专利名称：一次性成型挖孔桩护壁的施工方法及其施工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一次性成型挖孔桩护壁的施工方法及其设备，属于建筑施工技术 领域。
背景技术：
随着国民经济的发展，各类民用与工业建筑日益走向高层化，挖孔灌注桩以其特 有的大承载力优势得到许多设计单位、建设单位的认可。确实是一种经济适用的基础形式。受建筑结构类型、荷载分布情况、地质条件、施工设备和施工条件等因素的影响， 桩型的选择受到很大限制，尤其是在遇到包含淤泥或淤泥质土或流沙层等地下水位较高 的不良地质条件时，按照目前干湿法的各类挤土桩或非挤土成桩工艺，常见的有管桩、预制 桩、钻孔灌注桩、挖孔桩等。管桩、管式方桩、预制桩的优点是工厂化生产、施工进度块。缺陷是挤土桩承载力 低、桩端不能打入硬质土层和岩石层，施打时锤击噪音大，桩周围地面易隆起，引起已就位 邻桩上浮、接桩焊接质量难控制，抗震、抗拔、抗腐蚀能力差，容易出现断桩，仅适用于承载 力低的多层或小高层。钻孔灌注桩的优点是承载力高，适用于道路、桥梁、高层建筑。缺陷是水下混凝土 灌注质量不易控制，遇淤泥、流沙容易出现断桩，缩颈、露筋和夹泥的现象；桩端沉渣不易控 制，承载力变化大、泥浆污染环境、工期长、造价高。挖孔灌注桩具成孔质量高、桩径大、单桩承载力高的特点，其性能优于管桩、预制 桩及钻孔灌注桩、沉管灌注桩，而决定挖孔桩质量及施工效率的核心在于其护壁的施工方 法及其设备。目前挖孔桩护壁一般采用分节浇筑或者预制的方式，护壁并不是统一的整体， 而是分节自上而下组合而成，遇地下水位较高或潜流的软弱地质，往往出现塌孔、护壁断裂 或错位等问题，从而影响桩基施工的进度、质量和施工安全。
发明内容
本发明的目的旨在克服不良地质条件下现有的桩基施工工艺所存在的上述不足， 提出一次性成型挖孔桩护壁的施工方法及其设备，其具有施工安全、工效高、质量高、施工 工艺易操作、施工成本易控制等优点。拓宽在不良地质条件下，各类建筑工程的桩型设计选 择，实现高效、高质量、和人员安全施工。本发明的技术解决方案一次性成型挖孔桩护壁施工方法，其特征是该方法包括 如下施工步骤一、带挡浆板及喷浆叶片的钻头按顺时针钻孔，通过喷浆管，从收起的喷浆叶片中 喷水以稀释土层，降低土层的摩擦力，便于钻头顺利运行；二、当钻头钻至所需要的深度时，钻头改为逆时针旋转，此时借助土层的逆推力、 齿轮杆或油压杆方式打开喷浆叶片，喷浆叶片对挡浆板外侧的土层进行旋切，同时与喷浆 管连接的喷浆叶片停止喷水，改喷水泥浆、砂浆或其他固化剂，喷浆叶片喷水泥浆、砂浆或其他固化剂的同时将钻头按逆时针旋转向上均勻提升出孔面，固结后，在挡浆板与土层之 间形成100-300mm厚度密闭牢固的护壁；三、待护壁凝固后，进行机械旋挖清孔操作。一次性成型挖孔桩护壁的施工设备，其特征是包括喷浆管、喷浆叶片、挡浆板、旋 转叶片、带挡浆板及喷浆叶片的钻头、A电机、砂浆泵、集浆池、丝杆或油压顶杆、喷浆孔、连 接轴承、滑道、传动杆或油压杆，B电机或油压装置，其中挡浆板与带挡浆板及喷浆叶片的钻 头相连，带挡浆板及喷浆叶片的钻头与旋转叶片相连，旋转叶片通过连接轴承与喷浆叶片 相连，喷浆管与喷浆叶片相连，喷浆叶片与丝杆或油压顶杆相连，喷浆叶片上设有喷浆孔， 丝杆或油压顶杆与传动杆或油压杆相连，喷浆叶片通过滑道滑出，A电机接砂浆泵，砂浆泵 接入集浆池，集浆池内的砂浆输出管与喷浆管相通，喷浆管与喷浆叶片上面得喷浆孔相通， 传动杆或油压杆与B电机或油压装置相连。本发明的优点机械式施工高效、快速、安全可靠。一次性形成整体性、厚薄均勻的 护壁；壁体无接缝，密闭性能好，能有效阻止地下水及其他的污染性物质与建筑桩基接触； 能有效防止桩基免受腐蚀，增加桩基强度、承载力及承载年限；能有效控制地下水、淤泥及 流沙。能为地下桩基施工人员提供安全的施工空间；能有效承载横向剪力，增加地面建筑的 牢固性，降低地震、台风等自然灾害对建筑物的破坏。
