一种深基坑逆作施工装置及施工方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种基坑逆作施工装置及施工方法。

背景技术：

在深基坑工程施工中，需要采取降水法施工，大多数情况需要对地下水分进行挖坑抽取，这样会严重浪费地下水资源，而且改变了原有岩土层的力学性质，甚至导致基坑支护结构的设计失效和周边建构筑物的变形，或者严重破坏。为了保护地下水资源和原有岩土层的力学性质，避免降水法施工，急需一种全新的施工设备和施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深基坑逆作施工装置及施工方法，解决了现有施工设备多样，施工方法复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种深基坑逆作施工装置，其中，包括：

履带车；

钻机，所述钻机具有机架、滑座、动力箱、第一液压缸、导向座、第二液压缸和钻柱，

所述机架的右侧枢接在所述履带车上，所述滑座滑动设置在所述机架的导轨上，所述动力箱安装在所述滑座上，所述第一液压缸安装在所述机架的上部，所述第一液压缸的伸出杆与所述滑座相连接，所述导向座安装在所述机架的下端，所述第二液压缸枢接在所述履带车上，所述第二液压缸的伸出杆枢接在所述机架的右侧上部，所述钻柱的上部安装在所述动力箱上，所述钻柱的下部穿过所述导向座的导向孔向下延伸，所述钻柱的下部设有钻头；

使用时，可驱动所述第二液压缸伸缩，使得所述钻柱的轴线相对水平面垂直或相对水平面倾斜。

进一步地，所述动力箱具有箱体、减速机、回转减速机和液压马达，所述箱体安装在所述滑座的左侧，所述减速机安装在所述箱体的下部，所述回转减速机安装在所述减速机的上部、且与所述减速机驱动连接，所述液压马达安装在所述回转减速机的上端、且与所述回转减速机驱动连接。

进一步地，所述减速机具有小齿轮和大齿轮，所述小齿轮安装在所述回转减速机的输出轴上，所述大齿轮安装在所述箱体的下部左侧，所述大齿轮与所述小齿轮相啮合，所述大齿轮的上部安装有注浆水龙头，所述大齿轮的下部设有连接法兰，所述大齿轮内贯穿设有送浆管和送气管。

进一步地，所述钻柱具有连接头、钻杆和钻头，所述连接头连接在所述连接法兰上，所述钻杆连接在所述连接头上，所述送浆管、所述送气管均贯穿所述连接头和所述钻杆，所述钻头连接在所述钻杆的下端，所述送浆管、所述送气管均与所述钻头内相连接。

进一步地，所述钻头具有呈圆柱形的上杆、中杆和呈锥形的下杆，所述上杆的外周上设有若干个螺旋叶，所述中杆的外周上设有若干个大刀片和若干个喷嘴，所述下杆的外周上设有若干个小刀片。

进一步地，若干个螺旋叶非均匀分布在所述上杆的外周上。

进一步地，所述螺旋叶的上表面设有若干个折叠板，所述折叠板的内端连接在所述上杆的外周上，所述折叠板的外端靠近所述螺旋叶的外边缘，所述折叠板与所述螺旋叶的上表面之间形成一流道，所述流道具有一开口，所述开口位于所述折叠板的外端。

进一步地，所述折叠板具有倾斜设置的第一板和第二板，所述第一板、所述第二板和所述螺旋叶的上表面之间形成一所述流道，所述第二板的表面上设有若干个凹陷部，所述凹陷部的底部具有连通所述流道的锥孔。

进一步地，所述螺旋叶的下表面设有若干个搅拌片，所述搅拌片由所述螺旋叶的下表面弯曲向所述螺旋叶的外边缘外延伸，所述搅拌片具有弯曲页和端头，所述弯曲页位于所述螺旋叶的下表面的下方，所述端头连接在所述弯曲页的外端部，且所述端头伸出所述螺旋叶的外边缘外，所述端头具有凸齿部和分流端面，所述凸齿部向所述弯曲页的外边缘外延伸，所述分流端面设置在所述端头的前端，所述分流端面具有若干个突起。

