一种多头小直径长螺旋钻机及其在现浇大直径管桩施工中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于土木建筑工程技术领域，特别涉及一种多头小直径长螺旋钻机及其在现浇大直径管粧施工中的应用。
【背景技术】
[0002]长螺旋钻机粧基具有施工速度快、成孔穿透能力强等技术优势。本发明之前，中国发明专利(专利号:ZL200610085598.4)，公开了一种多头小直径长螺旋钻进成墙机的成墙方法；该发明采用龙门粧架上并排设置两根或三根螺旋钻杆，下端设置钻头，顶部与定位架连接，定位架与龙门粧架滑动连接，定位架内部设置旋转动力装置，螺旋钻杆与旋转动力装置连接，螺旋钻杆中间是空的，与混凝土输送管相连，底盘下有导轨。该技术方案有效解决了深部防渗墙连接问题，且提高了施工效率；然而该工艺仅适合于施工线形防渗墙。
[0003]预应力管粧是把钢筋混凝土通过离心制作成预制粧，具有强度高、长度规格及质量易控制等技术优点，可以加快施工进度、缩短工期等效益；然而预应力管粧有造价高、挤土沉粧时对环境影响大、不易截粧等缺点。因此，现浇大直径管粧由于其自身的优势，在岩土工程地基处理中得到一定的应用。传统的现浇大直径管粧，施工中管粧壁厚较小时不易放置钢筋笼，管粧壁厚较厚时则导致沉管施工难度增大、挤土效应增大等技术问题；因此，非常有必要结合长螺旋钻机粧基的技术优点，开发新型现浇大直径管粧的技术方法和施工工艺。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的在于克服上述缺陷，解决现浇大直径管粧中壁厚较大时沉管施工难度大、挤土效应显著等技术问题，提出一种多头小直径长螺旋钻机及其在现浇大直径管粧施工中的应用。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提出了一种多头小直径长螺旋钻机，包括主机、卷扬机、螺旋钻杆组、定位架、动力装置以及后台混凝土处理系统，所述主机和卷扬机依次位于底盘之上；所述螺旋钻杆组包括2?6根螺旋钻杆，每根螺旋钻杆由芯管和螺旋叶片构成，内部为空腔，所述螺旋钻杆顶部设置排气阀，底部设置活瓣阀门，2?6根螺旋钻杆对称或呈环形均匀固定在定位架顶部，当一次钻进时所有螺旋钻杆同时工作；所述定位架与动力装置旋转相连，所述定位架在每次施工结束后旋转角度，所述卷扬机通过动力装置与所述螺旋钻杆组相连；所述后台混凝土处理系统通过输浆软管与设置在螺旋钻杆组顶部的注浆口相连。在钻具切割土体之前，阀门闭合防止土、砂或水进入钻杆芯管内，栗送混凝土时打开阀门。
[0006]优选地，长螺旋钻杆直径与芯管内径的比为300?500: 125?140，长度与设计的现浇大直径管粧的长度一致。
[0007]优选地，所述的长螺旋钻杆根数为4根。
[0008]所述的输送软管的直径为120?130mm。
[0009]本发明进一步提出了上述多头小直径长螺旋钻机在现浇大直径管粧施工中的应用。
[0010]在应用的过程中，具体地包括如下步骤:
[0011](I)施工放样:根据所需现浇大直径管粧的尺寸确定长螺旋钻杆的尺寸，同时确定现浇大直径管粧中心位置以及每次钻进时长螺旋钻杆组的位置，即确定钻孔点的位置；
[0012](2)长螺旋钻机就位:将长螺旋钻机移到指定位置，并使长螺旋钻杆组的环形中心对好管粧设计的中心位置，每个长螺旋钻杆对好各钻孔点；
[0013](3)钻进成孔:关闭每个长螺旋钻杆底部活瓣阀门，开启长螺旋钻机，将所述长螺旋钻杆组垂直下沉至设计深度，并做好钻进深度记录，此时部分土体被带出、部分土体被挤密；
[0014](4)混凝土灌注:钻孔至设计深度后，空转20?30s，停止钻进，将钻头提升12?15cm,活瓣阀门自动打开，通过输送软管对长螺旋钻孔的芯管内开始栗送混凝土 ；待长螺旋钻杆芯管内充满混凝土填料时，开始提钻；
[0015](5)多头环形长螺旋钻杆移位:将钻头提升至地面上，形成一组长螺旋钻孔粧，长螺旋钻机主机位置不动，转动整个定位架，长螺旋钻杆组即转动一定角度到下一钻孔点，且对称中心点即大直径管粧中心位置不变，再次重复步骤(3)和(4)进行施工；
[0016](6)重复(3)、(4)和(5)步骤，直至所形成的长螺旋钻孔粧前后封闭，完成现浇大直径管粧的施工。
[0017]优选地，在步骤(4)中，提钻速度为1.5?2.0m/min。
[0018]优选地，步骤￠)中，通过合理设置每次旋转的角度，使所述长螺旋钻杆组每次旋转的角度相同，从而形成波浪纹均匀的现浇大直径管粧。
[0019]利用本发明的多头小直径长螺旋钻机制作的现浇大直径管粧，其尺寸可以根据实际需要进行设定，其粧身由各单个螺旋钻孔粧前后环形相连形成，粧身横截面内外壁为波浪纹状，其中长螺旋钻杆的直径决定了现浇大直径管粧的最大壁厚；而波纹状现浇大直径管粧壁厚的最小值是相邻两根长螺旋钻杆重叠部位形成的厚度。
[0020]一般常用的现浇大直径管粧的直径范围为1200?2000mm，粧身长度为15?30m，其平均壁厚为250?450mm，因此，可以将长螺旋钻杆组的环形直径设计成1200?2000mm，长螺旋钻杆的直径为450mm左右，长度15?30m，然后通过上述方法制备现浇大直径管粧。
[0021]本发明的优点和效果在于:与水泥土搅拌粧技术相比，长螺旋钻能够充分让混凝土材料均匀分布，保证成粧形状，且灌注的混凝土填料比水泥土强度更高。长螺旋钻首尾环形相连形成现浇大直径管粧，现浇大直径管粧内外壁为波浪纹状，大大增加粧-土接触面面积，可提高其侧摩阻力。现浇大直径管粧可以克服由于粧厚度增加带来的挤土效应增加、施工困难等问题，现场施工挤土对周围环境影响相对较小，不存在截粧等问题，且节约造价成本；同时，本发明施工工艺清晰，施工速度快，成粧效果好，承载力高，造价低。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的多头小直径长螺旋钻机示意图；
[0023]图2为本发明的多轴钻杆排列、叶片交错侧面图及A-A截面俯视图；
[0024]图3为本发明基于多头小直径长螺旋钻机施工形成的现浇大直径管粧横截面示意图；
[0025]其中:1为主机，2为底座，3为卷扬机，4为注浆口，5为动力装置，6为长螺旋钻杆，7为芯管，8为活瓣阀门，9为排气阀，