专利名称：桩排式地下防水墙的成型方法及其使用的螺旋钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下防水墙的成型方法及其使用的钻机，特别是一种桩排式地下防水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。其中地下连续墙造价高，有污染；搅拌桩防水挡土墙在砂石层、硬土层中以及深基坑施工中搅拌困难，施工速度慢，而且难以下钢筋；旋喷桩防水挡土墙在砂石层、硬土层中旋喷困难，质量较差，由于有大量的水泥浆派到地面上，不仅造成污染，增加了水泥消耗量，其旋喷施工速度也较慢，一般仅为200-250mm/分钟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种造价低，能耗少，无污染，施工速度快，能在各种地质条件下施工作业的桩排式地下防水墙的成型方法及其使用的螺旋钻机。
本发明桩排式地下防水墙的成型方法，包括以下步骤1)根据设计需要，在地面上确定每个挡墙桩位置，然后制作形成多个挡墙桩；2)待挡墙桩固化以后，根据二个挡墙桩之间的间距，用螺旋钻机分别在二个挡墙桩之间的地面上进行钻孔，所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距400mm以内；3)当每个钻孔钻到设计深度后，一边提升螺旋钻机的钻杆，一边开动泥浆泵，通过钻杆内的注浆管经位于钻杆下部的水泥浆喷嘴向钻孔内喷射制备好的水泥浆，形成一个与两边相邻挡墙桩相连的水泥土桩；4)按上述步骤依次在每个挡墙桩之间形成水泥土桩，形成桩排式地下防水墙。
本发明桩排式地下防水墙的成型方法，其中所述步骤1)中多个挡墙桩可用水泥土桩代替，所述步骤2)中多个挡墙桩可采用超流态砼压灌桩工艺或泥浆护壁成孔灌注桩工艺工艺制作，所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距200mm以内；所述步骤3)中向钻孔内喷射制备好的水泥浆的方式为定喷或旋喷或摆喷或复喷，定喷或旋喷或摆喷或复喷时钻杆的提升速度为100-1500mm/min以上，还包括向水泥土桩内插入或压入或振入钢筋网。
本发明桩排式地下防水墙的成型方法，其中所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距150mm以内；所述步骤3)中水泥浆喷嘴的喷射压力为0.1～40MPa。
本发明桩排式地下防水墙的成型方法，其中所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距100mm以内；所述步骤3)中水泥浆喷嘴的喷射压力为1～20MPa。
本发明桩排式地下防水墙的成型方法，其中所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距20-60mm；所述步骤3)中水泥浆喷嘴的喷射压力为5～15MPa，定喷或旋喷或摆喷或复喷时钻杆的提升速度为200-1000mm/min。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，包括钻塔以及安装在钻塔上的钻具，钻具包括带螺旋刀片的钻杆和动力头，所述钻杆的下部设有至少一个水泥浆喷嘴，水泥浆喷嘴设置在所述螺旋刀片边缘处，水泥浆喷嘴与位于钻杆内的注浆管的底端相连，注浆管的顶端与注浆器相连，注浆器安装在动力头的上方，所述注浆器与水泥浆供料管的出口端可相对转动地相连在一起，水泥浆供料管的进口端与泥浆泵相连。
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螺旋刀片边缘处的非受力面下方，其喷嘴口的位置距边缘处20-60mm，所述水泥浆喷嘴的数量为1-6个。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中所述螺旋刀片的边缘处沿水平方向朝外设有至少一个搅拌杆，所述钻杆的底端设有多个刀齿。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中所述钻杆的底端沿垂直方向设有锥形的刀片，刀片的底端设有多个所述刀齿，所述水泥浆喷嘴为2个，2个水泥浆喷嘴对称分布在所述钻杆轴线的两侧。
本发明用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其中所述搅拌杆的数量为2个，搅拌杆的下部设有所述刀齿。
本发明桩排式地下防水墙的成型方法及其使用的旋喷螺旋钻机，由于用螺旋钻机分别在二个挡墙桩之间的地面上进行钻孔，所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距400mm以内，而钻杆的下部设有至少一个水泥浆喷嘴，水泥浆喷嘴设置在螺旋刀片边缘处，并在提钻的同时向孔内喷射水泥浆，形成水泥土桩，故本发明桩排式地下防水墙的成型方法及其使用的旋喷螺旋钻机具有造价低，能耗少，无污染，施工速度快，能在各种地质条件下施工作业的特点。
