桩工钻机用联动式护壁装置及使用其的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木建筑工程领域，特别是涉及一种用于双向螺旋挤土灌注粧施工中的装置及使用该装置的施工方法。
【背景技术】
[0002]在粧基工程与地基处理工程领域，对于存在地下室结构的工程，混凝土灌注粧或素混凝土灌注粧施工通常有两种方案:一种是先开挖基坑后进行灌注粧施工，另外一种是先施工灌注粧，再进行基坑开挖。
[0003]先开挖基坑后施工粧基的方案在工期短、基坑坑底土层承载力不能满足大型粧工钻机施工作业、无有效降排地下水等情况下无法实施。
[0004]先施工灌注粧再进行基坑开挖方案是在地表进行灌注粧施工至地面或者地面以下，然后开挖基坑至坑底，并对高出地面的基粧进行截断、凿除操作。这种常规施工方法会导致混凝土材料的大量浪费和项目成本的增加。
[0005]双向螺旋挤土灌注粧是中冶建筑研宄总院有限公司和中国京冶工程技术有限公司研发的比常规基粧具有更高承载力、更环保经济、更高工效的新型粧基技术，双向螺旋挤扩粧施工方法的具体内容参见中国京冶工程技术有限公司于2007年2月15日申请的“双向螺旋挤扩粧施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”发明专利，其专利号为ZL200710063983.3，授权公告日为2009年12月16日。但是，该粧型在某些地区，特别是在软土地区应用实施时会面临上部粧孔易坍塌、混凝土压灌过程中易产生夹泥、后插钢筋笼时易发生带泥入孔等问题。
【发明内容】
[0006]本发明是在现有双向螺旋挤扩粧施工方法及钻机设备的基础上，提供一种操作简便、能够使成粧质量更好的粧工钻机用联动式护壁装置及使用其的施工方法。
[0007]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，包括传力筒、导向筒、对中支架、护筒、拉拔护筒装置及升降装置，所述传力筒、导向筒和对中支架由上至下依次固定在粧工钻机的钻杆上，所述拉拔护筒装置为张闭式结构，当其闭合时能够夹持护筒，当张开时能够松开护筒，所述护筒套装在钻杆外且护筒的内径大于钻杆下端钻头的外径，所述导向筒和对中支架的外径都小于护筒的内径，所述传力筒的下端面设有下端齿，所述护筒的上端面设有能够与下端齿相互咬合的上端齿，护筒夹持在拉拔护筒装置内，所述升降装置驱动拉拔护筒装置上升或下降。
[0008]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述拉拔护筒装置包括一卡板，所述卡板由两块钢板组成，每块钢板上都设有一半圆缺口，两个半圆缺口对称设置，每块钢板上都连接有一台液压泵，两台液压泵同时对称地控制卡板张开或闭合，当卡板闭合时，两个半圆缺口形成一整圆缺口。
[0009]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述升降装置包括上、下定滑轮组及钢丝绳，所述上定滑轮组安装在粧工钻机动力头上，所述下定滑轮组安装在拉拔护筒装置上，所述上、下定滑轮组间套设有所述钢丝绳。
[0010]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述对中支架包括一钢制圆环，所述钢制圆环焊接在钻杆外壁上，钻杆位于圆环中心。
[0011]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述护筒的上端外壁上设有一卡台，所述卡台位于上端齿下方。
[0012]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述传力筒与导向筒均为对称双瓣结构，双瓣采用螺栓连接后包裹在钻杆的外壁上且与钻杆相固定。
