CN1439776A

CN1439776A - 钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法及成桩装置

Info

Publication number: CN1439776A
Application number: CN 03110899
Authority: CN
Inventors: 刘润郊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2003-09-03
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: CN1202318C

Abstract

钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法及成桩装置，它涉及一种成桩方法及该方法所用装置。该方法是在钻孔至设计标高后，安装在钻具上的射浆管下方的喷射嘴向桩孔底部的孔壁喷射高压介质，在喷射的同时使钻具旋转并上下窜动。该装置是在钻具(1)的上方安装有旋转输浆注砼装置(4)，在钻具(1)上固定连接有输浆管(2)，输浆管(2)下端的喷射嘴(3)设在钻具(1)最下一节叶片(1－1)的下方，且喷射嘴(3)靠近钻头板肩膀(8)一侧，并横向短于肩膀(8)。该方法解决已有成桩方法成桩质量差的问题，本发明的成桩装置具有结构简单、易操作、施工速度快、密封性良好的优点。

Description

钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法及成桩装置

技术领域：本发明涉及一种成桩方法及该方法所用装置。

背景技术：目前，围绕着砼泵这一建筑施工机械，人们研制出多种在软弱、复杂地质条件下(如：地下水位高、砂埋层厚、流塑土等情况)的成桩方法和成桩装置。中国专利ZL93120168.3公告了一种“超流态砼及其灌注方法和该方法所用的钻机”，中国专利ZL9621018108公告了一种“用于泵灌砼灌注桩上的成桩钻机。上述两项专利所成桩的承载力较低。为克服上述单桩承载力低的问题，本人研制了一种“钻孔泵灌大流动砼孔底射浆扩底成桩装置，其专利号：ZL01248919.0，该技术是在钻孔结束后，泵灌砼之前用钻杆内的一根射浆管定向喷射水泥浆扩底，而后进行泵灌砼、插入钢筋笼等成桩工序。中国专利ZL01211476.6公告了”螺旋钻杆中心泵注砼及注浆扩底装置，但是就其说明书所述及图示，其机械保证不了其工艺的要求。而其它一些孔底射浆方法又存在成桩质量差，成桩装置密封性差的问题。