下面结合附图及实施例详述本发明。
图1a～1d为本发明桩排式地下防水墙的的施工流程示意图；图2为本发明螺旋钻机的钻具的结构示意图的主视图；图3为图2的侧视图；图4为图2的A-A剖面图；图5为钻具下部的放大示意图；图6为水泥浆喷嘴的放大示意图。
具体实施例方式
如图1a～1d、所示，桩排式地下防水墙的成型方法，包括以下步骤1)根据设计需要，在地面上确定每个挡墙桩位置，然后采用超流态砼压灌桩工艺或泥浆护壁成孔灌注桩工艺制作形成多个挡墙桩；2)待挡墙桩固化以后，通常是等到固化后的抗压强度达到100kg/cm2以上，根据二个挡墙桩之间的间距，用螺旋钻机分别在二个挡墙桩之间的地面上进行钻孔，所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距400mm以内，由于钻孔的孔壁与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距400mm以内，很容易做到与二个相邻挡墙桩相连；3)当每个钻孔钻到设计深度后，一边提升螺旋钻机的钻杆2，一边开动泥浆泵，通过钻杆2内的注浆管6经位于钻杆2下部的水泥浆喷嘴5向钻孔内喷射制备好的水泥浆，向钻孔内喷射制备好的水泥浆的方式为定喷或旋喷或摆喷或复喷，定喷或旋喷或摆喷或复喷时钻杆的提升速度为100-1500mm/min，提升速度也可以为200-1000mm/min，形成一个与两边相邻挡墙桩相连的水泥土桩，然后再向水泥土桩内插入或压入或振入钢筋网；4)按上述步骤依次在每个挡墙桩之间形成水泥土桩，形成桩排式地下防水墙。
上述步骤1)中多个挡墙桩可用水泥土桩代替，步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距200mm以内或相距150mm以内或相距100mm以内或相距20-60mm；上述步骤3)中水泥浆喷嘴5的喷射压力可以是0.1～40MPa，由于钻孔的孔壁与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距较近，只需用较低的定喷或旋喷或摆喷或复喷压力就可以令水泥土桩与二个相邻挡墙桩相粘连。上述步骤3)中水泥浆喷嘴5的喷射压力也可以是1～20Mpa或5～15Mpa，其具体数值可根据地质情况和与二个相邻挡墙桩侧壁之间的距离确定。
图1a表示钻具在向下钻孔，同时旋喷水泥浆，形成了扩孔护壁；图1b表示钻具钻孔达到了设计深度时，一边提钻，一边喷射水泥浆，以形成连接二个相邻挡墙桩的水泥土桩；图1c表示连接二个相邻挡墙桩的水泥土桩已经形成；图1d表示向水泥土桩内插入或压入或振入钢筋网。
如图2、图3和图4所示，用于成型桩排式地下防水墙的螺旋钻机，包括钻塔以及安装在钻塔上的钻具10，钻具10包括带螺旋刀片1的钻杆2和动力头3，钻杆2的下部设有2个水泥浆喷嘴5，水泥浆喷嘴5设置在螺旋刀片1边缘处，2个水泥浆喷嘴5对称分布在钻杆2轴线的两侧，水泥浆喷嘴5口的直径为1-3mm。水泥浆喷嘴5的数量也可以是1个或3个或4个或5个或6个，水泥浆喷嘴5与位于钻杆2内的注浆管6的底端相连，注浆管6的顶端与注浆器4相连，注浆器4安装在动力头3的上方，注浆器4与水泥浆供料管8的出口端可相对转动地相连在一起，水泥浆供料管8的进口端与泥浆泵相连。在使用时，泥浆泵可将水泥浆输送到水泥浆供料管8内，水泥浆再经水泥浆供料管8进入注浆器4，然后经注浆器4进入旋转着的注浆管6内，最后经由水泥浆喷嘴5喷出，喷出的水泥浆流体可以射开孔壁处的沙土，由于水泥浆的射流压力作用，二个相邻挡墙桩的表面沙土会被冲刷干净，使得成型后的水泥土桩与二个相邻挡墙桩相粘连，形成连接二个相邻挡墙桩的坚硬、密实的防水墙。由于螺旋刀片1已经将钻孔产生孔内的沙土提前提升到了地面，在向钻孔内注入水泥浆时不会象其他施工工艺那样有大量水泥浆流到地面上来，造成环境污染以及电能、水和水泥的浪费。由于孔内没有沙土，同时也提高了定喷或旋喷或摆喷或复喷时钻杆的提升速度。注浆器4和水泥浆喷嘴5的生产厂家包括北京探矿厂，北京探矿厂的厂址在北京市通州区。
如图6所示，水泥浆喷嘴5设置在螺旋刀片1非受力面下方的边缘处，其喷嘴口的位置可以是距边缘处20-60mm，在钻杆2的底端沿垂直方向设有锥形的刀片11，刀片11的底端设有多个刀齿12。
如图5所示，螺旋刀片1的边缘处沿水平方向朝外设有2个搅拌杆9，搅拌杆9的下部设有刀齿12。搅拌杆9的数量也可以为1个或3个或4个或5个或6个，在钻杆2的底端设有多个刀齿12。在使用时搅拌杆9可以快速的将孔壁处的沙土与注入的水泥浆搅拌混合均匀，从而可提高水泥土桩的质量。
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。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求
