挖喷压灌桩及其施工方法和专用钻机与流程

本发明涉及一种挖喷压灌桩，具体涉及一种桩身带有双锥台扩径体或翼板的挖喷压灌桩、及其施工方法和专用钻机。

背景技术：

目前广泛采用的长螺旋钻孔压灌桩，施工速度快、质量好。本人发明了专利号为zl201810087422.5、名称为“喷扩挤压组合桩及其施工方法和该方法使用的螺旋喷扩挤压钻机”的中国专利，该桩的桩体由桩身、双锥台扩径体和桩端组成，桩身上设有双锥台形扩径体和与桩体轴线垂直的翼板，双锥台扩径体位于桩身竖向所在具有较高变形模量和抗剪强度的土层位置，虽然与长螺旋钻孔压灌压灌桩对比在同等地质条件下提高单桩承载力1～3倍，但是当前“喷扩挤压组合桩及其施工方法和该方法使用的螺旋喷扩挤压钻机”在较硬土层施工时，双锥台扩径体桩身扩出尺寸在粘土层一般10～25cm，在砂土、粉土层一般10～30cm，翼板扩出宽度与厚度为3×10cm，存在双锥台扩径体和翼板扩出的尺寸较小的问题。

“喷扩挤压组合桩及其施工方法和该方法使用的螺旋喷扩挤压钻机”的施工方法中，桩身上的双锥台扩径体和翼板都采用高压旋、定喷水泥浆工艺施工，由于地层软硬变化较大(尤其是双锥台扩径体选择较硬土层)，旋喷和定喷的双锥台扩径体直径和翼板的厚度变化较大(硬土层双锥台扩径体直径小，翼板厚度低)，尤其是双锥台扩径体和翼板的承载力占整个单桩的承载力的60％以上，双锥台扩径体直径大小和翼板的高低，影响单桩承载力高低变化较大。

因此，为解决上述问题，急需对现有的喷扩挤压组合桩、施工方法及其专用钻机作改进。

技术实现要素：

本发明要解决的一个技术问题是提供一种挖喷压灌桩。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种挖喷压灌桩的施工方法。

本发明要解决的又一个技术问题是提供一种挖喷压灌桩专用钻机。

本发明挖喷压灌桩，其桩体包括桩身、双锥台扩径体和桩端，桩体内设置有钢筋笼，位于双锥台扩径体上方的桩身外设置有与桩体轴线垂直的翼板，所述翼板的宽度为8～15cm，厚度为15～30cm，所述双锥台扩径体的双锥台的桩身外扩厚度尺寸20～50cm。

本发明挖喷压灌桩的施工方法，包括以下步骤：

(1)首先用挖喷压灌桩专用钻机钻孔到设计深度，提升钻杆时在喷嘴上部均匀布置3～4个方向的刮土刀自动伸出；

(2)调整喷嘴压力和提升速度，在提升钻杆同时旋喷水泥浆，刮土刀片分层刮松挖扩被水泥浆中水份软化的扩径体桩身周围的土层，钻杆下端部同时压灌混凝土；

(3)钻杆喷嘴提升到勾松的土层位置时，水泥浆高压射流冲击、切割、冲塌加深松散土层的深度，破碎、搅拌水泥土，经过多层喷嘴复喷挤密被刮刀挖扩的扩径体腔体，加大扩径体直径，形成大直径双锥台扩径体，同时压灌的混凝土压入双锥台扩径体，形成混凝土双锥台扩径体，一直提升到双锥台扩径体顶部，钻杆停止旋转；

(4)调整钻杆提升速度，由旋喷改为定喷，在喷嘴上部均匀布置3～4个方向的刮土刀在桩孔翼板位置上刮成10～20cm深的翼板沟槽，经过高压水泥浆喷嘴射流的冲击、切割、冲坍翼板沟槽侧壁，破碎、搅拌成水泥土，成为较宽较深翼板沟槽，压灌的混凝土压入翼板沟槽内，形成混凝土翼板，增加桩体承压面积和桩周摩擦面积，一直提升到桩顶设计标高，停止提升，成为素混凝土桩；

