专利名称：防水桩挡墙的成型方法及其使用的螺旋钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土桩的成型方法及其使用的螺旋钻机，特别是一种防水桩挡墙的成型方法及其使用的螺旋钻机。
背景技术：
在建造楼房时，需挖掘基坑，在挖掘基坑前有的因场地限制，不能放坡开挖，需先制作挡土墙，在本申请人的专利ZL93120168.3，名称为“超流态混凝土及其灌注成桩方法和该方法所用的钻机”中，公开了一种混凝土桩的成桩方法，其工艺过程是，用螺旋钻机钻孔至预定深度后，边提升钻杆边注入水泥浆、压入超流态混凝土，直至略高于没有塌孔危险的位置，提出钻机钻杆，放入钢筋笼。这样制作的挡土墙，如果在地下水位较高的地质条件下，必须先在基坑四周打井，以降低基坑内的地下水位，而有的施工场地很狭窄，无法打降水井，或拟建场地四周建筑物不允许降水，以免引起地面下沉，必须设计防水挡土墙。常用的防水挡土墙有地下连续墙、搅拌桩防水挡土墙、旋喷桩防水挡土墙，而这些挡墙若照上述工艺制作，在钻机钻孔后，提钻时，分别灌水泥浆和混凝土，这样工序较多，施工速度慢，造价高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水桩挡墙的成型方法及其使用的螺旋钻具，采用本发明，在土建挡土桩施工中，不必降水，造价低，施工速度快，布桩灵活，误差小，位置准确。
为实现上述目的，本发明防水桩挡墙的成型方法，其包括以下步骤(1)用螺旋钻机钻孔，钻到设计的旋喷深度时，开动泥浆泵，调整水泥浆喷嘴的喷射压力和螺旋钻机钻杆的钻进速度，使水泥浆喷嘴旋喷水泥浆，形成扩孔护壁；(2)待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻杆停止转动，此时一边提升钻杆，一边压灌混凝土，混凝土压灌到设计高度时，形成混凝土桩；(3)根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水桩挡墙。
本发明防水桩挡墙的成型方法，其中，在步骤(2)中，在钻杆停止转动时，调整喷嘴的方向、钻具的旋转速度和喷嘴的喷射压力，然后在提升钻具压灌混凝土的同时，定喷水泥浆，定喷到设计深度后，定喷停止，混凝土压灌到设计高度，形成混凝土桩。
本发明防水桩挡墙的成型方法，其中，水泥浆喷嘴的喷射压力为0.1～40MPa。
本发明防水桩挡墙的成型方法，其中，在灌注混凝土完毕，移开钻具后，将钢筋笼插入钻孔内的混凝土中至钻孔底部，形成钢筋混凝土桩。
本发明防水桩挡墙的另一种成型方法，其包括以下步骤(1)用螺旋钻机钻孔；(2)待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻具停止转动，调整喷嘴的方向、钻具的提升速度和喷嘴压力，此时一边提升钻具，一边压灌混凝土，同时定喷水泥浆，定喷到设计高度后，定喷停止，混凝土压灌到设计高度时，移开钻具，将钢筋笼插入桩孔内的混凝土中至钻孔底部，形成钢筋混凝土桩；(3)根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水桩挡墙。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，包括底盘，设置在底盘上的钻塔以及通过钻塔上的升降系统安装在钻塔上的钻具，所述钻具设有带螺旋刀片的空心钻杆，其顶端经注浆器与动力头相连通，动力头与混凝土供料管的一端可相对转动地相互连通，其下端设有钻头，在所述空心钻杆的下端出口设有阀板，其中，在所述钻具底部的螺旋刀片的非受力面下设有水泥浆喷嘴，在所述空心钻杆内沿其轴向设有内注浆管，内注浆管的上端与所述注浆器内设有的径向的导浆孔相连通，导浆孔的外侧与用于供给水泥浆的外部供浆管相连通，所述内注浆管的下端与水泥浆喷嘴相连通。