专利名称：砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置及成桩方法
技术领域：
本发明涉及一种扩底桩的爆扩装置及成桩方法。
技术背景为了提高桩基础的承载力，近年来相继出现了压灌射浆扩底桩、压灌旋 喷扩底桩和压灌扩底搅拌桩等桩型，通过实践证明，上述桩型存在以下缺点 ①注浆结束后，注入混凝土或水泥砂浆时，由于负压差的作用，注浆管会立 即被堵死。虽然有些工艺采用逆止阀防止注浆管被堵死，或者用气泵注气的 方式将被堵死的注浆管进行疏通，但由于逆止阀在地下工作不可靠，而注入 气体压力与砼泵不匹配，所以注浆管被堵死的问题至今没有彻底解决。②射 浆扩底和旋喷扩底要想达到扩底的效果关键是要有较高的注浆压力，由此产 生切削射流，所以要求注浆泵压力大，注浆喷嘴口直径小，因此，按照现有 技术要想真正实现射浆扩底和旋喷扩底是十分困难的。③压灌扩底搅拌桩除 存在上述①项缺点外，还存在机械扩刀结构复杂、故障率高的缺点。④沉管 灌注桩由于是用振动锤或捶击将桩管沉入土层中，通过桩管灌注砼料和下入 钢筋笼，所以不能扩底，端承载力较小。传统的爆扩桩(见图6 图9)适用 于地下水位以上的、成孔的粘性土、砂土、砾石土和卵石土的土质。在不成 孔的土层中要用套管方可实现。所以传统爆扩桩存在成桩速度低、"钻灌不 能合一"、爆扩方向容易出现偏差、施工工艺复杂的缺点。发明内容本发明的目的是为解决现有爆扩桩存在成桩速度低、"钻灌不能合一"、 爆扩方向容易出现偏差、施工工艺复杂的问题，提供一种砼灌注孔底爆扩桩 的爆扩装置及成桩方法。本发明的爆扩装置包含火药座，火药座上端的一侧 壁内开有电线通道。火药座内的下侧设有炸药放置槽。使用本发明所述砼灌 注孔底爆扩桩的爆扩装置的成桩方法，第一种成桩方法的步骤是 一、将安 装有火药座的长螺旋钻具移动到设计的钻孔位置；二、将电线穿入到电线管 中并引入到火药座内，在火药座的炸药放置槽内自下而上装入扩底炸药包和推进炸药包，将推进炸药包上的雷管与电线相连接，将第一钻尖支撑板和第 二钻尖支撑板合拢；三、将安装有火药座的长螺旋钻具钻桩孔至设计深度(标 高)；四、向长螺旋钻具的钻杆内腔泵入砼料或水泥砂浆；五、向上提升长 螺旋钻具使第一钻尖支撑板和第二钻尖支撑板打开；六、给雷管接通电源， 雷管引爆推进炸药包使扩底炸药包射向孔底并在孔底爆炸形成扩底孔；七、 通过长螺旋钻具的钻杆内腔向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆至桩孔内的设计 高度，然后从桩孔内提出长螺旋钻具；八、用人工或振动器将钢筋笼下入已 灌入砼料或水泥砂浆的桩孔中成桩。第二种成桩方法的步骤是 一、将安装有火药座的桩管移动到设计的沉 管位置；二、将电线穿入到电线管中并引入到火药座内，在火药座的炸药放 置槽内自下而上装入扩底炸药包和推进炸药包，将推进炸药包上的雷管与电 线相连接，将四个钻尖活瓣合拢；三、桩管开始沉管并向桩管内装入砼料或 水泥砂浆，所装入的砼料或水泥沙浆的体积^扩底孔的体积(扩底孔的计算 参见中华人民共和国国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》 GBJ202-83);四、桩管沉至设计深度，然后向上提升桩管使四个钻尖活瓣打 开；五、给雷管接通电源，雷管引爆推进炸药包使扩底炸药包射向孔底并在 孔底爆炸形成扩底孔；六、通过桩管向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆及钢筋笼 成桩。第三种成桩方法的步骤是 一、将扩底炸药包放在沉管桩的预制桩尖上 面并捆绑好；二、无桩尖桩管移动到设计的沉管位置；三、将电线穿入到电 线管中并引入到火药座内，将预制桩尖与无桩尖桩管连接好；四、无桩尖桩 管开始沉管并向无桩尖桩管内装入砼料或水泥砂浆，所装入的砼料或水泥砂 浆的体积^扩底孔的体积(扩底孔的计算参见中华人民共和国国家标准《地 基与基础工程施工及验收规范》GBJ202-83);五、无桩尖桩管沉至设计深度， 然后向上提升无桩尖桩管；六、给雷管接通电源，雷管引爆扩底炸药包形成 扩底孔，七、通过无桩尖桩管向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆及钢筋笼成桩。本发明爆扩装置的有益效果是结构简单、便于安装、故障率低。本发 明成桩方法的有益效果是由于长螺旋钻具或沉管桩的桩管底部的火药座内放入扩底炸药包(和推进炸药包)，实现了钻孔、扩底和灌注一次完成，从成桩质量并且简化了施工工艺。特别由于爆扩时长螺旋 钻具的钻杆或沉管桩的桩管还在桩孔中，它们对爆扩时炸药向上的冲击波起 到压制作用，又由于扩底炸药包和推进炸药包在火药座内，火药座及上部的 长螺旋钻具的钻杆或沉管桩的桩管自然变成发射筒使炸药包实现了定向爆 炸，从而使扩孔方向准确，扩孔质量得到了提高。本发明的成桩方法使沉管 灌注桩也实现了扩底。本发明的成桩方法尤其适用不成孔的土层。
