专利名称：多轴长螺旋钻杆咬合桩地下连续墙施工技术的制作方法
技术领域：
多轴长螺旋钻杆咬合桩地下连续墙施工技术，涉及深基础和地下连续墙施工技术，适 用于土建工程的深基坑维护墙，建筑物的深基础施工。
背景技术：
目前在进行土建工程的深基坑维护墙和建筑物的深基础施工时，国内外常采用的施工 技术有CFG桩技术，BNT工法，SMW工法。CFG桩技术又称长螺旋后插笼灌注桩技术， 是采用单轴长螺旋钻机钻孔至桩底标高后，通过空心的钻杆泵送灌注混凝土至桩孔内，边 泵送混凝土边向上提钻杆，形成一根砼桩，然后在砼桩内插入钢筋笼，成为一根钢筋混凝 土桩，这种技术常用于建筑物独立深基础的施工，这种技术由于采用单轴旋转在土层中钻 孔，其巨大的扭矩须靠桩架来承受，而桩架又不可能做得很大，因此长螺旋钻杆的孔径和 孔深受到打桩架的限制，目前孔径只能达到lm，钻孔深度30m，另外，长螺旋钻机一次 仅能成一个桩孔，施工效率低，并且在作排桩施工时长螺旋钻机难以保证桩孔的垂直度， 桩与桩不能完全咬合成排桩。BNT工法又称全套管钻机(磨桩机)咬合桩技术，钻孔咬合 桩技术是采用钻机按设计要求钻两个有一定间距的桩孔，在桩孔中灌入超缓混凝土成两根 素砼桩，在桩孔内混凝土完全凝固前，用磨桩钻机的全套管在两桩之间向下切割，用冲抓 锥抓出套管内的土，成孔后在孔内下钢筋笼并灌注混凝土，形成咬合在一起的排桩。BNT 工法虽然可进行咬合桩施工，但是工作效率低下，尤其需依赖超缓凝混凝土，但是超缓凝 混凝土价格昂贵，导致该技术的施工造价高昂，很难推广应用。SMW工法又称水泥土搅 拌墙插型钢技术，通过采用多轴钻机(目前常用的有3轴、4轴、5轴的钻机)，在土层中 向下旋转搅拌，同时通过钻杆向土中泵送水泥浆液，将水泥浆液和土均匀的搅拌在一起， 形成水泥土搅拌墙，然后向水泥土墙中插入H型钢，主要用于基坑支护与止水。这种工法 虽然具有施工效率高成本低廉的优势，但是其具有三个缺陷其一，所形成的水泥土搅拌
墙强度很低，不能作为永久性结构体使用；其二，搅拌墙与型钢的复合体为非刚性结构， 作为基坑支护时，在基坑开挖的过程中变形较大，在邻近重要建筑物和地下管线时， 一般 难以满足变形控制的要求；其三，SMW工法所采用的钻杆，其杆上的搅拌叶片是不连续 的，即不是全长咬合的，所以在钻孔过程中，不能完全排出孔内的土，而只能把土和水泥 浆搅拌在一起，因此，该工法也不能够进行深基坑维护两墙合一，建筑物的深基础及地下 连续墙的施工。
发明内容
针对上述施工技术的不足，本发明人经过长期的研究与实践，提出了一种采用多轴 (根)长螺旋大直径钻杆，进行大孔径、大深度施工，施工质量好、效率高、成本低的多 轴长螺旋钻杆咬合桩地下连续墙施工技术。本发明技术是这样实现的采用由驱动装置和长螺旋钻杆组成的多轴长螺旋钻机，其 中，长螺旋钻杆为空心杆，空心部分作为泵送混凝土的通道，在钻杆外壁上全长设置连续 螺旋叶片，相邻的两根长螺旋钻杆上设置的连续螺旋叶片旋向相反，钻杆前端设置活门式 单向阀，在钻孔时，单向阀关闭，防止泥土堵塞钻杆，当上提钻杆泵送混凝土时单向阀在 向外的推力下自动打开。在驱动装置驱动多轴长螺旋钻杆在地基土中钻孔时，驱动装置以 互为反向旋转方式驱动相邻的钻杆转动，钻杆在钻孔时产生方向相反、大小相等的扭矩， 使驱动装置所承受的正反扭矩是平衡的，有效减少了钻机为了平衡由钻杆转动产生的扭矩