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中，所述水泥浆喷嘴设置在所述钻具底部的螺旋刀片的非受力面下的外边缘，喷嘴方向与空心钻杆的轴线相垂直，所述喷嘴为一个或多个。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中，所述喷嘴为两个，并对称分布在所述空心钻杆轴线的两侧。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中，在空心钻杆的上部安装有指向喷嘴方向的调节装置。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中，所述阀板开口向下，阀板的一侧与空心钻杆的管壁铰接，阀板的另一侧与钻头以磁铁锁定装置相接。
本发明防水桩挡墙的成型方法及其使用的螺旋钻机，由于在下钻的同时进行旋喷水泥浆，使钻孔的孔壁形成扩孔护壁，在提钻的同时一边灌注混凝土，一边定喷水泥浆，形成带板墙的混凝土桩，这样，在地下水位较高的地形条件下，可以不必先行降水，降低造价，加快施工速度，而且布桩灵活，误差小。
图1为本发明的施工流程示意图；
图2a～2d为本发明防水桩挡墙的成型过程示意图；图3a～3d为图2a～2d的横截面图；图4为本发明的螺旋钻机的示意图；图5a为本发明螺旋钻机的钻具的示意图；图5b为设置在螺旋刀片上的水泥浆喷嘴的局部放大图；图6为钻具下端的钻头和阀板的放大示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例详述本发明。
图1所示为本发明的施工流程图，螺旋钻机1外与混凝土泵2和泥浆泵5相连接，混凝土泵2和泥浆泵5分别与混凝土搅拌机3和水泥浆搅拌机4相连接。
图2a～2d及图3a～3d为本发明防水桩挡墙的成型过程示意图，图2a、3a表示了钻具在向下钻孔，同时旋喷水泥浆，形成了扩孔护壁；图2b、3b表示了钻具钻孔达到了设计深度时，一边提钻，一边压灌混凝土，同时定喷水泥浆，形成带板墙的混凝土桩；图2c、3c表示将钢筋笼下钻孔内的混凝土中并到孔底，形成带板墙的钢筋混凝土桩；图2d、3d表示了多个带板墙的钢筋混凝土桩组成的桩挡墙。
如图2a～2d及图3a～3d所示，本发明是这样实现的(1)用螺旋钻机钻孔，钻到设计的旋喷深度时，开动水泥浆泵，调整水泥浆喷嘴的喷射压力和螺旋钻机钻杆的钻进速度，将水泥浆搅拌器内的水泥浆通过外部供浆管、注浆器和内注浆管送到水泥浆喷嘴，使水泥浆喷嘴以0.1～40Mpa的喷射压力旋喷水泥浆，以形成水泥浆扩孔护壁；(2)待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻具停止转动，调整喷嘴的方向、钻具的提升速度和喷嘴压力，然后一边提升钻具，一边开动混凝土泵，将混凝土搅拌机内的混凝土通过砼送料管送入螺旋钻机的空心钻杆，由于重力作用将阀板打开后压灌混凝土，同时开动水泥浆泵定喷水泥浆，定喷到设计深度后，定喷停止，混凝土压灌到设计高度时，移开钻具，形成混凝土桩；(3)根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水桩挡墙。在步骤(2)之后，根据实际需要，将钢筋笼插入到装满混凝土的钻孔底部，形成钢筋混凝土桩挡墙。
