专利名称：钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置及成桩方法
技术领域：
本发明涉及一种用于桩基础工程的施工装置和施工方法。
在软弱地基、地质条件复杂、施工难度大的地域(如地下水位较高，流塑土、淤泥、流砂和卵石层等)用现有的施工方法及施工设备存在难以成孔、成桩的问题。即使成桩，单桩的承载力又较低，而且还存在不便施工、污染环境、施工速度慢等缺点。ZL86100706公告了一种“钻孔压浆成桩法”，此种方法的缺点是无砂混凝土、级配不合理、没有细骨料、混凝土强度低、桩体强度差。ZL93120168.3公告了一种“超流态混凝土及其灌注方法和该方法所用的钻机”，此方法虽然将无沙混凝土改为有砂混凝土，但在相同的桩径、桩长、桩积和同一地质条件下，其承载力较低。本发明的成桩方法在施工中需用两台设备(一台钻孔机，一台震拔机)，因此存在作业时间长、劳动效率低、设备利用率低的缺点。
本发明的目的是研制一种钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置及成桩方法，它的成桩方法解决了在软弱地基、地质条件复杂、施工难度大的地域，用一般工艺难以成孔、成桩的问题。用该方法成的桩应具有单桩的承载力高、不污染环境、桩体强度高等特点。该装置具有施工方便、施工速度快、劳动效率高、设备利用率高的优点。
本发明的方法是首先用钻机钻孔，当钻至设计标高后上提钻具，在提钻的同时把事先准备好的混凝土用混凝土泵通过钻头及钻头上的出料口把混凝土泵灌到桩孔内，然后插入钢筋笼，钢筋笼插入完毕后，在桩孔的中部插入一根注浆管到桩孔的底部，待桩孔内的混凝土初凝完成后，开始通过注浆管往桩孔底部注入水泥浆。
本发明的装置包含有立柱1、钻孔装置2、震拔装置3、卷扬机6、起重机4，立柱1安装在起重机的吊杆4-1和平衡支承杆4-2上，在立柱1的顶部设有额头1-1、额头1-2和一个滑轮架1-3，在额头1-1和额头1-2的前端各设有一个滑轮组5-1，在滑轮架1-3上设有两个滑轮5-2，在额头1-1下方的立柱1上设有钻机导轨1-4，在钻机导轨1-4上安装有钻孔装置2，在额头1-2下方的立柱1上设有震拔机导轨1-5，在震拔机导轨1-5上安装有震拔装置3，钢丝绳7-1和钢丝绳7-2经滑轮5-1和滑轮5-2将钻孔装置2和震拔装置3分别与卷扬机6-1和卷扬机6-2相连接。作业时可用钻孔装置2的钻头进行钻孔。钻孔后上提钻具的同时用混凝土泵通过钻头及钻头两侧的出料口送入混凝土。以上作业完成后转动起重机的转向机构4-3，将震拔装置3转至桩孔上方。在插完钢筋笼后，用震拔装置3将注浆管送入桩孔中。
本发明的成桩方法中由于采用注浆管向桩孔的底部注浆，所以不仅解决了在软弱地基、地质条件复杂、施工难度大的地域用一般工艺难以成孔、成桩的问题，而且具有单桩的承载力高、桩体强度高、不污染环境等优点；用以上方法施工可提高桩体承载力1.5-2倍。本发明的装置将钻孔装置2和震拔装置3安装在同一立柱1上，并分别由卷扬机6-1和卷扬机6-2带动，所以它具有施工方便、施工速度快、劳动效率高、设备利用率高等优点。
图1是本发明成桩方法的工艺流程图，图2是实施例一中用人工插入的注管10的结构示意图，图3是实施例二的结构示意图，图4是实施例二中立柱1的俯视图，图5是图4的A-A剖视图，图6是图5的B-B剖视图，图7是图3的右视放大图，图8是长螺旋转头2-1的结构示意图，图9是实施例三中震拔管3-1的结构示意图，图10是图9的仰视图，图11是实施例三中震拔管3-1下端棱锥体3-3的钢板3-2张开后的结构示意图。