图1是本发明爆扩装置的结构示意图，图2是爆扩装置安装在长螺旋钻具上的结构示意图，图3是图2中B处的放大图，图4是图3的A向视图， 图5是爆扩装置安装在有桩尖桩管上的结构示意图，图10是爆扩装置安装 在无桩尖桩管上的结构示意图，图6~图9是传统爆扩桩的孔底爆扩流程图， 其中图6是在钻好的孔中填砂、下炸药包，图7是往孔中炸药包的上部浇灌 混凝土，图8是引爆炸药包，图9是检查扩底情况。图中的附图标记25是 振动锤，26是加料斗，27是电动机，28是减速箱，29是砼注入管。
具体实施方式
具体实施方式
一(参见图l、图3)本实施方式由火药座5组成，火药 座5上端的一侧壁内开有电线通道4。
具体实施方式
二(参见图l、图3)本实施方式与具体实施方式
一的不 同点在于，火药座5内的下侧设有炸药放置槽9。炸药放置槽9用于防止炸 药包向上位移。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三(参见图1、图3)本实施方式与具体实施方式
二的不 同点在于，它增加了挡门22，挡门22设置在火药座5内电线通道4的开口 处，挡门22与火药座5的内壁铰接。增加的挡门22用于防止电线通道4内 灌入砼料或水泥砂浆。其它组成和连接关系与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四(参见图1 图4)本实施方式由电线管2、长螺旋钻具 3、火药座5、第一钻尖支座6、第一轴7、第一钻尖轴板8、第一钻尖支撑 板10、第一钻尖板11、第二钻尖支座15、第二轴16、第二钻尖轴板17、第 二钻尖支撑板20和第二钻尖板21组成；火药座5的上端与长螺旋钻具3的 钻杆下端固定连接，电线管2的外壁与长螺旋钻具3的钻杆外壁固定连接，电线管2的下端与火药座5 —侧的上端固定连接，电线管2与火药座5上的 电线通道4相连通，第一钻尖支座6和第二钻尖支座15位置相向固定在火 药座5下侧的外壁上，第一钻尖轴板8的内侧与第一钻尖支撑板10的外侧 固定连接，第一钻尖轴板8通过第一轴7与第一钻尖支座6铰接，第一钻尖 板11固定在第一钻尖支撑板10的下侧，第二钻尖轴板17的内侧与第二钻 尖支撑板20的外侧固定连接，第二钻尖轴板17通过第二轴16与第二钻尖 支座15铰接，第二钻尖板21固定在第二钻尖支撑板20的下侧，第一钻尖 支撑板10与第二钻尖支撑板20在火药座5的下部对称设置，第一钻尖板11 与第二钻尖板21对称设置。其它组成和连接关系与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
五(参见图2~图4)本实施方式与具体实施方式
三的不 同点在于，它增加了两个栓杆18和两个栓柱19， 一个栓柱19固定在第一钻 尖轴板8另一侧的第一钻尖支撑板10上，另一个栓柱19固定在第二钻尖轴 板17另一侧的第二钻尖支撑板20上，两个栓杆18均固定在火药座5下侧 的外壁上， 一个栓柱19和一个栓杆18上下对应，另一个栓柱19和另一个 栓杆18上下对应。使用时(在火药座5的炸药放置槽9内自下而上装入扩 底炸药包14和推进炸药包13，将推进炸药包13上的雷管12与电线1相连 接，将第一钻尖支撑板10和第二钻尖支撑板20合拢后)将上边的栓杆18 和它下边的栓柱19用细铁丝绑定，便于长螺旋钻具的移动。当推进炸药包 13引爆后，其冲击波会将绑定栓柱19和栓杆18的细铁丝挣断，使第一钻尖 支撑板10和第二钻尖支撑板20打开释放出扩底炸药包14。其它组成和连接 关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
六(参见图1 图4)本实施方式的成桩方法其步骤是 一、将安装有火药座5的长螺旋钻具3移动到设计的钻孔位置；二、将电线 1穿入到电线管2中并引入到火药座5内，在火药座5的炸药放置槽9内自 下而上装入扩底炸药包14和推进炸药包13，将推进炸药包13上的雷管12 与电线l相连接，将第一钻尖支撑板10和第二钻尖支撑板20合拢；三、将 安装有火药座5的长螺旋钻具3钻桩孔至设计深度(标高)；四、向长螺旋 钻具3的钻杆内腔泵入砼料或水泥砂浆；五、向上提升长螺旋钻具3使第一 钻尖支撑板10和第二钻尖支撑板20打开；六、给雷管12接通电源，雷管12引爆推进炸药包13使扩底炸药包14射向孔底并在孔底爆炸形成扩底孔; 七、通过长螺旋钻具3的钻杆内腔向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆至桩孔内的 设计高度，然后从桩孔内提出长螺旋钻具3;八、用人工或振动器将钢筋笼 下入已灌入砼料或水泥砂浆的桩孔中成桩。