(5)在桩孔内混凝土中插入钢筋笼，固定到设计位置，成为挖喷压灌桩。

本发明挖喷压灌桩的施工方法，其中，在提升钻杆同时旋、定喷的水泥浆顺着粗细钻杆的提升空隙上升到粗钻杆桩孔周围，水泥浆中的水份渗透到土层中软化土体，易被刮土刀分层刮松或高压喷射水泥浆扩径。

本发明挖喷压灌桩专用钻机，包括螺旋空心钻杆，螺旋空心钻杆的芯管外壁或内壁一侧由上至下安装有高压注浆管，螺旋空心钻杆包括上段钻杆和下段钻杆，其中上段钻杆螺旋叶片的直径d大于下段钻杆螺旋叶片的直径d1，d＝d1+2×(5～15cm)，上段钻杆螺旋叶片的底部均匀分布有3～4个刮土刀片，每个刮土刀片的下方向下移一个叶片的位置、在下段螺旋钻杆叶片的上端叶片下面布置有一组与高压注浆管连通的高压水泥浆喷嘴，每组高压水泥浆喷嘴包括2～3个喷嘴，喷嘴直径为2～3mm，喷嘴口距叶片外边缘0.5cm，每组高压水泥浆喷嘴与其上面刮土刀在竖直方向上位置相对应。

本发明挖喷压灌桩专用钻机，其中，在刮土刀端部设有2～3个勾齿。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

本发明挖喷压灌桩，加大了双锥台扩径体的双锥台的直径，并加大了桩身上翼板的宽度与厚度，不存在双锥台扩径体和翼板扩出尺寸较小的问题，采用专用钻机可把桩孔表面扩径体和翼板位置的桩身周围土层用刮刀刮成深10～20cm扩径体腔体和深10～20cm，宽5～10cm的翼板沟槽，旋、定喷的水泥浆顺着粗、细钻杆提升的空隙上升到扩径体和翼板位置土层或上升填充在刮土刀刮松挖扩扩径体腔体或翼板沟槽内土层中，水泥浆中的50％以上的水份渗透到没有松动的土层中，软化土体，再经过高压水泥浆在软化土层射流冲击、切割、冲坍扩径体腔体或翼板沟槽孔壁，加厚、加深扩径体或翼板沟槽面积，尤其是在桩身软硬不同土层，都能制作成较深较宽的扩径体或翼板，扩径体腔体或翼板沟槽内能压进混凝土与桩身连在一起，桩身和翼板、双锥台扩径体混凝土连在一起，混凝土与周围水泥土、挤密的土层粘在一起，单桩沉降变形小，提高单桩承载力1倍以上。

下面结合附图对本发明的挖喷压灌桩及其施工方法和专用钻机作进一步说明。

附图说明

图1为本发明挖喷压灌桩的示意图；

图2为沿图1中a-a的示意图；

图3为沿图1中b-b的示意图；

图4为沿图1中c-c的示意图；

图5为本发明挖喷压灌桩的施工方法的示意图；

图6为本发明挖喷压灌桩专用钻机的结构示意图；

图7为图6中刮土刀片的分布示意图；

图8为图6中喷嘴的分布示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明挖喷压灌桩，其桩体1包括桩身101、双锥台扩径体102和桩端103，桩体1内设置有钢筋笼，位于双锥台扩径体102上方的桩身101外设置有与桩体1轴线垂直的翼板104，翼板104的宽度为8～15cm，厚度为15～30cm，双锥台扩径体的双锥台的桩身外扩厚度20～50cm。

如图5所示，本发明挖喷压灌桩的施工方法，包括以下步骤：

(1)首先用挖喷压灌桩专用钻机钻孔到设计深度，提升钻杆时刮土刀片9自动伸出；

(2)调整喷嘴10压力和提升速度，在提升钻杆同时旋喷水泥浆，位于上段钻杆7上的刮土刀片9刮松挖扩被水泥浆中水份软化的扩径体桩身周围的土层，钻杆下端部出料口活门13打开，同时压灌混凝土；

(3)钻杆喷嘴10提升到勾松和被水泥浆软化的土层位置时，水泥浆高压射流冲击、冲塌、切割、加深松散和被水泥浆软化的土层的深度，经过多层喷嘴复喷形成扩径体腔体，腔体内含水泥土，同时压灌的混凝土3压入双锥台扩径体腔体，一直提升到双锥台扩径体顶部，钻杆停止旋转，形成双锥台扩径体102；

