CN205116168U - 一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置 - Google Patents

Abstract

一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，包括静压机，在静压机上设有用来夹持管桩的夹持器，在夹持器两侧的静压机上分别设有回转吊车和回转桁架，在回转桁架的顶部设有一输出轴朝下设置的钻机，钻机的输出轴与竖直设置的钻孔装置相连，所述钻孔装置包括一带有螺旋叶片的螺旋套管，在螺旋套管内设有一钻芯管，螺旋套管和钻芯管通过插销固连，在螺旋套管的底部一侧设有切向出风口，在钻芯管底部内侧设有一可伸缩的钻杆机构。本实用新型采用上述方案，结构设计合理，施工工艺简单，成本低，质量稳定，在沉桩完毕后注入混凝土快，撤去沉桩设备快，工期短，效率高，同样适用于预制方桩、预制竹节桩、预制多边形桩等桩基施工。

Description

一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置

技术领域：

本实用新型涉及一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置。

背景技术：

现有建筑桩基(码头、港口除外)施工大多采用直径600以下的管桩，管桩施工时如果遇到土壤密度大、地质较硬的地层难以贯通时，为避免管桩的损坏，一般多采用灌注桩，或者采用对环境污染较大的柴油锤锤击机施工，而且由于挤土效应会对附近的建筑物地基进行二次伤害，局限了管桩的使用范围。大量超高层建筑由于对桩的承载力都很高，常规的陆地桩机桩基施工工艺又无法解决大直径管桩的施工，故大直径的管桩在陆地也无法推广使用，而一直采用现场浇筑的灌注桩施工工艺。灌注桩施工时现场大面积的钻孔、取土、排污，现场绑扎钢筋笼、现场浇注混凝土，耗用混凝土和钢筋多，用工多，劳动强度大，施工效率低，成本高，工期长，质量不稳定，混凝土强度只有管桩的一半，施工验收也难以检测，承台连接也复杂、需要破桩头损坏桩头混凝土结构，混凝土无预应力耐久性也差。近年来也有刚开发的先钻孔、底部扩孔浇注混凝土静钻根植管桩的工法，由于是钻孔后要提杆并用泥浆护壁，在提杆和植管桩时，钻孔直径略大于管桩直径，植桩时仅靠管桩自重沉入，孔内壁容易受管桩自身(管桩自重大、一根管桩自重几到十几吨)摇摆、碰撞造成内壁泥土、碎石、卵砂塌落而导致与底部扩大部分已浇注混凝土分层隔离，管桩与土壤孔壁基本没有摩擦力，施工时极易受车辆和设备自重及移动影响，管桩受挤压易偏移，地壳、地层位移时会产生错位滑移，导致该桩位产生沉降。而且它每个桩位施工周期长，必须等浇筑混凝土2小时初凝状态固结后才能置入管桩，还需在管桩外壁注入混凝土固结后才能撤去沉桩设备，否则管桩会偏位，施工复杂、质量也不稳定。该工法更不能适应预制方桩的施工，有很大的局限性。

实用新型内容：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置及施工方法，它结构设计合理，施工工艺简单，成本低，质量稳定，在沉桩完毕后注入混凝土快，撤去沉桩设备快，工期短，效率高，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，包括静压机，在静压机上设有用来夹持管桩的夹持器，在夹持器两侧的静压机上分别设有回转吊车和回转桁架，在回转桁架的顶部设有一输出轴朝下设置的钻机，钻机的输出轴与竖直设置的钻孔装置相连，所述钻孔装置包括一带有螺旋叶片的螺旋套管，在螺旋套管内设有一钻芯管，螺旋套管和钻芯管通过插销固连，在螺旋套管的底部一侧设有切向出风口，在钻芯管底部内侧设有一可伸缩的钻杆机构。

所述钻杆机构包括一设在钻芯管底部内侧的活塞杆朝下设置的油缸，油缸的活塞杆分别与两连杆的一端铰接相连，两连杆的另一端分别与一钻杆的中部铰接相连，两钻杆的内端铰接相连。