实施例一本实施例的成桩方法是首先用螺旋钻机钻孔，钻至设计标高后，把事先准备好的混凝土通过混凝土泵、泵管与钻头2-1的顶端相连接。上提钻具的同时向钻头2-1的内孔中泵入混凝土，混凝土泵灌进入到桩孔内。泵灌入的混凝土的坍落度在18-25cm之间。泵灌混凝土后，用人工或用震拔机插入钢筋笼12，然后用人工或用震拔机在桩孔的中心插入一根注浆管10到桩孔的底部。用人工插入的注浆管10的下端设有锥头10-1，锥头10-1上方套有铁笼10-2，在铁笼10-2内的注浆管10的管壁上开有出浆孔10-3，在插入注浆管10之前，向铁笼10-2内装入石块，并用纸团把出浆孔10-3堵住。这样可防止出浆孔10-3堵塞，注浆时，出浆孔10-3的纸团会被冲开，用震拔机插入注浆管10的方法是把震拔管插入到桩孔内的混凝土中，直至孔底以下，从震拔机头上部放入一根注浆管10，同时放入碎石，然后开动震拔机，提出震拔管，把注浆管留在桩孔内，注浆管头部埋在石子中约0.8-1.2m左右。约过2-3小时以后桩孔内的混凝土初凝完毕以后混凝土的强度达到30％-100％，在此期间开始通过注浆管往桩孔的底部注入水泥浆，向桩底注入的水泥浆的水灰比为水∶水泥=(0.6-0.8)∶1。
实施例二本实施例的装置由立柱1、钻孔装置2、震拔装置3、卷扬机6-1、卷扬机6-2、起重机4组成。立柱1垂直安装在起重机的吊杆4-1和平衡支承杆4-2上。在立柱1的顶部设有额头1-1、额头1-2和一个滑轮架1-3，在额头1-1和额头1-2的前端各设有一个滑轮组5-1，在滑轮架1-3上设有两个滑轮5-2。在额头1-1下方的立柱1上设有一对钻机导轨1-4，在钻机导轨1-4上安装有钻孔装置2。在额头1-2下方的立柱1上设有一对震拔机导轨1-5，在震拔机导轨1-5上安装有震拔装置3。滑轮架1-3与额头1-1和额头1-2之间各没有一个水平的导向滑轮5-3。钢丝绳7-1经额头1-1上的滑轮5-1、导向滑轮5-3和滑轮5-2连接在钻孔装置2和卷扬机6-1之间。钢丝绳7-2经额头1-2的滑轮5-1、导向滑轮5-3和滑轮5-2连接在震拔装置3与卷扬机6-2之间。在钻孔装置2上设有长螺旋钻头2-1，长螺旋钻头2-1的内部有出料孔2-2，长螺旋钻头2-1的下部两侧各开有一个出料口2-3，出料口2-3的外部设有合页状向上开合的档板2-4。在钻孔时，由于泥土的阻力，档板2-4是关闭的，这样可防止泥土进入钻头内。钻至设计标高后上提钻头，此时即可通过出料口向桩孔内泵灌混凝土，在混凝土的压力下档板2-4打开。震拔装置3包含有一震拔管3-1，作业时通过震拔管3-1将注浆管10送入桩孔中。
实施例三本实施例与实施例二不同的是震拔管3-1的下端由数块三角形的钢板3-2组成棱锥体3-3，每块钢板3-2的上边与震拔管3-1的下端管壁形成合页结构的连接。在工作时，先将棱锥体3-3的尖部用铁丝3-4固定，然后用震拔装置3将震拔管3-1下入到桩孔中的混凝土中，将注浆管10和石子放入震拔管3-1中后，用震拔装置3将震拔管3-1提出，此时由于震动和上提使铁丝3-4脱落，棱锥体3-3的钢板3-2张开，注浆管10和石子留在桩孔中。其它组成和连接关系与实施例二相同。
权利要求
1.钻孔泵灌混凝土孔底注浆的成桩方法，首先用钻机钻孔，当钻至设计标高后上提钻具，在提钻的同时把事先准备好的混凝土用混凝土泵通过钻头及钻头上的出料口把混凝土泵灌到桩孔内，然后插入钢筋笼，其特征在于钢筋笼插入完毕后，在桩孔的中部插入一根注浆管到桩孔的底部，待桩孔内的混凝土初凝完成后，开始通过注浆管往桩孔底部注入水泥浆。
2.根据权利要求1所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的成桩方法，其特征在于泵灌入的混凝土的坍落度在18-25cm之间。
3.根据权利要求1所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的成桩方法，其特征在于采用人工的方法插入注浆管(10)，用人工插入的注浆管(10)的下端设有锥头(10-1)，锥头(10-1)上方套有铁笼(10-2)，在铁笼(10-2)内的注浆管(10)的管壁上开有出浆孔(10-3)，在插入注浆管(10)之前向铁笼(10-2)内装入石块，并用纸团把出浆孔(10-3)堵住。