本发明还提供一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其中，按照以下步骤进行：

(1)施工准备：

平整施工场地，做好场地四周围栏，采用上述的施工装置进行护坡桩施工；

(2)基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工：

在护坡桩外先确定基坑侧壁止水帷幕的第一圈的施工控制点，采用上所的施工装置在桩位竖直钻进成孔，钻孔完成后，送浆管与泥浆泵接通，钻柱旋转喷射水泥浆的同时，钻柱在1米～1.5米内上下反复移动，上下反复移动1分钟～2分钟后，送浆管在每分钟300转～350转的转速下反复上下移动5分钟～10分钟后，再旋喷提升，钻柱的旋转和提升连续进行，旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，形成第一圈的竖直高压旋喷桩，提升钻柱，清洗注浆泵及送浆管，然后将施工装置移至下一工位，直至第一圈所有桩位施工完毕；

在第一圈的竖直高压旋喷桩外确定基坑侧壁止水帷幕的第二圈的施工控制点，将施工装置的钻机旋转一定角度，在桩位倾斜钻进成孔，钻孔完成后，送浆管与泥浆泵接通，钻柱旋转喷射水泥浆的同时，钻柱24在1米～1.5米内上下反复移动，上下反复移动1分钟～2分钟后，送浆管40在每分钟300转～350转的转速下反复上下移动5分钟～10分钟后，再旋喷提升，钻柱的旋转和提升连续进行，旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，形成第二圈的倾斜高压旋喷桩，提升钻柱，清洗注浆泵及送浆管，然后将施工装置移至下一工位，直至第二圈所有桩位施工完毕；

(3)旋喷桩封底施工：

确定基坑底部旋喷桩封底的施工控制点，用施工装置在设定的桩位钻进成孔，钻孔完成后，送浆管与泥浆泵接通，在原位置旋喷1分钟～1.5分钟，由下向上旋喷，钻柱的旋转和提升连续进行，将旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及送浆管，然后将施工装置移至下一工位，直至所有桩位施工完成；

(4)抗浮锚杆施工：

旋喷桩封底施工后，确定基坑底面抗浮锚杆的施工控制点，进行抗浮锚杆施工，施工过程中首先将钻柱引孔至设计深度后，注入注浆材料，注浆管的出浆口插入距孔底400mm，自下而上进行连续压力注浆，注浆过程中出浆口随浆面的升高而提升，且始终在距浆面以下400mm处，确保从孔内排水、排气，注浆完成后，更换钻头，牵引锚杆钢筋杆体达到锚杆设计标高，提升钻柱，直至所有抗浮锚杆施工完成，基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工与旋喷桩封底相连接，抗浮锚杆与旋喷桩封底相连接；

(5)基坑开挖施工：

在基坑侧支撑、旋喷封底和抗浮锚杆达到设计强度后，分层开挖基坑土体，在护坡桩侧0.5米和旋喷桩封底上表面0.5米时，停止机械清土方，由人工清除土方，挖至坑底，完成基坑施工。

由上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：本发明护坡桩施工、基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工、旋喷桩封底施工和抗浮锚杆施工，均采用一台设备施工，使得设备投资较小，同时减少了维修人员的设备维修培训，减少了易损备件的库存，采用该施工方法施工，使得止水帷幕结构结实耐用，不容易垮塌，同时节约了地下水资源。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的又一立体结构示意图。