发明内容：本发明是一种钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法及成桩装置，该方法解决已有成桩方法成桩质量差的问题，该装置解决了现有的成桩装置密封性差的问题。本发明的成桩方法是：在钻孔至设计标高后，用安装在钻具上的射浆管下方的喷射嘴向桩孔底部的孔壁喷射高压介质，在喷射的同时使钻具旋转并上下窜动。所述的高压介质为水泥浆，其水灰比为1∶0.4-0.5。射浆的压力在8-20MPa。射浆量为桩体积的15％-25％。钻具在喷射高压介质时，上下窜动的高度在距桩孔底部2米以内。完成扩底射浆后，射浆管立即用快速接头连接风管和空压机，开动空压机向射浆管内压风，以免在后续的注砼工序中将射浆管堵塞。射浆结束后将钻具提离至孔底0.5m-1m的高度，并开动砼泵向桩孔内泵灌砼。所泵灌的砼的蹋落度为18-23cm，边泵砼边提钻具，并使钻头埋在砼中1.5m-3m，提钻具的速度可根据砼的泵入量掌握，一般在提至2/3桩长时，砼已沿孔壁与钻具叶片之间的孔隙流出孔口(先流出的是泥水、杂质等，而后是纯砼)，这时提钻速度适当加快，提出钻具后孔内应为满孔砼，然后插入或震入钢筋笼至设计标高后成桩。由于砼的蹋落度大、渗透性强，施工后的桩有时桩头砼会下沉0.5-2m，遇特殊情况成桩后要将砼上面的浮泥清除掉后，添加砼至桩孔口处；如果在砼初凝之后发现上述情况，就只能待挖承台刨桩头时将桩头接起。本发明的成桩装置是在钻具1的上方安装有旋转输浆注砼装置4，在钻具1上固定连接有输浆管2，输浆管2下端的喷射嘴3设在钻具1最下一节叶片1-1的下方，且喷射嘴3靠近钻头板肩膀8一侧，并横向短于肩膀8。旋转输浆注砼装置4安装在动力头5的上方或下方，输浆管2固定在钻具1的内壁或外壁上。钻孔时，由于喷嘴是设在钻头叶片的下面(后面)，钻孔前用纸团或其它物品塞上，钻孔至设计标高射浆时，由于泵压大，喷嘴上的堵塞物随水泥浆一同喷出，喷出的水泥浆形成一条线，并随钻头转动而喷射孔壁，被喷割下来的泥砂大部分被叶片输送到孔上，另一部分残留到孔底，这部分泥砂被水泥浆和钻头搅拌成了水泥砂浆。泵灌砼时，孔底空间瞬间被大流动砼挤压充填，这部分水泥砂浆待达到强度时，便是桩端的上部持力层，所以说，本工艺改变了原来的地质条件，提高了地的耐力，从而增大了桩端承载力。在泵灌砼时，钻头和钻具始终要埋在砼内1.5-3m处，这样能防止孔壁坍塌影响桩的质量；同时连接风管，并向射浆管内压风，这样可以防止回流水泥砂浆挤进射浆管，将其堵死。本发明成桩装置的旋转输浆注砼装置4既满足高压注浆的要求，又不影响注砼。本发明的成桩装置具有结构简单、易操作、施工速度快、密封性良好的优点。本发明的成桩方法中8-20MPa的喷射水泥浆的压力可以使桩孔底部直径增大，从而达到提高桩承载力的要求；桩体积15％-25％的注浆量是经实验得到的最佳注入范围；水泥浆的喷射压力及浆量过大时则会使桩底端直径过大相互影响，而使各桩之间扰动过大；水泥浆注入量及压力过小则不起作用(按现行设计规范，桩三倍力而言)，过大时则造成浪费。本发明的成桩方法应用广泛，它不选择地质条件，粘性大、砂类土、卵石层均可成桩。用本发明方法所成的桩安全、可靠、单桩承载力高，总体造价低，经济实用。本发明的成桩方法还具有施工速度快、无噪音、无公害、符合环保要求的优点。

附图说明：图1是具体实施方式一中成桩装置的结构示意图，图2是具体实施方式一中旋转输浆注砼装置4的结构示意图，图3是具体实施方式二中旋转输浆注砼装置4的结构示意图，图4是图3的A-A剖视图，图5是具体实施方式三的结构示意图。