在管桩底部安装有倒角钢圈。

在管桩底部安装有若干根带钩锚固钢筋。

一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工方法，包括如下步骤：

(1)先将静压机移动至管桩预施工位置；

(2)通过回转吊车吊装第一管桩移动至静压机的夹持器位置，通过夹持器将第一管桩夹持后接近地表并压入数米，然后将回转桁架的钻机与第一钻孔装置连接，通过回转桁架带动第一钻孔装置移动对准第一管桩，并将第一钻孔装置插装入第一管桩内；

(3)控制第一钻孔装置的油缸动作，使油缸的活塞杆伸长，通过连杆带动钻杆动作，使钻杆的钻孔直径比所需要施工的管桩直径略小2-3cm；

(4)启动钻机带动第一钻孔装置工作向地下进行钻孔，碎土被旋转的螺旋叶片排出至地面收集装置内，当所钻的孔至比第一管桩长度略短1米时停止钻机，并将钻机与第一钻孔装置分离，通过静压机将第一管桩压入至所钻孔内；

(5)通过回转吊车吊入第二管桩至第一管桩顶部上方保持40cm间隙，在第二管桩与第一管桩之间安装隔离凳，然后将回转桁架的钻机与第二钻孔装置连接，通过回转桁架带动第二钻孔装置移动对准第二管桩，并将第二钻孔装置插装入第二管桩内，在隔离凳侧面开孔部位对接第二钻孔装置和第一钻孔装置，然后撤除隔离凳，将第二管桩与第一管桩焊接或机械连接；

(6)启动钻机带动第二钻孔装置和第一钻孔装置同时工作向地下进行钻孔，碎土被旋转的螺旋叶片排出至地面收集装置内，当所钻的孔至比第二管桩与第一管桩长度之和略短1米时停止钻机，并将钻机与第二钻孔装置分离，通过静压机将第二管桩与第一管桩压入至所钻孔内；

(7)通过回转吊车吊入第n管桩至第n-1管桩顶部上方保持40cm间隙，重复步骤(5)和(6)，达到设计要求后，再控制第一钻孔装置的油缸动作，使油缸的活塞杆继续伸长，通过连杆带动钻杆向外延伸，扩大钻杆的钻孔范围，启动钻机，带动各钻孔装置同时工作，使第一钻孔装置的钻杆所钻扩大腔的直径是第一管桩直径的2倍，深度是管桩直径的2-3倍；

(8)从钻芯管内压入压缩空气，压缩空气从切向出风口切向吹入扩大腔，将扩大腔内的碎土吹入旋转的螺旋叶片上排出至地面收集装置内；

(9)控制第一钻孔装置的油缸动作，使油缸的活塞杆收缩，通过连杆带动钻杆收缩至钻芯管内，通过回转桁架将所有钻芯管及钻孔装置从螺旋套管中分离并被提出地面；

(10)通过压力泵将快凝膨胀混凝土经螺旋套管内泵入并充满整个扩大腔；

(11)通过回转桁架将所有螺旋套管从管桩中提出地面；

(12)通过静压机施压使管桩底部进入扩大腔深度的1/2，然后撤离静压机、回转吊车和回转桁架；

(13)将收集装置内的碎土回注入管桩内，施工完成。

在第一管桩底部安装有倒角钢圈。

在第一管桩底部安装有若干根带钩锚固钢筋。

本实用新型采用上述方案，结构设计合理，施工工艺简单，成本低，质量稳定，在沉桩完毕后注入混凝土快，撤去沉桩设备快，工期短，效率高，同样适用于预制方桩、预制竹节桩、预制多边形桩等桩基施工。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型钻孔装置的剖视结构示意图。

图中，1、静压机，2、管桩，3、夹持器，4、回转吊车，5、回转桁架，6、钻机，7、螺旋套管，8、螺旋叶片，9、钻芯管，10、插销，11、切向出风口，12、油缸，13、连杆，14、钻杆，15、扩大腔，16、带钩锚固钢筋，17、倒角钢圈。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-2所示，一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，包括静压机1，在静压机1上设有用来夹持管桩2的夹持器3，在夹持器3两侧的静压机1上分别设有回转吊车4和回转桁架5，在回转桁架5的顶部设有一输出轴朝下设置的钻机6，钻机6的输出轴与竖直设置的钻孔装置相连，所述钻孔装置包括一带有螺旋叶片8的螺旋套管7，在螺旋套管7内设有一钻芯管9，螺旋套管7和钻芯管9通过插销10固连，在螺旋套管7的底部一侧设有切向出风口11，在钻芯管9底部内侧设有一可伸缩的钻杆机构。