图3为本发明的动力箱的结构示意图。

图4为本发明的钻头的结构示意图。

图5为本发明的螺旋叶的结构示意图。

图6为本发明的折叠板的结构示意图。

图7为本发明的第二板的结构示意图。

图8为本发明的基坑的局部结构示意图。

图9为本发明的图8的a-a剖视示意图。

图10为本发明的搅拌片的结构示意图。

图11为本发明的分流端面的结构示意图。

附图标记说明：履带车10，车体11,行走机构12，发动机13，液压系统14，支撑座15，钻机20，机架21，滑座22，动力箱23，箱体231，液压马达232，回转减速机233，减速机234，小齿轮2341，大齿轮2342，注浆水龙头2343，连接法兰2344，钻柱24，连接头241，钻杆242，导向座25，第一液压缸26，第二液压缸27，钻头30，上杆31，中杆32，喷嘴321，下杆33，大刀片34，小刀片35，螺旋叶36，折叠板361，第一板3611，第二板3612，开口3613，凹陷部362，锥孔3621，流道363，搅拌片364，弯曲页3641，宽页部36411，窄页部36412，端头3642，凸齿部36421，下倾斜部36422，分流端面36423，突起364231，送浆管40，送气管50，基坑开挖边线60，护坡桩70，止水帷幕80，竖直高压旋喷桩81，倾斜高压旋喷桩82，施工装置100。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面参考图1至图9对本发明作进一步说明，如图1和图2所示的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工装置100，包括：履带车10、设置在履带车10前端的钻机20，履带车10包括车体11，车体11的下部安装有行走机构12，车体11的上部安装有发动机13、液压系统14和支撑座15，所述钻机20具有机架21、滑座22、动力箱23、第一液压缸26、导向座25、第二液压缸27和钻柱24，所述机架21的右侧枢接在所述履带车10的支撑座15上，支撑座15可以设计成旋转转盘，所述滑座22滑动设置在所述机架21的左侧的两个导轨上，所述动力箱23安装在所述滑座22的左端面上，所述第一液压缸26的上端安装在所述机架21的上部，所述第一液压缸26位于所述机架21的左侧，所述第一液压缸26的伸出杆与所述滑座22相连接，第一液压缸26、第二液压缸27均与液压系统14连接，所述第一液压缸26可驱动所述滑座22沿两个导轨上下移动，所述导向座25安装在所述机架21的下端左侧，所述第二液压缸27枢接在所述支撑座15上，所述第二液压缸27的伸出杆枢接在所述机架21的右侧上部，所述第二液压缸27可驱动所述机架21摆动，使得该施工装置100可钻竖直孔，也可以钻斜孔，为施工带来方便，相对现有的多种设备施工单一，本发明的施工装置100功能多样，节约大量设备投资。

所述钻柱24的上部安装在所述动力箱23上，所述钻柱24的下部穿过所述导向座25的导向孔向下延伸，所述钻柱24的下部设有钻头30，在使用施工装置100时，可驱动所述第二液压缸27伸缩，使得所述钻柱24的轴线相对水平面垂直或相对水平面倾斜，这样就可以钻不同的孔，制作不同角度的高压旋喷桩，不同的护坡桩和不同的止水帷幕。

如图3所示，所述动力箱23具有箱体231、减速机234、回转减速机233和液压马达232，液压马达232与液压系统14相连，所述箱体231安装在所述滑座22的左侧面上，所述减速机234安装在所述箱体231的下部，所述回转减速机233安装在所述减速机234的上部、且与所述减速机234驱动连接，所述液压马达232安装在所述回转减速机233的上端、且与所述回转减速机233驱动连接，液压马达232驱动回转减速机233运行，回转减速机233带动减速机234运转。

所述减速机234具有小齿轮2341和大齿轮2342，所述小齿轮2341安装在所述回转减速机233的输出轴上，所述大齿轮2342安装在所述箱体231的下部左侧，所述大齿轮2342与所述小齿轮2341相啮合，液压马达232驱动回转减速机233运行，回转减速机233带动小齿轮2341驱动大齿轮2342旋转，所述大齿轮2342的上部安装有注浆水龙头2343，注浆水龙头2343与注浆泵可以连接，所述大齿轮2342的下部设有连接法兰2344，所述大齿轮2342内贯穿设有送浆管40和送气管50。

优选地，所述钻柱24具有连接头241、钻杆242和钻头30，所述连接头241连接在所述连接法兰2344上，所述钻杆242连接在所述连接头241上，所述送浆管40、所述送气管50均贯穿所述连接头241和所述钻杆242，所述钻头30连接在所述钻杆242的下端，所述送浆管40、所述送气管50均与所述钻头30内相连接。所述钻杆242的下端可以连接连接头241，当钻孔深度较深时，可以通过多个连接头241和多个钻杆242连接在一起，形成一个较长的钻柱24，在最下面的钻杆242上连接钻头30，实现较长孔的施工。

如图4所示，优选地，所述钻头30具有呈圆柱形的上杆31、中杆32和呈锥形的下杆33，所述上杆31的外周上设有若干个螺旋叶36，螺旋叶36在钻柱24旋转的同时，可以搅拌水泥浆，使得水泥浆在孔内得到充分的搅拌，进而保证高压旋喷桩结实耐用，避免了空洞、离析等缺陷，使得高压旋喷桩更加密实，不容易损坏。