采用这种方法，在螺旋钻机钻孔的过程中同时旋喷水泥浆，对钻孔进行扩孔、护壁，防止塌孔，同时，旋喷出来的多余的水泥浆顺孔壁上升到地面，由螺旋刀片及刀片上的土对孔壁与刀片之间的水泥浆进行挤压成水泥浆护壁的硬壳，使孔内的混凝土中的水泥浆不会被土吸收、渗透，无论在任何地质条件下，孔内的混凝土都保持着原来的物理性能，保证钢筋笼能够顺利地插入钻孔底部。当钻机钻孔到一定深度时，提钻的同时压灌混凝土并定喷水泥浆，形成带板墙的混凝土桩，两桩之间经过旋喷和定喷使板墙更加密实，防止水的渗透。
在上述实施例中，所使用的混凝土可采用本申请人的专利，专利号为ZL93120168.3，名称为“超流态混凝土及其灌注成桩方法和该方法所用的钻机”中的超流态混凝土，此种超流态混凝土流动性好，能自行流平，自动密实，抗分散性好，强度高，石子能在其中悬浮。
上述实施例为最佳的实施例，在实际的施工过程中，也可只在下钻的时候旋喷水泥浆，而提钻的时候不进行定喷，形成桩挡墙；或者，在下钻的时候不旋喷水泥浆，而提钻的时候进行定喷，形成桩挡墙，这些方法均在本发明所保护的范围之内。
上述防水桩挡墙的成型方法，用于制作基坑的护坡桩，也可用于制作基础桩。
图4所示为螺旋钻机示意图，螺旋钻机包括底盘6，设置在底盘6上的钻塔11以及通过钻塔11上的升降系统12安装在钻塔11上的钻具7，钻具7如图5a所示，其设有带螺旋刀片8的空心钻杆13，其顶端经注浆器20与动力头14相连通，动力头14与混凝土供料管10的一端可相对转动地相互连通，混凝土供料管10的另一端与混凝土泵2相连接，电动机19通过图中未示出的减速机驱动动力头14转动，从而使钻具7转动进行钻孔作业；空心钻杆13的下端设有钻头9，在所述空心钻杆13的下端出口设有阀板15，在所述钻具7底部的螺旋刀片8的非受力面下设有水泥浆喷嘴16，在所述空心钻杆13内沿其轴向设有内注浆管17，其上端与所述注浆器20内设有的径向的导浆孔21相连通，导浆孔21的外侧与用于供给水泥浆的外部供浆管18通过注浆器20相连，外部注浆管18的另一端与水泥浆泵5相连接，所述内注浆管17的下端与水泥浆喷嘴16相连，水泥浆喷嘴如图5b所示，它在所述钻具7底部的螺旋刀片8的非受力面下的外边缘，喷嘴16方向与空心钻杆13的轴线相垂直，所述喷嘴16最好为两个，并对称分布在所述空心钻杆13轴线的两侧，将喷嘴这样设置，喷射水泥浆时直接冲击、挤压螺旋刀片以外的土层，射出的水泥浆直接与螺旋刀片以外的土层混合，形成较硬的混凝土硬壳，对沙性土层的强度为80～220kg/cm2，对粘性土层的强度为40～120kg/cm2，喷嘴喷射的水泥浆对中砂以上的土层还有渗透作用；在空心钻杆的上部安装有调节喷嘴方向的调节装置，图中未示出，此调节装置可安装一个方向杆，或者画出标识等等可指向喷嘴的方向即可；图6所示，所述阀板15开口向下，阀板15的一侧与空心钻杆13的管壁铰接，阀板15的另一侧与钻头9以磁铁锁定装置22相接，这种阀板在钻具下钻的过程中，由于泥土的挤压而关闭很严，在提钻的过程中，由于混凝土的重力作用将阀板冲开，使混凝土压灌至钻孔中。
权利要求
1.一种防水桩挡墙的成型方法，其包括以下步骤(1)用螺旋钻机钻孔，钻到设计的旋喷深度时，开动泥浆泵，调整水泥浆喷嘴的喷射压力和螺旋钻机钻杆的钻进速度，使水泥浆喷嘴旋喷水泥浆，形成扩孔护壁；(2)待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻杆停止转动，此时一边提升钻杆，一边压灌混凝土，混凝土压灌到设计高度时，形成混凝土桩；(3)根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水桩挡墙。
2.如权利要求1所述的防水桩挡墙的成型方法，其特征是在步骤(2)中，在钻杆停止转动时，调整喷嘴的方向、钻具的旋转速度和喷嘴的喷射压方，然后在提升钻具压灌混凝土的同时，定喷水泥浆，定喷到设计深度后，定喷停止，混凝土压灌到设计高度，形成混凝土桩。
