回旋式钢管支护桩和支护锚杆及两者的应用方法与流程

本发明涉及基坑支护施工技术领域，具体是应用于基坑支护的回旋式钢管支护桩和支护锚杆及两者的应用方法。

背景技术：

在建筑基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的建筑基坑采取支护措施。建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型、基坑挖掘深度、降排水条件及周边环境对基坑侧壁唯一的要求，基坑周边荷载及支护结构使用期限等因素，需要合理进行设计，精心施工。而目前国内外深基坑支护内支撑结构普遍采用两种结构形式：一种是采用混凝土作为内支撑的结构，另一种是采用钢结构支撑架作为支撑结构。虽然这两种支撑结构都能起到一定的支护作用，但由于自身结构强度明显不足，桩体和锚杆不能重复进行拆卸利用，使得基坑支护施工存在如下问题：1)施工工艺复杂；2)均为一次性投入，不可回收；3)浪费资源；4)形成地下污染；5)相对施工工期长；6)基坑支护工程的安全性不可控；7)工程成本比较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种回旋式钢管支护桩和支护锚杆及两者的应用方法，通过将支护桩和支护锚杆采用自攻钉原理进行基坑支护施工，实现高效、快捷施工操作，而且材料可重复利用，降低施工成本，缩短施工工期。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆，所述支护锚杆为斜式支撑的钢管支护锚杆，所述钢管支护桩为立式支撑的钢管支护桩，所述钢管支护桩和钢管支护锚杆的下部均设有螺旋钻头，螺旋钻头的下端设有至少四个刀片，钢管支护桩和钢管支护锚杆的顶部设有便于与驱动装置相连接的驱动转头；所述钢管支护桩的直径比钢管支护锚杆略大。

所述螺旋钻头包括固定在钢管支护桩和钢管支护锚杆上的螺旋叶片，该螺旋叶片绕桩杆一圈。

所述刀片中两个相对应的刀片之间呈斜对称排布，并位于同一圆形线上。

所述驱动转头为设置在钢管支护桩和钢管支护锚杆的桩杆顶部的内六角形孔，该内六角形孔与驱动装置的驱动杆相匹配。

本发明所述回旋式钢管支护桩和支护锚杆的应用方法，其中钢管支护桩的应用方法如下：

1)将钢管支护桩的螺旋钻头对着地面方向，钢管支护桩顶部的驱动转头与驱动装置相连接，通过驱动装置带动钢管支护桩向下作自攻钉式旋转运动，其钢管支护桩垂直向下伸入土层中；

2)当钢管支护桩尚未达到所需深度时，在钢管支护桩的顶部通过焊接或螺纹连接一段顶部带有驱动转头的钢管，然后通过该钢管顶部的驱动转头与驱动装置相连接，再通过驱动装置带动钢管支护桩继续旋转推入所需深度；

所述钢管支护锚杆的应用方法如下：

在两个垂直伸入土层中的支护桩之间或护土斜坡面上将支护锚杆斜向推入土层内，其推进方法与支护桩的推进方法相同，在两个支护锚杆之间或支护锚杆与支护桩之间通过连接杆件相连接，以稳固整个基坑的支撑结构；

当不需要支护桩和支护锚杆的支撑时，将支护桩和支护锚杆反方向旋转即可拨出支护桩和支护锚杆以便重新利用。

本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆可适用于砂、粘土、三合土或岩土类的地基环境。

本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆具有造价低、施工快，且抗弯、抗剪、抗拉、抗扭强度高的优点，相对于其它加固桩体，施工工期较短，能够实现了基坑支护加固装置快速、有效完成，而且施工工艺简单，材料可回收多次循环使用，达到50次以上，不浪费资源，不污染地下，隐蔽工程的安全性相对可控，相对工程成本低。

附图说明

图1是本发明回旋式钢管支护桩下部结构示意图。

图2是图1的仰视示意图。

图3是本发明回旋式钢管支护桩上部的结构示意图。

图4是图3的a—a剖面图。

图5是本发明回旋式钢管支护桩正钻进尺时的工作状态示意图。

图6是本发明回旋式钢管支护桩反钻拨出时的工作状态示意图。

图7是采用本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆完成第一种施工方案的结构示意图。

图8是采用本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆完成第二种施工方案的结构示意图。

图9是采用本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆完成第三种施工方案的结构示意图。

图10是采用本发明回旋式钢管支护锚杆完成第四种施工方案的结构示意图。

图中：a—钢管支护锚杆，b—钢管支护桩，1—桩杆，2—螺旋钻头，3—刀片，4—驱动转头，5—地面，6—基坑，7—连接杆件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1—图4、图7所示，本发明包括作斜式支撑的钢管支护锚杆a和作立式支撑的钢管支护桩b，钢管支护桩b和钢管支护锚杆a的下部均设有螺旋钻头2，螺旋钻头2的下端设有至少四个刀片3(根据需要，也可以设置为四个以上)，钢管支护桩b和钢管支护锚杆a的顶部设有便于与驱动装置相连接的驱动转头4；钢管支护桩b的直径比钢管支护锚杆a略大。