而对钻孔直径和钻孔深度的限制和影响，实现了一次可钻成多个孔径达0.3m 2.0m，孔深 达10m 50m的宽度大、深度深、长度大的孔并进而筑成深基础维护墙或地下连续墙，而 且由于在相邻两根长螺旋钻杆上全长设置旋向相反的连续螺旋叶片，使所有相邻的长螺旋 钻杆能够全时全长咬合，咬合幅度100mm《d《800mm，钻的孔具有良好的贯通度，使 得灌注的桩之间也具有良好的咬合度，从而可有效保证咬合桩或连续墙的质量。
本发明技术进行咬合桩或地下连续墙施工时，首先根据设计和施工要求，确定一幅咬 合桩或连续墙的宽度，以及采用所需直径的长螺旋钻杆和根数。在钻进过程中，多根长螺 旋钻杆在驱动装置的驱动下，相邻的长螺旋钻杆以相反方向转动，钻杆上的螺旋叶片的螺 旋方向同样也是相反的，即一根钻杆的螺旋叶片旋向是顺时针，则相邻的一根钻杆的螺旋 叶片的旋向是逆时针的，并使所有相邻的长螺旋钻杆按设计的要求达到全时全长咬合。在 地基土层中逐歩向设计深度钻进成孔过程中，钻杆边钻边出土，设置在钻杆前端的单向阀 因受压而始终关闭。当钻杆达到钻孔设计深度后，钻机逐渐向上提钻杆，边向上提钻杆边 通过各个钻杆的空心通道泵送混凝土，此时，杆端的单向阀因受向外的推力而打开，在孔 内灌注混凝土成混凝土桩并咬合在一起，形成混凝土咬合桩。如设计有钢筋的，当拔出钻 杆时，即刻将预先制作好的圆形或/和巨型的钢筋笼用振动器插入混凝土桩内形成钢筋混 凝土咬合桩或连续墙，完成一幅混凝土咬合桩或连续墙的施工，重复上述过程直至完成整 个咬合桩或连续墙或深基础的施工。
本发明的优点在于
1. 采用多根长螺旋钻杆反向同歩旋转钻进，可将正反扭矩自动平衡，桩架不承受扭矩， 仅承受抗拔力，因而提高了钻孔能力， 一次可钻多个孔径达0.4m 2.0m，深达10m 50m 的桩孔，实现了大口径、大深度施工。
2. 利用多轴长螺旋钻杆成孔，提钻时泵注砼，成砼桩后振动插入钢筋笼。 一次可成 多根(二根以上)砼桩，速度快，桩的砼密实度好，可有效保证质量，用于深基坑支护时 较之传统的地下连续墙和排桩加止水帷幕相比，其造价低，降低了工程造价。
3. 插入钢筋笼时可以间隔插入或者交叉插入矩形和圆形截面钢筋笼，以提高钢材利用 率，减少钢材使用量，节约了工程造价。
4. 由于采用咬合幅度100mm《d《800mm的多根长螺钻杆同时钻孔，使得成桩后的桩与桩之间具有良好的咬合度，从而可有效保证咬合桩或地下连续墙或深基坑维护墙的 质量。
5. 由于采用多根大直径且具有良好咬合度的钻杆同时施工，所筑成的地下连续墙或 深基坑维护墙可以实现挡土与止水帷幕的二合一，节约了工程造价。
6. 本发明技术在施工时仅排出干土，不产生废物、废气，有利于施工场地的管理与环 境保护，可做到绿色施工。
附图是本发明技术采用二轴、四轴长螺旋钻杆施工实施例示意图，并不对本发明采用多 轴进行限定。
图1.二轴长螺旋钻杆施工实施例示意图，其中
图1-1钻机就位示意图1-2钻孔至设计深度示意图1-3提钻泵送、灌注混凝土示意图1-4插钢筋笼示意图。
图2.四轴长螺旋钻杆施工实施例示意图，其中.-
图2-1钻机就位示意图2-2钻孔至设计深度示意图2-3提钻泵送、灌注混凝土示意图2-4插钢筋笼示意图中，混凝土输送管l，驱动装置2，长螺旋钻杆3，长螺旋叶片4，单向阀5，混凝 土6，振动器7，钢筋笼8。
具体实施例方式
根据上述附图对本发明施工技术进行进一步的描述。 实施例一.(图l)