如图5、图6和图7所示，优选地，若干个螺旋叶36非均匀分布在所述上杆31的外周上，使得水泥浆在孔内搅拌更加均匀。

所述中杆32的外周上设有若干个大刀片34和若干个喷嘴321，所述下杆33的外周上设有若干个小刀片35。

优选地，所述螺旋叶36的上表面设有若干个折叠板361，折叠板361的设置，使得水泥浆在孔内搅拌更加均匀，避免了空洞、离析等缺陷，使得高压旋喷桩更加密实，不容易损坏。

所述折叠板361的内端连接在所述上杆31的外周上，所述折叠板361的外端靠近所述螺旋叶36的外边缘，所述折叠板361与所述螺旋叶36的上表面之间形成一流道363，所述流道363具有一开口3613，所述开口3613位于所述折叠板361的外端，流道363便于搅拌水泥浆时，部分水泥浆从流道363迁移到其它地方。

优选地，所述折叠板361具有倾斜设置的第一板3611和第二板3612，所述第一板3611、所述第二板3612和所述螺旋叶36的上表面之间形成一所述流道363，所述第二板3612的表面上设有若干个凹陷部362，所述凹陷部362的底部具有连通所述流道363的锥孔3621，凹陷部362可以迁移部分水泥浆，水泥浆可以通过进入锥孔3621后进入流道363，然后从流道363流出，水泥浆获得迁移，此外，从开口3613进入流道363的水泥浆，可以从锥孔3621流出，获得迁移，进而使得孔内的水泥浆在不断搅拌的同时，获得不同位置的迁移，使得水泥浆搅拌更加均匀。

如图5、图10和图11所示，所述螺旋叶36的下表面设有若干个搅拌片364，若干个搅拌片364的设置，能够使得水泥浆在孔内搅拌更加均匀，避免了空洞、离析等缺陷，使得高压旋喷桩更加密实，不容易损坏。

所述搅拌片364由所述螺旋叶36的下表面弯曲向所述螺旋叶36的外边缘外延伸，可以使得不同位置的水泥浆被搅动迁移，使得水泥浆在孔内搅拌更加均匀，避免了空洞、离析等缺陷，所述搅拌片364具有弯曲页3641和端头3642，所述弯曲页3641位于所述螺旋叶36的下表面的下方，所述弯曲页3641能够带动水泥浆迁移，所述端头3642连接在所述弯曲页3641的外端部，且所述端头3642伸出所述螺旋叶36的外边缘外，端头3642能够使得成团的水泥浆被打散，进而使得打散的水泥浆分散开，与其它水泥浆得到混合与搅拌，所述端头3642具有凸齿部36421和分流端面36423，所述凸齿部36421向所述弯曲页3641的外边缘外延伸，凸齿部36421使得成团的水泥容易被打散，所述分流端面36423设置在所述端头3642的前端，所述分流端面36423具有若干个突起364231，若干个突起364231能够搅动水泥浆，使得水泥浆流动更快，加速水泥浆在孔内搅拌更加均匀，避免了空洞、离析等缺陷，使得高压旋喷桩更加密实，不容易损坏，所述端头3642的内侧设有下倾斜部36422，下倾斜部36422使得欲成团的水泥浆被打散分解。

所述弯曲页3641具有宽页部36411，所述宽页部36411的末端弯曲连接在所述螺旋叶36的下表面上，所述宽页部36411的前端连接有窄页部36412，所述窄页部36412位于所述螺旋叶36的下表面、且所述窄页部36412的前端向所述螺旋叶36的外边缘外延伸，宽页部36411的曲率半径大于窄页部36412的曲率半径，所述弯曲页3641的上述结构，使得靠近所述上杆31的外周附近的水泥浆和远离所述上杆31的外周附近的水泥浆分别获得不同程度的迁移和搅拌，进而使得孔内的水泥浆整体上被搅拌更加均匀，避免了空洞、离析等缺陷，使得高压旋喷桩更加密实，不容易损坏。