(4)调整钻杆提升速度，由旋喷改为定喷，在喷嘴10上部均匀布置的3～4个刮土刀片9在桩孔翼板104位置上刮成10～20cm深的沟槽，经过高压水泥浆喷嘴射流的冲击、切割、冲坍沟槽侧壁，破碎搅拌成水泥土5，成为较宽较深沟槽2，压灌的混凝土3压入沟槽内，增加桩体承压面积和桩周摩擦面积，一直提升到桩顶设计标高，停止提升，成为素混凝土桩；

(5)在桩孔4内混凝土中插入钢筋笼，固定到设计位置，成为喷扩沟槽压灌桩。

本发明挖喷压灌桩的施工方法中，在提升钻杆同时旋喷的水泥浆顺着粗细钻杆的提升空隙上升到粗钻杆桩孔周围，水泥浆中的水份渗透到土层中软化土体，易被刮土刀分层刮松挖扩或被高压喷射水泥浆扩径。

如图6-8所示，本发明挖喷压灌桩专用钻机，包括螺旋空心钻杆，螺旋空心钻杆的芯管外壁或内壁一侧由上至下安装有高压注浆管12，螺旋空心钻杆包括上段钻杆7和下段钻杆11，其中上段钻杆螺旋叶片8的直径d大于下段钻杆螺旋叶片14的直径d1，d＝d1+2×(5～15cm)，上段钻杆螺旋叶片8的底部均匀分布有3～4个刮土刀片9，每个刮土刀片9下方向下移一个叶片的位置、在下段螺旋钻杆叶片14的上端叶片下面布置有一组与高压注浆管12连通的高压水泥浆喷嘴，每组高压水泥浆喷嘴包括2～3个喷嘴10，喷嘴10直径为2～3mm，喷嘴口距叶片外边缘0.5cm，每组高压水泥浆喷嘴10与其上面刮土刀片9在竖直方向上位置相对应。在刮土刀片9端部设有2～3个勾齿，设置刮土刀片以后，加大锥台底面积和翼板面积一倍以上。如图6所示，下段钻杆11底端铰接有出料口活门13，可靠混凝土重力打开。

本发明挖喷压灌桩专用钻机，只在每组高压水泥浆喷嘴上方增加一个刮土刀片，刮土刀片的伸出长度为10～20cm，伸出宽度为5cm以上，在刮刀端部设有刮刀齿，这样就可以不分软硬土刮成深10～20cm扩径体腔体和深10～20cm，宽5～10cm的翼板沟槽，施工过程中悬、定喷上升的水泥浆中水份渗透到没刮松的土层中，软化土体，增加旋喷、复喷和定喷的深度，且桩身和翼板、双锥台扩径体混凝土连在一起，混凝土与周围水泥土、挤密的土层粘在一起，单桩沉降变形小，提高单桩承载力1倍以上。

本发明采用上述施工方法和上述专用钻机施工挖喷压灌桩，其中，专用钻机在钻杆喷嘴上部一个叶片的距离设有刮刀，施工时，在提升钻杆旋转过程中刮刀把扩径位置桩身周围土层刮松挖扩同样深度(不分软土层和硬土层)10～20cm厚，经过高压水泥浆射流冲击、搅拌、破碎和旋喷、复喷、扩径，再经过压灌混凝土挤压，形成与桩身连在一起的大直径混凝土双锥台扩径体；提升到锥台顶端时，喷嘴由旋喷改为定喷，刮刀把桩孔表面翼板位置刮松挖扩同样深度(不分软土层和硬土层)10～20cm、宽度5～10cm以上。再经过高压水泥浆射流的冲击，切割、冲坍沟槽土层，加厚加深沟槽面积，翼板内压入混凝土，成为与桩身连成整体混凝土桩。本发明刮刀在软硬不同土层施工，能刮同样深度沟槽、克服旋喷、定喷施工的不足。尤其在竖向翼板施工中在不同土层刮成同样深度和厚度沟槽，能压入混凝土与桩身连在一起保证工程质量。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。