4.根据权利要求1所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的成桩方法，其特征在于用震拔机插入注浆管(10)的方法是把震拔管插入到桩孔内的混凝土中，直至孔底以下，从震拔机头上部放入一根注浆管(10)，同时放入碎石，然后开动震拔机，提出震拔管，把注浆管留在桩孔内，注浆管头部埋在石子中0.8-1.2m。
5.根据权利要求1所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的成桩方法，其特征在于向桩底注入的水泥浆的水灰比为水∶水泥=(0.6-0.8)∶1。
6.根据权利要求1所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的成桩方法，其特征在于初凝完毕以后混凝土的强度达到30％-100％，在此期间开始通过注浆管往桩孔的底部注入水泥浆。
7.钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置，它包含有立柱(1)、钻孔装置(2)、震拔装置(3)、卷扬机(6)、起重机(4)，立柱(1)安装在起重机的吊杆(4-1)和平衡支承杆(4-2)上，其特征在于在立柱(1)的顶部设有额头(1-1)、额头(1-2)和一个滑轮架(1-3)，在额头(1-1)和额头(1-2)的前端各设有一个滑轮组(5-1)，在滑轮架(1-3)上设有两个滑轮(5-2)，在额头(1-1)下方的立柱(1)上设有钻机导轨(1-4)，在钻机导轨(1-4)上安装有钻孔装置(2)，在额头(1-2)下方的立柱(1)上设有震拔机导轨(1-5)，在震拔机导轨(1-5)上安装有震拔装置(3)，钢丝绳(7-1)和钢丝绳(7-2)经滑轮(5-1)和滑轮(5-2)将钻孔装置(2)和震拔装置(3)分别与卷扬机(6-1)和卷扬机(6-2)相连接。
8.根据权利要求7所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置，其特征在于滑轮架(1-3)与额头(1-1)和额头(1-2)之间各没有一个水平的导向滑轮(5-3)，钢丝绳(7-1)经额头(1-1)上的滑轮(5-1)、导向滑轮(5-3)和滑轮(5-2)连接在钻孔装置(2)和卷扬机(6-1)之间，钢丝绳(7-2)经额头(1-2)的滑轮(5-1)、导向滑轮(5-3)和滑轮(5-2)连接在震拔装置(3)与卷扬机(6-2)之间。
9.根据权利要求7所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置，其特征在于在钻孔装置(2)上设有长螺旋钻头(2-1)，长螺旋钻头(2-1)的内部有出料孔(2-2)，长螺旋钻头(2-1)的下部两侧各开有一个出料口(2-3)，出料口(2-3)的外部设有合页状向上开合的档板(2-4)。
10.根据权利要求7所述的钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置，其特征在于震拔装置(3)包含有一震拔管(3-1)，震拔管(3-1)的下端由数块三角形的钢板(3-2)组成棱锥体(3-3)，每块钢板(3-2)的上边与震拔管(3-1)的下端管壁形成合页结构的连接。
全文摘要
钻孔泵灌混凝土孔底注浆的装置及成桩方法,其方法是:钻孔后在上提钻具的同时通过钻头上的出料口用混凝土泵把混凝土泵灌到桩孔内。在插入钢筋笼后桩孔中插入注浆管。待桩孔内的混凝土初凝后,向桩底注入水泥浆。其装置是:在立柱1上设有额头1－1、1－2以及钻机导轨1－4和震拔机导轨1－5。在两导轨上的钻孔装置2和震拔装置3分别由两条钢丝绳与两台卷扬机相连接。该方法和装置具有不污染环境、施工速度快、单桩承载力高等优点。
文档编号E02D5/34GK1318673SQ01114079
公开日2001年10月24日 申请日期2001年6月12日 优先权日2001年6月12日
发明者刘润郊 申请人:刘润郊