本发明提供的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其中参考图8和图9所示，按照以下步骤进行：

(1)施工准备：

平整施工场地，做好场地四周围栏，确保施工场地的“三通一平”采用施工装置100或常规钻机进行护坡桩70施工，护坡桩70设置在基坑开挖边线60边缘附近，采用吊车在井口安装钢筋笼；

(2)基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工：

在护坡桩70外先确定基坑侧壁止水帷幕80的第一圈的施工控制点，采用施工装置100在桩位竖直钻进成孔，钻孔完成后，送浆管40与泥浆泵接通，钻柱24旋转喷射水泥浆的同时，钻柱24在1米～1.5米内上下反复移动，上下反复移动1分钟～2分钟后，送浆管40在每分钟300转～350转的转速下反复上下移动5分钟～10分钟后，再旋喷提升，钻柱24的旋转和提升连续进行，旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，形成第一圈的竖直高压旋喷桩81，提升钻柱24，清洗注浆泵及送浆管40，然后将施工装置100移至下一工位，直至第一圈所有桩位施工完毕；钻柱24在1米～1.5米内上下反复移动，上下反复移动1分钟～2分钟后，送浆管40在每分钟300转～350转的转速下反复上下移动5分钟～10分钟，使得水泥浆搅拌更加均匀，使得成型的竖直高压旋喷桩81更加密实，第一圈竖直高压旋喷桩81位于护坡桩70外围，桩间搭接不小于0.5米；

在第一圈的竖直高压旋喷桩81外确定基坑侧壁止水帷幕80的第二圈的施工控制点，将施工装置100的钻机20旋转一定角度，在桩位倾斜钻进成孔，钻孔完成后，送浆管40与泥浆泵接通，钻柱24旋转喷射水泥浆的同时，钻柱24在1米～1.5米内上下反复移动，上下反复移动1分钟～2分钟后，送浆管40在每分钟300转～350转的转速下反复上下移动5分钟～10分钟后，再旋喷提升，钻柱24的旋转和提升连续进行，旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，形成第二圈的倾斜高压旋喷桩82，提升钻柱24，清洗注浆泵及送浆管40，然后将施工装置100移至下一工位，直至第二圈所有桩位施工完毕，钻柱24在1米～1.5米内上下反复移动，上下反复移动1分钟～2分钟后，送浆管40在每分钟300转～350转的转速下反复上下移动5分钟～10分钟，使得水泥浆搅拌更加均匀，使得成型的倾斜高压旋喷桩82更加密实，第二圈倾斜高压旋喷桩82位于第一圈竖直高压旋喷桩81外围，如图9所示，倾斜高压旋喷桩82相对水平面具有一定的夹角，使得整个止水帷幕结构稳定，防止漏水。

(3)旋喷桩封底施工：

确定基坑底部旋喷桩封底的施工控制点，用施工装置100或常规钻机在设定的桩位钻进成孔，钻孔完成后，送浆管40与泥浆泵接通，在原位置旋喷1分钟～1.5分钟，由下向上旋喷，钻柱24的旋转和提升连续进行，将旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及送浆管40，然后将施工装置100移至下一工位，直至所有桩位施工完成；

(4)抗浮锚杆施工：

旋喷桩封底施工后，确定基坑底面抗浮锚杆的施工控制点，用施工装置100或常规钻机进行施工，进行抗浮锚杆施工，施工过程中首先将钻柱24或钻杆引孔至设计深度后，注入注浆材料，注浆管的出浆口插入距孔底400mm，自下而上进行连续压力注浆，注浆过程中出浆口随浆面的升高而提升，且始终在距浆面以下400mm处，确保从孔内排水、排气，注浆完成后，更换钻头30，牵引锚杆钢筋杆体达到锚杆设计标高，提升钻柱24或钻杆，直至所有抗浮锚杆施工完成，基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工与旋喷桩封底相连接，抗浮锚杆与旋喷桩封底相连接；

(5)基坑开挖施工：

在基坑侧支撑、旋喷封底和抗浮锚杆达到设计强度后，分层开挖基坑土体，在护坡桩侧0.5米和旋喷桩封底上表面0.5米时，停止机械清土方，由人工清除土方，挖至坑底，完成基坑施工。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。