具体实施方式一：本实施方式的成桩方法是：1、钻孔至设计标高；2、通过安装在钻具上的喷射管下方的喷射嘴3向桩孔底部的孔壁喷射高压水泥浆，在喷射的同时使钻具旋转并上下窜动，喷射水泥浆的水灰比是1∶0.4-0.5，射浆压力为15MPa，射浆量为桩体积的25％，钻具在喷射高压介质时，上下窜动的高度在距桩孔底部2米以内；3、完成射浆后射浆管用快速接头连接风管和空压机，并开动空压机向射浆管内压风；4、在压风的同时，将钻具提离至孔底0.5m的高度，并开动砼泵向桩孔内泵灌砼；5、泵砼结束后，关闭空压机，并向桩孔插入钢筋笼。本实施方式的成桩装置由泵灌砼管6、钻具1、旋转输浆注砼装置4、输浆管2、动力头5组成。输浆管2固定在钻具1的内壁上，输浆管2底端为三通结构，三通的侧管2-1的端部为喷射嘴3，三通的下端支管2-2的端部设有可拆下的堵头2-3，这样可定期或堵管时拆下堵头2-3清理输浆管2。喷射嘴3设在钻具1最下一节叶片1-1的下方，喷射嘴3靠近钻头板肩膀8一侧，并横向短于肩膀8。旋转输浆注砼装置4设置在动力头5的上方，该旋转输浆注砼装置4由与泵灌砼管6相连接的连接法兰4-1、两端带法兰的密封短管4-2、与动力头5外壳固定连接的短管支架4-3、与动力头5内的通砼的传动轴5-1相连接的下法兰4-4、内管4-5、环形花架4-6、封砼胶封4-7、动密封环4-8组成；内管4-5的上端与泵灌砼管6相连通，内管4-5的下端与下法兰4-4固定连接，密封短管4-2和短管支架4-3自上而下套装于内管4-5的外面；密封短管4-2的上下端分别与连接法兰4-1和短管支架4-3固定连接，在密封短管4-2和内管4-5之间设有封砼胶封4-7；花架4-6设置在内管4-5和短管支架4-3的中间，花架4-6的上下方均设有动密封环4-8，在花架4-6沿圆周方向设有多个通孔4-9，花架4-6内外侧有输浆的空腔4-10，在短管支架4-3的管壁上开有使外输浆管4-11与空腔4-10相连通的外通孔4-12，在内管4-5管壁上开有使输浆管2与空腔4-10相连通的内通孔4-13。上述的密封短管4-2和封砼胶封4-7确保了在钻具转动时砼的密封。外输浆管4-11的外端还安装有用于连接空压更换机风管的快速接头7。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，旋转输浆注砼装置4设置在动力头5的下方，该旋转输浆注砼装置4由与动力头5的传动法兰相连接的上法兰4-14、与钻具1的钻杆1-2相连接的下法兰4-15、传动管4-16、套管4-17、动密封环4-19、轴承4-20、上背帽4-21和下背帽4-22组成；上背帽4-21和下背帽4-22分别嵌在上法兰4-14和下法兰4-15上下端面的凹槽4-23中，上背帽4-21和下背帽4-22分别与传动管4-16的上下端螺纹连接，在传动管4-16的外表面有与上法兰4-14和下法兰4-15的六角形内孔相配合的六方管壁4-24；套管4-17套装于传动管4-16的圆柱段4-25的外面，套管4-17与上法兰4-14和下法兰4-15之间设有轴承4-20；在套管4-17的内侧有输浆的环形空腔4-26，空腔4-26的上下方分别设有动密封环4-19，在外套4-17上开有使外输浆管4-11与空腔4-26相通的外通孔4-28，在传动管4-16上开有使输浆管2与空腔4-26相通的内通孔4-29。由于旋转喷射装置4设置在动力头5的下方，因此有效的解决了砼的泄漏问题。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一、二不同的是：输浆管2分上输浆管2-1和下输浆管2-2，与旋转输浆注砼装置4相连接的上输浆管2-1设在钻具1内，下输浆管2-2固定在钻具1的钻杆1-2的外面，上输浆管2-1的下端经一弯管2-3与下输浆管2-2的上端相连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二相同。

Claims

1、钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法，其特征在于在钻孔至设计标高后，用安装在钻具上的射浆管下方的喷射嘴向桩孔底部的孔壁喷射高压介质，在喷射的同时使钻具旋转并上下窜动。

2、根据权利要求1所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法，其特征在于所述的高压介质为水泥浆，其水灰比为1∶0.4-0.5；射浆的压力在8-20MPa；射浆量为桩体积的15％-25％；钻具在喷射高压介质时，上下窜动的高度在距桩孔底部2米以内。

3、根据权利要求1所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法，其特征在于完成扩底射浆后，射浆管立即用快速接头连接风管和空压机，开动空压机向射浆管内压风。

4、根据权利要求1所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法，其特征在于边泵砼边提钻具，并使钻头埋在砼中1.5m-3m。