所述钻杆机构包括一设在钻芯管9底部内侧的活塞杆朝下设置的油缸12，油缸12的活塞杆分别与两连杆13的一端铰接相连，两连杆13的另一端分别与一钻杆14的中部铰接相连，两钻杆14的内端铰接相连。

在管桩2底部安装有倒角钢圈17，可在管桩压入时起导向和挤土密实增加侧壁摩擦作用。

在管桩2底部安装有若干根带钩锚固钢筋16，以增加管桩底部与扩大腔内混凝土的融合固化程度。

一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工方法，包括如下步骤：

(1)先将静压机移动至管桩预施工位置；

(2)通过回转吊车吊装第一管桩移动至静压机的夹持器位置，通过夹持器将第一管桩夹持后接近地表并压入数米，然后将回转桁架的钻机与第一钻孔装置连接，通过回转桁架带动第一钻孔装置移动对准第一管桩，并将第一钻孔装置插装入第一管桩内；

(3)控制第一钻孔装置的油缸动作，使油缸的活塞杆伸长，通过连杆带动钻杆动作，使钻杆的钻孔直径比所需要施工的管桩直径略小2-3cm；

(4)启动钻机带动第一钻孔装置工作向地下进行钻孔，碎土被旋转的螺旋叶片排出至地面收集装置内，当所钻的孔至比第一管桩长度略短1米时停止钻机，并将钻机与第一钻孔装置分离，通过静压机将第一管桩压入至所钻孔内，此时第一管桩顶部高于地面1米；

(5)通过回转吊车吊入第二管桩至第一管桩顶部上方保持40cm间隙，在第二管桩与第一管桩之间安装隔离凳，不让第二管桩摇晃确保下方安全操作，然后将回转桁架的钻机与第二钻孔装置连接，通过回转桁架带动第二钻孔装置移动对准第二管桩，并将第二钻孔装置插装入第二管桩内，在隔离凳侧面开孔部位对接第二钻孔装置和第一钻孔装置，然后撤除隔离凳，将第二管桩与第一管桩焊接或机械连接；

(6)启动钻机带动第二钻孔装置和第一钻孔装置同时工作向地下进行钻孔，碎土被旋转的螺旋叶片排出至地面收集装置内，当所钻的孔至比第二管桩与第一管桩长度之和略短1米时停止钻机，并将钻机与第二钻孔装置分离，通过静压机将第二管桩与第一管桩压入至所钻孔内，此时第二管桩顶部高于地面1米；

(7)通过回转吊车吊入第n管桩至第n-1管桩顶部上方保持40cm间隙，重复步骤(5)和(6)，达到设计要求后，再控制第一钻孔装置的油缸动作，使油缸的活塞杆继续伸长，通过连杆带动钻杆向外延伸，扩大钻杆的钻孔范围，启动钻机，带动各钻孔装置同时工作，使第一钻孔装置的钻杆所钻扩大腔的直径是第一管桩直径的2倍，深度是管桩直径的2-3倍；

