新型变刚度复合桩及其施工方法和施工方法中采用的长螺旋钻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑基础工程领域，尤其涉及一种新型变刚度复合粧。本发明还涉及新型变刚度复合粧的施工方法。本发明还涉及上述施工方法中采用的长螺旋钻机。
【背景技术】
[0002]水泥土复合粧的结构是外层为水泥土，内层为高强度芯粧，属于基粧范畴，施工方法为植粧法。与同径的钻孔灌注粧及预应力管粧相比，该复合粧能提高单粧承载力，明显降低材料成本，无泥浆排放及挤土效应。根据工程不同用途，可以选择不同规格或类型的芯粧。
[0003]目前国内水泥土形成主要方法是采用高压旋喷法或深层搅拌法将预制好的水泥浆液与地基土进行混合而成，受地层变化及施工设备的限制，水泥浆液与地基土无法充分搅拌均匀，使水泥土层的强度以及其他各项质量指标表现较差，从而影响芯粧与水泥土之间的结合力，降低芯粧的承载能力，导致增大芯粧的沉降量；另外，由于水泥土均匀性差，在芯粧植入时还会产生侧向挤土效应。
【发明内容】
[0004]鉴于【背景技术】存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种在施工过程中对周围土体影响较小、不会产生废弃泥浆且承载能力更高的新型变刚度复合粧。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种上述新型变刚度复合粧的施工方法。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种上述施工方法中采用的长螺旋钻机。
[0005]本发明是采取如下技术方案来完成的:新型变刚度复合粧，包括置换层和芯粧，芯粧竖向分布于置换层中心，所述置换层包含搅拌均匀的水泥和/或泥土和/或建筑垃圾和/或煤渣和/或矿渣和/或工业废料，构成所述置换层的原料在初始灌入粧孔时处于超流态状态；所述芯粧端部距离粧孔底部间隔一定距离，粧孔中的所述置换层由沿高度方向分布的多段不同刚度的功能层构成。
[0006]本发明还提供了上述新型变刚度复合粧的施工方法，包括以下步骤:
(1)用振动或锤击或静压方式向粧位中心土层沉入钢套管，钢套管直径大于芯粧直径10?80cm，当粧基涉及的工程带有地下建筑或预留沉降高度时，所述钢套管长度等于或略高于芯粧植入水泥土浆中后浆面的上升高度与空灌高度之和；当粧基涉及的工程不带地下建筑并预留沉降高度时所述钢套管长度等于或略高于芯粧2植入水泥土浆中后浆面的上升高度；
(2)用长螺旋钻机钻进至设计粧底标高，在钻进同时，利用钻进取出的土，按照规定的配合比，在地表用高速搅拌机制成超流态的水泥土浆；
(3)再用专用泵将水泥土浆通过长螺旋钻机钻杆内腔压入粧孔内，边旋转边上提长螺旋钻机钻杆，通过计算芯粧插入水泥土浆中的溢出量确定芯粧上拔过程中的停止压浆位置，该停止压浆位置以使芯粧插入水泥土浆中后向上满起的水泥土浆接近粧孔最上端为准；
(4)将芯粧由粧孔中心植入粧孔中的水泥土浆内；
(5)在水泥土浆初凝之前拔出钢套管。
[0007]本发明还提供了上述新型变刚度复合粧的施工方法采用的长螺旋钻机，所述长螺旋钻机为双动力双钻杆长螺旋钻机，双动力双钻杆长螺旋钻机包括机座，所述机座上设置有横向轨道，横向轨道上设置钻机本体，所述钻机本体配置有横向驱动装置以驱动其横向移动，所述钻机本体上设置有至少两排钻机架，每个钻机架上均设置有螺旋钻机和钻杆，所述横向驱动装置和螺旋钻机均与PLC连接。
[0008]本发明提供的新型变刚度复合粧及其施工方法具有以下有益效果:
(I)采用长螺旋钻杆(尤其是双动力双钻杆长螺旋钻机)取土成孔，利用原土或其他廉价材料造浆，减少土方外运，做到资源循环利用，同时采用钻杆快速连接技术，粧长可以超过70m，解决了软土地区粧长受限问题。
[0009](2)由于在地表制作水泥土浆，可实行水泥土配合比个性化，精细化控制，故水泥土强度与均匀性更有保证，同时采用高速搅拌制成超流态水泥土浆，能提高水泥土强度，在芯粧植入时浆液上溢而不产生侧向挤土效应。