附图1是钻头正转下沉叶片喷水状态图。附图2是钻头反转提升叶片切土喷浆状态图。附图3是收起的叶片喷水稀释土层状态平面图。附图4是在土层逆推力作用下打开的叶片切土、喷浆，形成护壁状态平面图。附图5是丝杆与挡浆板连接状态图。附图6是油压杆与挡浆板连接状态图。附图7是油压杆或丝杆连接的叶片收起时喷水稀释土层状态平面图。附图8是油压或丝杆连接的叶片滑出后切土、喷浆，形成护壁状态平面图。附图中的1是喷浆管、2是喷浆叶片、3是挡浆板、4是旋转叶片、5是带挡浆板及喷 浆叶片的钻头、6是A电机、7是砂浆泵、8是集浆池、9是丝杆或油压顶杆、10是喷浆孔、11 是连接轴承、12是滑道、13是传动杆或油压杆，14是B电机或油压装置，
具体实施例方式对照附图1、2，其结构包括喷浆管1、喷浆叶片2、挡浆板3、旋转叶片4、带挡浆板及 喷浆叶片的钻头5、电机6、砂浆泵7、集浆池8，其中挡浆板3与带挡浆板及喷浆叶片的钻头 5相连，带挡浆板及喷浆叶片的钻头与旋转叶片4相连，旋转叶片通过连接轴承与喷浆叶片 2相连，喷浆叶片2与喷浆管1相连，电机6与砂浆泵7相接，砂浆泵与集浆池8相接。对照附图3、4，其结构是喷浆叶片2、挡浆板3、旋转叶片4、喷浆孔10、连接轴承 11，其中挡浆板3与带挡浆板及喷浆叶片的钻头相接，带挡浆板及喷浆叶片的钻头与旋转 叶片4相连，喷浆叶片2通过连接轴承11与旋转叶片4相连，喷浆孔10位于喷浆叶片2的 端头。
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对照附图5、6，其结构是传动杆或油压杆13与B电机或油压装置14相连，传动杆 或油压杆13与丝杆或油压顶杆9相连，丝杆或油压顶杆9与喷浆叶片相连，喷浆叶片通过 滑道12滑出。对照附图7、8，其结构是喷浆叶片2与丝杆或油压顶杆9相连。实施例本发明应用于连云港海事局海上搜救中心办公楼的施工，该办公楼高18层，桩基 工程设计为900-1200mm直径挖孔桩，长度为15米至30米，施工中将本设备中的挡浆板3 与带挡浆板及喷浆叶片的钻头5相连，带挡浆板及喷浆叶片的钻头5与旋转叶片4相连，施 工过程中旋转叶片4及挡浆板3随带挡浆板及喷浆叶片的钻头5 —起按照同一方向旋转。 带挡浆板及喷浆叶片的钻头5按照顺时针旋转打孔时，与旋转叶片4通过连接轴承11相连 的喷浆叶片2处于收起状态，钻孔的同时，利用喷浆管1，通过喷浆叶片2上面得喷浆孔10 将水喷入土层，稀释土层，降低摩擦阻力。当打孔至需要的深度时，带挡浆板及喷浆叶片的 钻头5、旋转叶片4及挡浆板3按照逆时针旋转，喷浆叶片2在土层逆推力的作用下打开，或 者通过B电机或油压装置14带动传动杆或油压杆13，利用丝杆或油压顶杆9将喷浆叶片2 通过滑道12推出，喷浆叶片2伸入土层中，在连接轴承11的作用下，与旋转叶片4 一起旋 转，此时，利用电机6及砂浆泵7，从集浆池8中将水泥浆、砂浆或其他固化剂抽入喷浆管1， 通过喷浆叶片2上面得喷浆孔10喷出水泥浆、砂浆或其他固化剂，形成整体的固结体护壁。在施工中虽然该地段地质复杂，淤泥层3-4米，粉细沙沙层较厚，但没有出现塌 方、歪孔现象，淤泥、流沙也得到有效控制，保证了周边道路和建筑物安全，本施工方法使护 壁固结后孔壁规整，成桩后经检验承载力和桩身质量都满足设计要求。