(8)从钻芯管内压入压缩空气，压缩空气从切向出风口切向吹入扩大腔，将扩大腔内的碎土吹入旋转的螺旋叶片上排出至地面收集装置内；

(9)控制第一钻孔装置的油缸动作，使油缸的活塞杆收缩，通过连杆带动钻杆收缩至钻芯管内，通过回转桁架将所有钻芯管及钻孔装置从螺旋套管中分离并被提出地面；

(10)通过压力泵将快凝膨胀混凝土经螺旋套管内泵入并充满整个扩大腔；

(11)通过回转桁架将所有螺旋套管从管桩中提出地面；

(12)通过静压机施压使管桩底部进入扩大腔深度的1/2，然后撤离静压机、回转吊车和回转桁架；

(13)将收集装置内的碎土回注入管桩内，环保处置，施工完成。

在第一管桩底部安装有倒角钢圈，可在管桩压入时起导向和挤土密实增加侧壁摩擦作用。

在第一管桩底部安装有若干根带钩锚固钢筋。如果作为抗拔桩场合，最底下的管桩的底端可安装数根带钩锚固钢筋，以增加管桩底部与扩大腔内混凝土的融合固化程度。

本实用新型的钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置及施工方法，可边钻孔边压管桩，管桩工厂化生产，生产过程可控性高，质量稳定，管桩混凝土强度达到C80以上，静压机现场作业简单安全，压桩力小，对管桩的伤害也小，施工速度快效率高，挤土效应小，不会对群桩产生管桩上浮、因管桩密度高难以打桩、曝桩返工等现象，对附近的建筑物地基也基本无危害，工程检测方便可靠。由于底部扩大腔比原管桩大许多，并采用快凝膨胀混凝土填充，使管桩的端部承载能力大大加强，尤其适合硬砂层、砾石层等硬质地层而常规的静压施工工艺难以穿透的场合，该实用新型可以一举解决陆地上难以使用大口径的管桩施工(因为管桩越大、压桩力越大、1000吨以上的大吨位静压机几乎没有而且自重太大现场场地也不具备)，可以淘汰成本较高、质量不稳定、影响环境、工期较长的灌注桩，大大拓宽了管桩的适用范围。与最近市场上开发的管桩静钻根植工法相比，本实用新型不需要泥浆护壁，边钻孔边压桩同步进行，管桩与所钻孔壁还有一部分摩擦力可提高管桩的承载减少水平移位，施工效率高，钻芯管内安装具有两级伸缩功能的合金刀头钻杆，钻芯管外还有螺旋套管用于排放泥浆，钻孔时钻芯管与螺旋套管同时旋转，钻孔完毕螺旋套管端部设有一个切向出风口，以便吹入压缩空气清理扩大腔内的泥土，然后从螺旋套管中提出钻芯管及钻杆，用压力泵从螺旋套管的内孔中注入混凝土充满底部扩大腔部分，从而达到桩头与底部扩大腔部分融为一体，相互间不会产生错位，施工质量稳定，确保了端承桩的承载性能。采用该装置，可以在陆地上使用更大直径的700-1000mm的管桩进行桩基施工显得更为容易，而静压机采用常规产品600-800吨型号已经足够满足使用，而有噪声和空气污染的柴油锤锤击桩机可以完全被本实用新型所替代，有利于环保。由于施工时压桩力小，桩头受力小，管桩端板完全可以取消，节约了大量钢材，大大降低了材料成本。管桩下部端头安装倒角钢圈可在管桩压入时起导向和挤土密实增加侧壁摩擦作用，端头安装数根带钩锚固钢筋，便于在扩大腔部分的混凝土浇筑时将带钩锚固钢筋也一起预埋融合，可大大提高该管桩的抗拔效果。本实用新型也适用预制方桩、预制竹节桩、预制多边形桩等桩基施工。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，其特征在于：包括静压机，在静压机上设有用来夹持管桩的夹持器，在夹持器两侧的静压机上分别设有回转吊车和回转桁架，在回转桁架的顶部设有一输出轴朝下设置的钻机，钻机的输出轴与竖直设置的钻孔装置相连，所述钻孔装置包括一带有螺旋叶片的螺旋套管，在螺旋套管内设有一钻芯管，螺旋套管和钻芯管通过插销固连，在螺旋套管的底部一侧设有切向出风口，在钻芯管底部内侧设有一可伸缩的钻杆机构。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，其特征在于：所述钻杆机构包括一设在钻芯管底部内侧的活塞杆朝下设置的油缸，油缸的活塞杆分别与两连杆的一端铰接相连，两连杆的另一端分别与一钻杆的中部铰接相连，两钻杆的内端铰接相连。

3.根据权利要求1所述的一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，其特征在于：在管桩底部安装有倒角钢圈。

4.根据权利要求1所述的一种钻孔扩底灌浆静压管桩施工装置，其特征在于：在管桩底部安装有若干根带钩锚固钢筋。