[0010](3)采用下沉一定长度钢套管，钢套管深度内不用压浆，节省水泥用量，同时还消除在芯粧植入时水泥土浆排放至地表而污染环境。
[0011](4)通过压入不同刚度的材料后，能够适应不同土质和土层的刚度要求，可在不降低刚度和摩阻力的前提下节省材料成本的目的，甚至有所提高。
[0012]同传统复合粧工法相比，水泥用量降低约30%，施工效率提高50%以上。
[0013]
【附图说明】
[0014]本发明有如下附图:
图1为本发明第一种实施例提供的新型变刚度复合粧的结构剖视示意图。
[0015]图2为本发明第二种实施例提供的新型变刚度复合粧的结构剖视示意图。
[0016]图3为本发明第三种实施例提供的新型变刚度复合粧的结构剖视示意图。
[0017]图4为本发明第四种实施例提供的新型变刚度复合粧的结构剖视示意图。
[0018]图5为本发明第五种实施例提供的新型变刚度复合粧的结构剖视示意图。
[0019]图6为步骤(I)之前沉入钢套管时的操作示意图。
[0020]图7为步骤(I)用长螺旋钻机钻杆钻进至设计粧底标高的操作示意图。
[0021]图8为步骤(2)边压浆边旋转上提钻杆的操作示意图。
[0022]图9为步骤(3)植入芯粧的操作示意图。
[0023]图10为步骤(4)拔出钢套管的操作示意图。
[0024]图11为芯粧中注入有置换层材料的新型变刚度复合粧的结构剖视示意图。
[0025]图12为双动力双钻杆长螺旋钻机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]附图表示了本发明的技术方案及其实施例，下面再结合附图进一步描述其实施例的各有关细节及其工作原理。
[0027]参照图1所示，本发明第一种实施例提供的新型变刚度复合粧，包括置换层I和芯粧2，芯粧2包括砼方粧或预应力管粧或钢管粧或型钢等，芯粧2竖向分布于置换层I中心，所述置换层I包含搅拌均匀的水泥和/或泥土和/或建筑垃圾和/或煤渣和/或矿渣和/或工业废料，即可以用水泥与泥土、建筑垃圾、煤渣、矿渣和工业废料其中之一混合搅拌均匀，也可以与其中的几种混合搅拌均匀，该廉价材料以钻孔产生的原土为主，为了增强强度还可以再加入砂子和细石等，构成所述置换层I的原料在初始灌入粧孔时处于超流态状态(该超流态状态以使芯粧2在插入刚注入的置换层I时不会对粧孔侧壁产生大力挤压，而只会向上升起液面的状态为准)，以便芯粧2能够插入而不产生侧向挤土 ；所述芯粧2端部距离粧孔底部间隔一定距离，粧孔中的所述置换层I由沿高度方向分布的多段不同刚度的功能层构成，功能层包括处于粧孔底部的高强承载端11和上水泥土层12，高强承载端11采用强度远高于上水泥土层12的材料，高强承载端11包括水泥砂浆或细石混凝土，上水泥土层12 一般采用上述廉价材料与水泥等混合搅拌而成。本实施例提供的新型变刚度复合粧具有以下有益效果:1)提高单粧的承载能力，减小粧顶沉降，开发利用粧端持力层承载潜力；2)由于单粧承载能力提高，可通过优化基粧设计方案(如缩短粧长，减少粧数，减小粧径)，降低工程造价；3)通过压入不同刚度的材料后，能够适应不同土质和土层的刚度要求，可在不降低刚度和摩阻力的前提下节省材料成本的目的，甚至有所提高。
[0028]参照图11所示，在上述第一种实施例中，所述芯粧2带有内孔21，内孔21中注满置换层材料。注满芯粧2内孔21的置换层I材料可提高芯粧的承载力和强度
参照图2所示，本发明第二种实施例提供的新型变刚度复合粧与第一种实施例基本相同，区别仅在于:所述功能层包括上水泥土层12和下高强材料层13，下高强材料层13采用强度远高于上水泥土层12的材料，所述芯粧2端部进入下高强材料层13，下高强材料层13包括水泥砂浆或细石混凝土。
[0029]参照图3所示，本发明第三种实施例提供的新型变刚度复合粧与第一种实施例基本相同，区别仅在于:所述功能层包括上水泥土层12和下高强材料层13，下高强材料层13采用强度远高于上水泥土层12的材料，所述芯粧2整体处于上水泥土层12中，下高强材料层13包括水泥砂浆或细石混凝土。
[0030]参照图4所示，本发明第四种实施例提供的新型变刚度复合粧与第