[0013]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述传力筒的下端齿为沿传力筒下端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，所述护筒的上端齿也为沿护筒上端面均匀分布且齿距大于齿宽的平钢齿，所述护筒为钢护筒。
[0014]本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置，其中所述导向筒的下端为倒锥形。
[0015]本发明中的使用粧工钻机用联动式护壁装置的施工方法，包括以下步骤，
[0016]I)设备组装:在粧工钻机的钻杆上从上往下依次安装传力筒、导向筒及对中支架，套过双向螺旋挤扩钻头起吊拉拔护筒装置，粧工钻机按照公知的方法就位，准备好混凝土泵，并制备灌注粧材，粧材为混凝土粧材或水泥粉煤灰碎石粧材或尾矿砂浆粧材或水泥钢渣粧材中的任意一种；
[0017]2)钻机旋压成孔及钢护筒旋入:粧工钻机就位后，启动钻机，利用双向螺旋挤扩钻头进行下旋挤扩成孔，待粧孔挤扩到一定深度后，钢护筒上端钢齿与传力筒下端钢齿咬合，钢护筒下端抵达孔口，拉拔护筒装置卡板张开，放开钢护筒，保证拉拔护筒装置不影响钢护筒自由旋转且起到扶正作用，继续施加顺时针方向的扭矩和下压力，使钢护筒联动旋转入孔，待钢护筒上口部位及拉拔护筒装置到达地面附近时，即可停钻，将钢护筒上端钢齿与传力筒下端钢齿分离；
[0018]3)钻头上旋提升与压灌混凝土:启动粧工钻机施加顺时针方向的扭矩和提拉力，使双向螺旋挤扩钻头旋转上行并再次旋转挤扩上部粧孔，在双向螺旋挤扩钻头上旋提升的同时，启动混凝土泵，向已完成挤扩的粧孔进行混凝土压灌，通过混凝土的压力挤扩，使已完成混凝土压灌粧段的成粧直径符合设计要求，这一粧孔混凝土压灌过程将持续到粧顶设计标高为止，之后将双向螺旋挤扩钻头从钢护筒中吊出；
[0019]4)植入钢筋笼、钢筋束或型钢:利用钻机粧架和副卷扬机实施钢筋笼、钢筋束或型钢的起吊与植入，当钢筋笼、钢筋束或型钢在自重下无法下沉时，利用振动锤将钢筋笼、钢筋束或型钢植入粧身，植入深度须符合设计要求；
[0020]5)拔出钢护筒:待上述各工序完成后，利用钻机动力头的动力和拉拔护筒装置卡住钢护筒上口部位将钢护筒拔出，至此完成基粧施工。
[0021]本发明中的使用粧工钻机用联动式护壁装置的施工方法，其中所述步骤I)中，传力筒与导向筒都安装在粧工钻机动力头下的第一根钻杆上，对中支架安装在钻杆的中下部，起始钻机成孔深度约为钢护筒长度或基坑深度，所述步骤2)中双向螺旋挤扩钻头以4至14转/分的转速下旋成孔，当钢护筒顶部到达指定标高，且双向螺旋挤扩钻头旋转钻扩成孔至设计深度即可停钻，所述步骤3)中双向螺旋挤扩钻头以I至4米/分的速度旋转提升。
[0022]本发明粧工钻机用联动式护壁装置及使用其的施工方法与现有技术不同之处在于本发明具有以下优点:
[0023]1、本发明中的粧工钻机用联动式护壁装置在双向螺旋挤扩钻具的基础上，在钻杆上增加了导向筒和对中支架，在钻机成孔过程中增强了钻杆钻具的稳定性，护筒套在钻杆上后，因为导向筒和对中支架分别在护筒内的上下位置对护筒有支撑作用，所以护筒不会发生左右摆动，有着更高的垂直度。导向筒还有导向作用，在护筒向上提升的过程中，护筒能够沿着导向筒向上移动并顺利地实现其上端齿与传力筒下端齿的咬合。
[0024]2、本发明中的利用粧工钻机用联动式护壁装置的施工方法在原有双向螺旋挤土灌注粧施工方法的基础之上，增加了实施钢护筒的工艺，从而解决了在粧基工程中对于深基坑条件下需要大量截粧的弊病，达到了高效利用资源、有效降低成本的目的。
[0025]3、本发明中的利用粧工钻机用联动式护壁装置的施工方法在原有双向螺旋挤土灌注粧施工方法基础上，增加了钢护筒的刚性护壁功能，有效防止了孔壁塌孔。同时，在植入钢筋笼、钢筋束或型钢的施工过程中，可以防止粧孔坍塌及将泥土带入孔内，确保