杆施工时，将与钻机直接相连的构件改用旋喷头，外配的泥浆泵改用高压泵其旋喷土层锚杆施工方法为：1)根据土层锚杆设计要求将上述装置配置完毕并定位，2)钻进至孔底，3)钻进到设计深度后，边退钻边旋转并通过旋喷高压喷出固结浆体，通过高压浆射流边破坏土体，边将固浆液与破碎土层拌和均匀，4)最终形成旋喷锚固体，将加工好的拉杆，连同补强注浆管送入锚固内，5)根据锚固力大小，通过补强注浆管在锚固头附近补充加强浆液，6)待旋喷锚固体达到一定强度后，按设计的锁定力张拉锚杆并锁定，则完成旋喷锚杆的施工。