高压旋喷搅拌承载桩的钻杆、装置及施工方法与流程

本发明属于桩基施工技术领域，具体涉及一种高压旋喷搅拌承载桩的施工设备及施工方法。

背景技术：

对于土层厚度较大地区，通常采用桩基础的形式以可靠地将上部建筑物的荷载传递到持力层中。桩基础主要有两种形式：预制桩和灌注桩。预制桩在工厂预制完成，运送至现场，采用锤击或静压的方式沉入设计标高；灌注桩采用灌注桩机器在土层中先成孔，后放入钢筋笼，再灌入混凝土。两种桩型相比，预制桩比灌注桩造价低，施工速率更快，应用广泛，但单桩承载力有限，不适宜高层和超高层建筑；灌注桩可根据工程需要，做成各种直径和深度的灌注桩，单桩承载力较大，但施工作业产生的废物垃圾较多，现场作业条件较差。因此，通常对于工期和造价要求比较高的房地产开发项目，优先选用预制桩作为桩基础。

通常采用两种方法将预制桩沉入设计标高：静压法和锤击法。

对于砂土层厚度较大区域，由于砂层侧摩阻力较大，锤击和静压桩机压桩力有限，难以将预制桩沉入设计标高。常规处理措施存在以下问题：一，对于砂性土，螺旋引孔机引完孔后容易塌孔，在砂层较厚区域需要多次引孔；二，高压旋喷桩施工时受到浆液浓度、机械功率及土层情况等影响，桩径变化较大，承载力无法保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有预制桩成桩技术的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种高压旋喷搅拌承载桩的钻杆，包括位于下端的钻头段，钻头段配置第一喷嘴及第二喷嘴，钻头段上方设置螺旋叶片，螺旋叶片上部设置刮片，至少为二个且绕钻杆纵轴成轴对称分布。

作为本发明一实施方式的进一步改进，刮片为二组，在竖直方向上间隔分布，每一刮片组包括至少二个刮片。

作为本发明一实施方式的进一步改进，刮片径向长度与螺旋叶片相同。

作为本发明一实施方式的进一步改进，刮片轴向长度为二个螺旋叶片的轴向长度。

作为本发明一实施方式的进一步改进，第一喷嘴位于下方且用于喷射高压水泥浆。

作为本发明一实施方式的进一步改进，第二喷嘴位于上方且用于喷射高压水。

为实现上述目的，本发明一实施方式提供一种高压旋喷搅拌装置，包括钻机、机架及上述钻头。

作为本发明一实施方式的进一步改进，钻机包括功率为90kw的动力装置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，机架高度为20-30米。

为实现上述目的，本发明一实施方式提供一种高压旋喷搅拌承载桩的施工方法，包括步骤：钻机定位；钻杆钻进，该钻杆如前所述，其中，第一喷嘴及第二喷嘴喷射高压水泥浆和水，所述螺旋叶片搅拌土体和水泥浆液，所述刮片将桩测土体刮平，以形成高压旋喷搅拌桩；钻机移位；以静压或锤击法将预制桩沉桩至高压旋喷搅拌桩内。

与现有技术相比，本发明提供的钻杆、钻机及施工方法，可确保水泥与土搅拌充分、水泥土成桩直径可靠，承载桩承载力提高。

附图说明

图1是高压旋喷搅拌承载桩的剖视图；

图2是本发明钻杆一实施方式的结构示意图；

图3是本发明钻杆一实施方式的剖视图；

图4是高压旋喷搅拌装置的结构示意图；

图5是本发明高压旋喷搅拌承载桩施工方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参考图1，高压旋喷搅拌承载桩包括高压旋喷搅拌桩10和预制桩20，高压旋喷搅拌桩10位于外侧，其桩径比预制桩20的桩径大约20cm。

参考图2及图3，本发明提供一种高压旋喷搅拌承载桩的钻杆30，钻杆30直径约20cm。

钻杆30下端100cm范围为钻头段，钻头段具备钻进和喷射水泥浆液和水的功能。钻头段具有二个喷嘴31、33，均为合金材质。其中，靠近钻头前端的喷嘴31用于喷射高压水泥浆，其上方的喷嘴33用于喷射高压水。钻头段通过喷嘴31、33喷射水、气及水泥浆体，以切削、劈裂土体，并形成高压旋喷搅拌桩10。

钻头段上方3～4m范围设置螺旋叶片35，盘绕钻杆30若干圈。螺旋叶片35外径约60～80cm，比作为承载主体的预制桩20直径至少大20cm。该外径决定了高压旋喷搅拌桩10的桩径。

螺旋叶片35的缠绕段设置若干刮片37。

优选地，刮片37为二组，在竖直方向上间隔排列，每组包括三个刮片37。刮片37分组设置可维持钻头角度，有效防止钻头钻进时偏移。同组刮片37绕钻杆30纵轴y-y轴对称分布。每一刮片37厚度为10～20mm，轴向长度为两个螺旋叶片35的轴向长度。刮片37的径向长度与螺旋叶片35相同。

在钻头喷射高压水泥浆和水时，螺旋叶片35搅拌土体和水泥浆液，刮片37将桩侧土体刮平。高压旋喷、螺旋搅拌和桩侧刮平三者相结合，可确保水泥与土搅拌充分、水泥土成桩直径可靠。

预制桩20在高压旋喷搅拌桩10成桩完毕后立即采用锤击或静压方法施工预制桩。待高压旋喷搅拌桩10养护期和土体休止期过后，高压旋喷搅拌承载桩达到受力要求，其承载力比单独静压桩或高压水泥土搅拌桩承载力高。

参考图4，钻杆30用于高压旋喷搅拌装置。该装置包括钻机40、机架50、卷扬机60、高压水泥浆泵70、高压水泵80及水泥浆储存桶90.钻杆30连接于钻机40。其中，卷扬机60用于驱动钻机40升降，高压水泥浆泵70与钻机40之间通过进浆管71连接，向钻杆30泵入高压水泥浆，高压水泵80与钻机40之间通过进水管81连接，向钻杆30泵入高压水。

优选的，机架50为20-30米高，如此设置可使钻杆30比常规尺寸更长，用于高压旋喷螺旋搅拌装置时无需接长，或至多需一次接杆。

钻机40的动力装置的功率为90kw，用于驱动钻杆。

参考图5，成桩施工时，先整平施工场地，然后定位钻机，钻机钻进形成高压旋喷搅拌桩后钻机移位。

再将静压(或锤击)桩机定位，将预制桩沉桩，成桩后桩机移位，高压旋喷搅拌承载桩成桩完成。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明揭示了一种高压旋喷搅拌承载桩的钻杆、装置及施工方法，在钻杆的钻头段配置二个喷嘴，分别喷射高压水及高压水泥浆，在喷嘴上方设置螺旋叶片以搅拌土体和水泥浆，在螺旋叶片上部设置刮片以将桩侧土体刮平。

技术研发人员：高强;孙飞;钱华;方咸美;魏鹏;李虎;黎寒冰;顾然
受保护的技术使用者：江苏建院营造股份有限公司
技术研发日：2017.07.27
技术公布日：2017.10.03