本发明适用范围适用于所有挖孔及其其他需要护壁的桩基施工，尤其适用于在 复杂地质、大直径、高承载力的大型建筑桩基的设计、施工，对承载力要求较高的高层建筑， 对软土地基、沿海地区、滩涂地区的施工优势明显。钻头喷浆叶片可借用土层的逆推力打 开，也可借用钻头叶片中的丝杆或油压顶杆将喷浆叶片推出，进入桩端时，调整叶片伸出长 度，当护壁凝固后，按设计要求进行桩端扩底，可采用人工凿岩扩底、机械凿岩扩底，或爆破 扩底等方式，安装钢筋笼，灌注桩身混凝土。本发明形成的桩护壁整体性、直观、厚薄均勻、整体、无接缝，密闭性能好，能有效 的控制地下水、淤泥及流沙；能有效阻止腐蚀性地下水侵入桩体内，增加桩基强度承载力及 承载年限。整体性护壁内，安装钢筋笼，灌注混凝土桩体，所形成的桩基工程能够有效的承 载横向剪力增加地面建筑的牢固性。降低地震、台风等自然灾害对建筑物的破坏。由于能 有效控制地下水、淤泥及流沙，护壁形成后，能为桩基施工人员提供安全保障。整个护壁施工过程均为机械化操作，可机械式清孔、扩底桩施工，减少施工中人力 的投入，加快施工进度，降低施工成本。本发明解决了挖孔桩护壁施工的难题，增加挖孔桩的适应性，使其能够更好的推 广应用。可实现桩基的扩底桩，解决其他管桩、灌注桩及预制桩施工所不能解决的问题，增 加桩基工程的稳定性和承载力。本发明已应用与施工中，并与现实有效结合，达到了很好的效果。
权利要求
一次性成型挖孔桩护壁的施工方法，其特征是该方法包括如下施工步骤一、带挡浆板及喷浆叶片的钻头按顺时针钻孔，通过喷浆管，从收起的喷浆叶片中喷入水以稀释土层，降低土层的摩擦力，便于钻头顺利运行；二、当钻头钻至所需要的深度时，钻头改为逆时针旋转，此时借助土层的逆向推力、或齿轮杆、油压杆方式打开喷浆叶片，喷浆叶片对挡浆板外侧的土层进行旋切，同时与喷浆管连接的喷浆叶片停止喷水，改喷水泥浆、砂浆，喷浆叶片喷水泥浆、砂浆的同时将钻头按逆时针旋转向上均匀提升出地面，最终在挡浆板与土层之间形成100 300mm厚度密闭规则固结体护壁；三、待护壁凝固后，进行机械旋挖清孔操作。
2.一次性成型挖孔桩护壁的施工设备，其特征是包括喷浆管、喷浆叶片、挡浆板、旋转 叶片、带挡浆板及喷浆叶片的钻头、A电机、砂浆泵、集浆池、丝杆或油压顶杆、喷浆孔、连接 轴承、滑道、传动杆或油压杆，B电机或油压装置，其中挡浆板与带挡浆板及喷浆叶片的钻头 相连，带挡浆板及喷浆叶片的钻头与旋转叶片相连，旋转叶片通过连接轴承与喷浆叶片相 连，喷浆管与喷浆叶片相连，喷浆叶片与丝杆或油压顶杆相连，喷浆叶片上设有喷浆孔，丝 杆或油压顶杆与传动杆或油压杆相连，喷浆叶片通过滑道滑出，A电机接砂浆泵，砂浆泵接 入集浆池，集浆池内的砂浆输出管与喷浆管相通，喷浆管与喷浆叶片上面得喷浆孔相通，传 动杆或油压杆与B电机或油压装置相连。
全文摘要
本发明是一次性成型挖孔桩护壁的施工方法及其施工设备，其施工方法步骤带挡浆板及喷浆叶片的钻头按顺时针钻孔；当钻头钻进至所需要的深度时，钻头改为逆时针旋转钻孔；待护壁初凝后，进行清孔操作。其设备包括喷浆管、喷浆叶片、挡浆板、旋转叶片、带挡浆板及喷浆叶片的钻头、A电机、砂浆泵、集浆池、丝杆或油压顶杆、喷浆孔、连接轴承、滑道、传动杆或油压杆，B电机或油压装置，优点机械式施工高效、快速、安全可靠。一次性形成整体性强、厚薄均匀的护壁；壁体无接缝，密闭性能好，固结后能有效控制地下水、淤泥及流沙及其他的污染性物质，有效阻止其与建筑桩基接触；能有效防止腐蚀性水质对桩基的侵蚀，增加桩基强度、提高承载力及使用年限。
文档编号E02D5/68GK101922149SQ20101025766
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者徐守田 申请人:徐守田