具体实施方式
七本实施方式的步骤四中，砼料或水泥砂浆的泵入量为 》扩底孔的体积。其它与具体实施方式
六相同。(扩底孔的计算参见中华人民共和国国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202-83)具体实施方式
八本实施方式的步骤五中，向上提升长螺旋钻具3的高度为0.2~2米。其它与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
九本实施方式的步骤五中，向上提升长螺旋钻具3的高度为0.8米。其它与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十本实施方式的步骤五中，向上提升长螺旋钻具3的高度为1.5米。其它与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
十一(参见图5)本实施方式由电线管2、桩管32、火药 座5、四个钻尖活瓣31和四个钻尖销轴30组成；火药座5的上端与桩管32 的下端固定连接，电线管2的外壁与桩管32的外壁固定连接，电线管2的 下端与火药座5 —侧的上端固定连接，电线管2与火药座5上的电线通道4 相连通，四个钻尖销轴30固定在火药座5下侧外壁的四个面上， 一个钻尖 活瓣31与一个钻尖销轴30铰接。
具体实施方式
十二(参见图5)本实施方式的成桩方法其步骤是一、 将安装有火药座5的桩管32移动到设计的沉管位置；二、将电线1穿入到 电线管2中并引入到火药座5内，在火药座5的炸药放置槽9内自下而上装 入扩底炸药包14和推进炸药包13，将推进炸药包13上的雷管12与电线1 相连接，将四个钻尖活瓣31合拢；三、桩管32开始沉管并向桩管32内装 入砼料或水泥砂浆，所装入的砼料或水泥沙桨的体积》扩底孔的体积(扩底 孔的计算参见中华人民共和国国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》 GBJ2.02-83);四、桩管32沉至设计深度，然后向上提升桩管32使四个钻尖 活瓣31打开；五、给雷管12接通电源，雷管12引爆推进炸药包13使扩底 炸药包14射向孔底并在孔底爆炸形成扩底孔；六、通过桩管32向桩孔内灌入砼料或水泥砂桨及钢筋笼成桩。
具体实施方式
十三(参见图10)本实施方式的成桩方法其步骤是一、 将扩底炸药包14放在沉管桩的预制桩尖33上面并捆绑好；二、无桩尖桩管 34移动到设计的沉管位置；三、将电线1穿入到电线管2中并引入到火药座5内，将预制桩尖33与无桩尖桩管34连接好；四、无桩尖桩管34开始沉管 并向无桩尖桩管34内装入砼料或水泥砂桨，所装入的砼料或水泥砂浆的体 积》扩底孔的体积；五、无桩尖桩管34沉至设计深度，然后向上提升无桩 尖桩管34;六、给雷管12接通电源，雷管12引爆扩底炸药包14形成扩底 孔；七、通过无桩尖桩管34向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆及钢筋笼成桩。
权利要求
1、一种砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置，它包含火药座(5)，其特征在于火药座(5)上端的一侧壁内开有电线通道(4)。
2、 根据权利要求1所述的砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置，其特征在于:火药座(5)内的下侧设有炸药放置槽(9)。
3、 根据权利要求2所述的砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置，其特征在于 它还包含挡门(22)，挡门(22)设置在火药座(5)内电线通道(4)的开 口处，挡门(22)与火药座(5)的内壁铰接。