5、钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩装置，其特征在于在钻具(1)的上方安装有旋转输浆注砼装置(4)，在钻具(1)上固定连接有输浆管(2)，输浆管(2)下端的喷射嘴(3)设在钻具(1)最下一节叶片(1-1)的下方，且喷射嘴(3)靠近钻头板肩膀(8)一侧，并横向短于肩膀(8)。

6、根据权利要求5所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩装置，其特征在于输浆管(2)底端为三通结构，三通的侧管(2-1)的端部为喷射嘴(3)，三通的下端支管(2-2)的端部设有可拆下的堵头(2-3)。

7、根据权利要求5所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩装置，其特征在于旋转输浆注砼装置(4)设置在动力头(5)的上方，该旋转输浆注砼装置(4)由与泵灌砼管(6)相连接的连接法兰(4-1)、两端带法兰的密封短管(4-2)、与动力头(5)外壳固定连接的短管支架(4-3)、与动力头(5)内的通砼的传动轴(5-1)相连接的下法兰(4-4)、内管(4-5)、环形花架(4-6)、封砼胶封(4-7)、动密封环(4-8)组成；内管(4-5)的上端与泵灌砼管(6)相连通，内管(4-5)的下端与下法兰(4-4)固定连接，密封短管(4-2)和短管支架(4-3)自上而下套装于内管(4-5)的外面；密封短管(4-2)的上下端分别与连接法兰(4-1)和短管支架(4-3)固定连接，在密封短管(4-2)和内管(4-5)之间设有封砼胶封(4-7)；花架(4-6)设置在内管(4-5)和短管支架(4-3)的中间，花架(4-6)的上下方均设有动密封环(4-8)，在花架(4-6)沿圆周方向设有多个通孔(4-9)，花架(4-6)内外侧有输浆的空腔(4-10)，在短管支架(4-3)的管壁上开有使外输浆管(4-11)与空腔(4-10)相连通的外通孔(4-12)，在内管(4-5)管壁上开有使输浆管(2)与空腔(4-10)相连通的内通孔(4-13)。

8、根据权利要求5所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩装置，其特征在于旋转输浆注砼装置(4)设置在动力头(5)的下方，该旋转输浆注砼装置(4)由与动力头(5)的传动法兰相连接的上法兰(4-14)、与钻具(1)的钻杆(1-2)相连接的下法兰(4-15)、传动管(4-16)、套管(4-17)、动密封环(4-19)、轴承(4-20)、上背帽(4-21)和下背帽(4-22)组成；上背帽(4-21)和下背帽(4-22)分别嵌在上法兰(4-14)和下法兰(4-15)上下端面的凹槽(4-23)中，上背帽(4-21)和下背帽(4-22)分别与传动管(4-16)的上下端螺纹连接，在传动管(4-16)的外表面有与上法兰(4-14)和下法兰(4-15)的六角形内孔相配合的六方管壁(4-24)；套管(4-17)套装于传动管(4-16)的圆柱段(4-25)的外面，套管(4-17)与上法兰(4-14)和下法兰(4-15)之间设有轴承(4-20)；在套管(4-17)的内侧有输浆的环形空腔(4-26)，空腔(4-26)的上下方分别设有动密封环(4-19)，在外套(4-17)上开有使外输浆管(4-11)与空腔(4-26)相通的外通孔(4-28)，在传动管(4-16)上开有使输浆管(2)与空腔(4-26)相通的内通孔(4-29)。

9、根据权利要求5所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩装置，其特征在于输浆管(2)固定在钻具(1)的内壁上。

10、根据权利要求5所述的钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩装置，其特征在于输浆管(2)分上输浆管(2-1)和下输浆管(2-2)，与旋转输浆注砼装置(4)相连接的上输浆管(2-1)设在钻具(1)内，下输浆管(2-2)固定在钻具(1)的钻杆(1-2)的外面，上输浆管(2-1)的下端经一弯管(2-3)与下输浆管(2-2)的上端相连接。