1.桩排式地下防水墙的成型方法，其特征在于包括以下步骤1)根据设计需要，在地面上确定每个挡墙桩位置，然后制作形成多个挡墙桩；2)待挡墙桩固化以后，根据二个挡墙桩之间的间距，用螺旋钻机分别在二个挡墙桩之间的地面上进行钻孔，所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距400mm以内；3)当钻孔钻到设计深度后，一边提升螺旋钻机的钻杆(2)，一边开动泥浆泵，通过钻杆(2)内的注浆管(6)经位于钻杆(2)下部的水泥浆喷嘴(5)向钻孔内喷射制备好的水泥浆，形成一个与两边相邻挡墙桩相连的水泥土桩；4)按上述步骤依次在每个挡墙桩之间形成水泥土桩，形成桩排式地下防水墙。
2.如权利要求1所述的桩排式地下防水墙的成型方法，其特征是所述步骤1)中多个挡墙桩可用水泥土桩代替，所述步骤2)中多个挡墙桩可采用超流态砼压灌桩工艺或泥浆护壁成孔灌注桩工艺制作，所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距200mm以内；所述步骤3)中向钻孔内喷射制备好的水泥浆的方式为定喷或旋喷或摆喷或复喷，定喷或旋喷或摆喷或复喷时钻杆的提升速度为100-1500mm/min以上，还包括向水泥土桩内插入或压入或振入钢筋网。
3.如权利要求2所述的桩排式地下防水墙的成型方法，其特征是所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距150mm以内；所述步骤3)中水泥浆喷嘴(5)的喷射压力为0.1～40MPa，定喷或旋喷或摆喷或复喷时钻杆的提升速度为200-1000mm/min。
4.如权利要求3所述的桩排式地下防水墙的成型方法，其特征是所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距100mm以内；所述步骤3)中水泥浆喷嘴(5)的喷射压力为1～20MPa。
5.如权利要求4所述的桩排式地下防水墙的成型方法，其特征是所述步骤2)中所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距20-60mm；所述步骤(3)中水泥浆喷嘴(5)的喷射压力为5～15MPa。
6.用于成型桩排式地下防水墙的螺旋钻机，包括钻塔以及安装在钻塔上的钻具(10)，钻具(10)包括带螺旋刀片(1)的钻杆(2)和动力头(3)，其特征是所述钻杆(2)的下部设有至少一个水泥浆喷嘴(5)，水泥浆喷嘴(5)设置在所述螺旋刀片(1)边缘处，水泥浆喷嘴(5)与位于钻杆(2)内的注浆管(6)的底端相连，注浆管(6)的顶端与注浆器(4)相连，注浆器(4)安装在动力头(3)的上方，所述注浆器(4)与动力头(3)的出口端可相对转动地相连在一起，水泥浆供料管(8)的进口端与泥浆泵相连。
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(5)设置在所述螺旋刀片(1)边缘处的非受力面下方，其喷嘴口的位置距边缘处20-60mm，所述水泥浆喷嘴(5)的数量为1-6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，其特征是所述螺旋刀片(1)的边缘处沿水平方向朝外设有至少一个搅拌杆(9)，所述钻杆(2)的底端设有多个刀齿(12)。
9.如权利要求8所述的用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其特征是所述钻杆(2)的底端沿垂直方向设有锥形的刀片(11)，刀片(11)的底端设有多个所述刀齿(12)，所述水泥浆喷嘴(5)为2个，2个水泥浆喷嘴(5)对称分布在所述钻杆(2)轴线的两侧。
10.如权利要求9所述的用于成型防水桩挡墙的螺旋钻机，其特征是所述搅拌杆(9)的数量为2个，搅拌杆(9)的下部设有所述刀齿(12)。
全文摘要
一种桩排式地下防水墙的成型方法及其使用的旋喷螺旋钻机，此方法包括在地面上确定每个挡墙桩位置，然后制作形成多个挡墙桩；待挡墙桩固化以后，根据二个挡墙桩之间的间距，用螺旋钻机分别在二个挡墙桩之间的地面上进行钻孔，所钻孔的孔壁分别与二个相邻挡墙桩的侧壁相切或相距400mm以内；当每个钻孔钻到设计深度后，一边提升螺旋钻机的钻杆，一边通过位于钻杆下部的水泥浆喷嘴向钻孔内喷射水泥浆，形成一个与两边相邻挡墙桩相连的水泥土桩；按上述步骤依次在每个挡墙桩之间形成水泥土桩。其目的在于提供一种造价低，能耗少，无污染，施工速度快，能在各种地质条件下施工作业的桩排式地下防水墙的成型方法及其使用的螺旋钻机。
文档编号E02D15/04GK1818228SQ20061005828
公开日2006年8月16日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者何庆林 申请人:何庆林