见图1和图2所示，所述螺旋钻头2包括固定在钢管支护桩或钢管支护锚杆上的螺旋叶片及四个刀片3，该螺旋叶片正好绕桩杆1一圈。四个刀片中两个相对应的刀片之间呈斜对称排布，并位于同一圆形线上。当刀片旋转时，螺旋钻头2前端形成无死角破碎效果。

见图3和图4所示，所述驱动转头4为设置在钢管支护桩和钢管支护锚杆的桩杆顶部的内六角形孔，该内六角形孔与驱动装置(该驱动装置为电动机或电钻等，图中未示出)的驱动杆相匹配。

本发明回旋式钢管支护桩b的应用方法是：

1)将钢管支护桩b的螺旋钻头2对着地面5方向，钢管支护桩顶部的驱动转头4与驱动装置相连接，通过驱动装置带动钢管支护桩向下作自攻钉式旋转运动，其钢管支护桩垂直向下伸入土层中(见图5所示)，便可开挖基坑6，钢管支护桩深入土层可达到50米以上；

2)当钢管支护桩尚未达到所需深度时，在钢管支护桩的顶部通过焊接或螺纹连接一段顶部带有驱动转头的钢管，然后通过该钢管顶部的驱动转头与驱动装置相连接，再通过驱动装置带动钢管支护桩继续旋转推入所需深度；

本发明回旋式钢管支护锚杆a的应用方法如下：

在两个垂直伸入土层中的钢管支护桩之间或护土斜坡面上将多根支护锚杆斜向推入土层内，其推进方法与支护桩的推进方法相同，在两个支护锚杆之间或支护锚杆与支护桩之间通过连接杆件相连接，以稳固整个基坑的支撑结构；钢管支护锚杆深入土层可达到35米以上。

当不需要支护桩和支护锚杆的支撑时，将支护桩和支护锚杆反方向旋转即可拨出支护桩和支护锚杆以便重新利用，见图6所示。

本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆采用自攻钉原理，通过在钢管支护桩和钢管支护锚杆的下部设置螺旋钻头及刀片，通过螺旋钻头粉碎钢管前端的岩土，利用螺旋叶片的顺时针方向转动，达到输送支护桩和锚杆的目的。而且钢管支护桩在基坑支护结构的整体刚度和抗倾覆能力强，相对于其它加固桩体，旋挖桩施工工期较短，实现了基坑支护加固装置快速、有效完成。当工程主体完成到正负零以上时，基坑进行回填过后，将螺旋钻头逆时针方向转动，即可把钢管支护桩和锚杆取出，进行重复利用，实现基坑高效快速安装支护桩。

本发明所述的护桩和支护锚杆的长度及直径可根据基坑现场的受力情况计算确定桩杆的规格。

采用本发明回旋式钢管支护桩和支护锚杆进行施工操作，可以实现多种施式方式：

第一种施工方式，见图7所示，将钢管支护桩b垂直推向地层作立式支撑后，开挖基坑，并且同时将支护锚杆a斜向伸入侧面土层，并通过连接杆件将钢管支护桩形成固定连接，从而稳定基坑。本施工方式实现侧向刚度大的支撑结构，增大了基坑施工作业空间，方便土方开挖和地下结构施工。

第二种施工方式，见图8所示，将围着基坑方向的前后两根钢管支护桩b垂直推向地层作立式支撑后，开挖基坑，同时前后两根钢管支护桩b之间通过连接杆件7形成连接，从而得到双层稳固效果。

第三种施工方式，见图9所示，将钢管支护桩b垂直推向地层作立式支撑后，开挖基坑，同时在相对应的两根钢管支护桩b之间通过连接杆件7形成连接，从而稳固支护柱。

第四种施工方式，见图10所示，在护土斜坡面上将多根支护锚杆a斜向推入土层内，其推进方法与支护桩的推进方法相同，在两个支护锚杆之间通过连接杆件相连接，以稳固整个支撑结构。