3.如权利要求1所述的防水桩挡墙的成型方法，其特征是水泥浆喷嘴的喷射压力为0.1～40MPa。
4.如权利要求1、2或3所述的防水桩挡墙的成型方法，其特征是在灌注混凝土完毕，移开钻具后，将钢筋笼插入钻孔内的混凝土中至钻孔底部，形成钢筋混凝土桩。
5.一种防水桩挡墙的成型方法，其包括以下步骤(1)用螺旋钻机钻孔；(2)待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻具停止转动，调整喷嘴的方向、钻具的提升速度和喷嘴压力，此时一边提升钻具，一边压灌混凝土，同时定喷水泥浆，定喷到设计高度后，定喷停止，混凝土压灌到设计高度时，移开钻具，将钢筋笼插入桩孔内的混凝土中至钻孔底部，形成钢筋混凝土桩；(3)根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水桩挡墙。
6.一种用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，包括底盘，设置在底盘上的钻塔以及通过钻塔上的升降系统安装在钻塔上的钻具，所述钻具设有带螺旋刀片的空心钻杆，其顶端经注浆器与动力头相连通，动力头与混凝土供料管的一端可相对转动地相互连通，其下端设有钻头，在所述空心钻杆的下端出口设有阀板，其特征是在所述钻具底部的螺旋刀片的非受力面下设有水泥浆喷嘴，在所述空心钻杆内沿其轴向设有内注浆管，内注浆管的上端与所述注浆器内设有的径向的导浆孔相连通，导浆孔的外侧与用于供给水泥浆的外部供浆管相连通，所述内注浆管的下端与水泥浆喷嘴相连通。
7.如权利要求6所述的用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其特征是所述水泥浆喷嘴设置在所述钻具底部的螺旋刀片的非受力面下的外边缘，喷嘴方向与空心钻杆的轴线相垂直，所述喷嘴为一个或多个。
8.如权利要求7所述的用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其特征是所述喷嘴为两个，并对称分布在所述空心钻杆轴线的两侧。
9.如权利要求8所述的用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其特征是在空心钻杆的上部安装有指向喷嘴方向的调节装置。
10.如权利要求6～9所述的任意一项用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其特征是所述阀板开口向下，阀板的一侧与空心钻杆的管壁铰接，阀板的另一侧与钻头以磁铁锁定装置相接。
全文摘要
一种防水桩挡墙的成型方法及其使用的螺旋钻机，此方法包括以下步骤(1)用螺旋钻机钻孔，钻到设计的旋喷深度时，开动泥浆泵，调整水泥浆喷嘴的喷射压力、钻具的钻进速度，旋喷水泥浆，以形成水泥浆扩孔护壁；(2)待钻孔达到设计的钻孔深度时，使钻具停止转动，调整喷嘴的方向、喷嘴的定喷压力和钻杆的提升速度，此时一边提升钻具，一边压灌混凝土，同时定喷水泥浆，定喷到设计高度后，定喷停止，混凝土压灌到设计高度时，移开钻具，下钢筋笼，形成钢筋混凝土桩。(3)根据设计的需要按上述步骤依次成桩，形成防水桩挡墙。采用本发明，在土建挡土桩施工中，不必先行降水，造价低，施工速度快，布桩灵活，误差小，位置准确。
文档编号E02D15/00GK1504613SQ0215375
公开日2004年6月16日 申请日期2002年12月4日 优先权日2002年12月4日
发明者何庆林 申请人:何庆林