根据地下连续墙设计和施工要求，采用2根直径2m的长螺旋钻杆进行50m深桩孔的 施工，2根长螺旋钻杆间的叶片咬合度为800mm。 2根长螺旋钻杆在驱动装置的驱动下， 相邻的长螺旋钻杆以相反方向转动，钻杆上的螺旋叶片的螺旋方向同样是相反的，钻杆边 钻进边出土，在钻进过程中，设置在钻杆前端的单向阀因受压而始终关闭。当钻杆达到钻 孔50m深度后，钻机逐渐向上提钻杆，边向上提钻杆边通过2个混凝土输送管向孔内泵送 混凝土，进行混凝土灌注，此时，杆端的单向阀因受向外的推力而打开，在孔内灌注混凝 土成混凝土桩并咬合在一起，形成混凝土地下连续墙，当拔出钻杆时，即刻将预先制作好 的圆形或矩型钢筋笼插入混凝土内形成一幅钢筋混凝土地下连续墙，重复上述过程直至完 成整个地下连续墙的施工。
实施例二.(图2)
根据深基础维护墙设计和施工要求，采用4根直径0.3m的长螺旋钻杆3进行10m深
5桩孔的施工，4根长螺旋钻杆3间叶片咬合度为100mm。 4根长螺旋钻杆3在驱动装置2 的驱动下，4根长螺旋钻杆3以相反方向转动，钻杆上的螺旋叶片4的螺旋方向同样是相 反的，钻杆边钻进边出土，在钻进过程中，设置在钻杆前端的单向阀因受压而始终关闭。 当钻杆达到钻孔10m深度后，钻机逐渐向上提钻杆，边向上提钻杆边通过4个钻杆的混凝 土输送管向孔内泵送混凝土，进行混凝土灌注，此时，杆端的单向阀因受向外的推力而打 开，在孔内灌注混凝土成混凝土桩并咬合在一起，当拔出钻杆时，即刻将预先制作好的圆 形或矩形钢筋笼插入混凝土桩内形成钢筋混凝土咬合桩，完成一幅混凝土咬合桩后，重复 上述过程直至完成整个深基坑维护墙的施工。
权利要求
1.多轴长螺旋钻杆咬合桩地下连续墙施工技术，其特征在于由驱动装置(2)和长螺旋钻杆(3)组成多轴长螺旋钻机，驱动装置(2)同时以互为反相方式驱动相邻的长螺旋钻杆(3)转动进行钻孔作业，当长螺旋钻杆(3)达到钻孔设计深度后，钻机逐渐向上提长螺旋钻杆(3)，边向上提钻杆边通过混凝土输送管(1)经各个长螺旋钻杆(3)的杆心泵送混凝土，并在孔内灌注混凝土(6)，当长螺旋钻杆(3)完全拔出时，马上将预先制作好的圆形或矩型的钢筋笼(8)用振动器(7)插入混凝土内完成一幅钢筋混凝土咬合桩或连续墙的施工，重复上述过程直至完成整个咬合桩或地下连续墙或深基础的施工。
2. 根据权利要求l所述的施工技术，其特征在于长螺旋钻杆(3)为空心杆，在钻 杆外壁上全长设置连续螺旋叶片(4)，相邻长螺旋钻杆(3)设置的连续螺旋叶片旋向相 反，钻杆前端设置活门式单向阀(5)。
3. 根据权利要求1所述的施工技术，其特征在于长螺旋钻杆(3)直径达0. 3m 2. 0m， 钻孔深度达10m 50m。
4. 根据权利要求1所述的施工技术，其特征在于相邻的长螺旋钻杆(3)的咬合幅 度100mm《d《800腦。
全文摘要
多轴长螺旋钻杆咬合桩地下连续墙施工技术，涉及深基础和地下连续墙施工技术，适用于土建工程的深基坑维护墙，建筑物的深基础施工。本发明施工技术采用多根在钻杆外壁上全长设置连续螺旋的叶片，杆心为空心的长螺旋钻杆(3)，工作时，由驱动装置(2)以相邻的钻杆以相反方向转动的方式，驱动多根长螺旋钻杆(3)同时进行钻孔作业，实现了大口径、大深度施工，相邻的长螺旋钻杆因螺旋叶片旋向相反，故能够全时全长咬合，可有效保证构筑物的建造质量。本发明技术可减少钢材使用量，有效降低工程造价，在施工时仅排出干土，有利于施工现场的管理，可做到绿色施工。
文档编号E02D29/02GK101560765SQ200810036229
公开日2009年10月21日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者军 万, 勇 万, 孔祥鹏, 廖少明, 彭芳乐, 王卫东, 云 白, 黄建彰 申请人:万 勇;廖少明;王卫东;白 云;彭芳乐;孔祥鹏;黄建彰;万 军