4、 一种使用权利要求3所述砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置的成桩方法， 其特征在于成桩方法的步骤是 一、将安装有火药座(5)的长螺旋钻具(3)移动到设计的钻孔位置；二、将电线(1)穿入到电线管(2)中并引 入到火药座(5)内，在火药座(5)的炸药放置槽(9)内自下而上装入扩 底炸药包(14)和推进炸药包(13)，将推进炸药包(13)上的雷管(12) 与电线(1)相连接，将第一钻尖支撑板(10)和第二钻尖支撑板(20)合 拢；三、将安装有火药座(5)的长螺旋钻具(3)钻桩孔至设计深度；四、 向长螺旋钻具(3)的钻杆内腔泵入砼料或水泥砂浆；五、向上提升长螺旋 钻具(3)使第一钻尖支撑板(10)和第二钻尖支撑板(20)打开；六、给 雷管(12)接通电源，雷管(12)引爆推进炸药包(13)使扩底炸药包(14) 射向孔底并在孔底爆炸形成扩底孔；七、通过长螺旋钻具(3)的钻杆内腔 向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆至桩孔内的设计高度，然后从桩孔内提出长螺 旋钻具(3);八、用人工或振动器将钢筋笼下入已灌入砼料或水泥砂浆的桩 孔中成桩。
5、 根据权利要求4所述的成桩方法，其特征在于步骤四中，砼料或 水泥砂浆的泵入量为》扩底孔的体积。
6、 根据权利要求4所述的成桩方法，其特征在于步骤五中，向上提 升长螺旋钻具(3)的高度为0.2 2米。
7、 根据权利要求4所述的成桩方法，其特征在于步骤五中，向上提 升长螺旋钻具(3)的高度为0.8米。
8、 根据权利要求4所述的成桩方法，其特征在于步骤五中，向上提升长螺旋钻具(3)的高度为1.5米。
9、 一种使用权利要求3所述砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置的成桩方法，其特征在于成桩方法的步骤是 一、将安装有火药座(5)的桩管(32)移动到设计的沉管位置；二、将电线(1)穿入到电线管(2)中并引入到火 药座(5)内，在火药座(5)的炸药放置槽(9)内自下而上装入扩底炸药 包(14)和推进炸药包(13)，将推进炸药包(13)上的雷管(12)与电线 (1)相连接，将四个钻尖活瓣(31)合拢；三、桩管(32)开始沉管并向 桩管(32)内装入砼料或水泥砂浆，所装入的砼料或水泥沙浆的体积》扩底 孔的体积；四、桩管(32)沉至设计深度，然后向上提升桩管(32)使四个 钻尖活瓣(31)打幵；五、给雷管(12)接通电源，雷管(12)引爆推进炸 药包(13)使扩底炸药包(14)射向孔底并在孔底爆炸形成扩底孔；六、通 过桩管(32)向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆及钢筋笼成桩。
10、 一种使用权利要求1所述砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置的成桩方法，其特征在于成桩方法的步骤是 一、将扩底炸药包(14)放在沉管桩的预 制桩尖(33)上面并捆绑好；二、无桩尖桩管(34)移动到设计的沉管位置； 三、将电线(1)穿入到电线管(2)中并引入到火药座(5)内，将预制桩 尖(33)与无桩尖桩管(34)连接好；四、无桩尖桩管(34)开始沉管并向 无桩尖桩管(34)内装入砼料或水泥砂浆，所装入的砼料或水泥砂浆的体积 》扩底孔的体积；五、无桩尖桩管(34)沉至设计深度，然后向上提升无桩 尖桩管(34);六、给雷管(12)接通电源，雷管(12)引爆扩底炸药包(14) 形成扩底孔；七、通过无桩尖桩管(34)向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆及钢 筋笼成桩。
全文摘要
砼灌注孔底爆扩桩的爆扩装置及成桩方法，它涉及一种扩底桩的爆扩装置及成桩方法。本发明的目的是为解决现有爆扩桩存在成桩速度低、钻灌不能合一、爆扩方向容易产生偏差、施工工艺复杂的问题。装置的方案火药座上端的一侧壁内开有电线通道，火药座内的下侧设有炸药放置槽。方法一至方法三的共同特征是扩底炸药包在孔底爆炸，形成扩底桩孔，然后向桩孔内灌入砼料或水泥砂浆至成桩。本发明的爆扩装置结构简单、便于安装、故障率低。本发明的三种成桩方法都实现了钻孔、扩底和灌注一次完成，使扩孔方向准确，提高了成桩效率和成桩质量。本发明的成桩方法使沉管灌注桩也实现了扩底。本发明的成桩方法尤其适用不成孔的土层。
文档编号E02D5/34GK101235639SQ20081006400
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月18日 优先权日2008年2月18日
发明者锐 王, 翟向滨, 翟宇乔, 翟宇思, 翟宇飞 申请人:翟宇思