专利名称：带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及土 建领域，尤其涉及带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备。
技术背景锚固技术首先在矿类开发建设中产生，又在铁路、公路和水利等建设中成熟。随着地下空间的不断开发，锚固技术又在建筑领域得到了广泛应用。目前锚固技术分为风化破碎岩石锚固和软弱土体锚固。岩石成孔设备有气举式凿岩机、气举式潜孔钻机和地质钻机设备等。软弱土体成孔设备有螺旋式锚杆钻机、自攻螺丝式锚杆钻机(不注浆直接螺丝式固定)和洛阳铲等设备。锚固加强筋有普通钢筋，预应力钢筋(钢绞线)及其它新材料。锚固孔填充材料有纯水泥浆、水泥砂浆及其它化学填充物。近几年，高压喷射注浆法已在建筑、地铁及地质灾害治理等锚固领域取得了突破。旋喷搅拌加劲桩首先由上海强劲基础工程公司在建筑领域应用并推广。旋喷搅拌加劲桩先是以三翼合金钻头搅拌为主，以两个合金喷嘴喷射角度偏轴前方60°旋喷为辅制成桩体，桩体形成后卸下合金钻头，安装钢绞线导向推进器，钻杆不旋转，边连接钻杆边将携带钢绞线的端承盘推到设计桩底深度，然后逐根拔出钻杆最后补浆封孔，采用以上工艺流程而制成的锚桩称为旋喷搅拌加劲桩。旋喷搅拌加劲桩解决了螺旋式锚杆钻机成孔过程中的塌孔问题，又以旋喷桩扩大头特点解决了软弱土体锚固抗拉力不足的难题。旋喷搅拌加劲桩是较弱土体锚固技术的一次革命，它多方面的优越性在实践应用中已得到了证实。目前已在华东地区广泛应用，几乎完全替代了传统螺旋式锚杆钻机的锚固技术。但是，旋喷搅拌加劲锚固桩施工工法还有以下需要革新的地方I、合金钻头钻进速度快，工人们为了赶进度多收入，不自觉地就把钻进速度加快，钻进速度加快，快到高压注浆泵压力还没有达到设计值时，单根3. Om长钻杆已经推进完毕。在钻进速度如此快及两个喷嘴不能垂直冲切破坏土体的条件下，桩身结构只能是搅拌作用下的大颗粒团块状结构，而不是高压旋喷冲切破坏作用下的微细颗粒块状结构。含大颗粒团块状结构的桩体水泥含量少，桩身结构质量差，其桩身结构在二次推进携带钢绞线的端承盘时，容易推进受阻，当推进受阻时，工人被动转动钻具，会使钢绞线缠绕在钻具上，严重时钻具被迫报废在孔内，重新购置钻具，重新制桩，从而延长了工期，增加了造价。钢绞线张拉时，容易把整个桩体拉出来。这种现象会造成工期的延长，工程造价的增加,企业形象的损坏。2、两次推进钻具第一次推进钻具是为了旋喷搅拌成桩，第二次推进钻具是为了把携带钢绞线的端承盘送入设计深度。高压旋喷桩施工，要求钻具拧得很紧，不然高压水泥浆液会射出冲坏钻杆，拧紧的钻杆会使拆卸钻具困难，几乎每根钻杆都要用大锤砸松。钻具过紧会减少液压马达和动力头的使用寿命，两次推进钻具会增加设备的折旧费和维修费，还会增加工人的劳动强度，还会延长施工工期。[0011]3、制桩全过程喷射水泥浆全过程喷射水泥浆，由于钻进速度快而造成的桩径小，使得多余水泥浆顺钻具流出孔外，造成大量水泥浆的浪费，使得工程造价升高。4、自由段套PVC管在对被整体张拉出来的桩身解剖后发现，自由段PVC管与钢绞线之间充满了水泥。厂家生产的无粘结钢绞线，在PVC外皮与钢绞线之间充满了黄油。江苏宿迁凯林瑞百货大楼张拉实验证实，厂家生产的无粘结钢绞线仍存在一定的握裹力，同样长度套PVC管的钢绞线与裸钢绞线张拉值对比没有明显差异。所以，传统工艺存在很大的技术偏见，因为只有厂家生产的无粘结钢绞线才能一定程度上成为自由段，一般的套PVC管的钢绞线不仅无法达到预期目的，还加速了滑动面的开裂。最重要的传统锚杆钻机和旋喷搅拌加劲桩装备成孔施工过程中，砂土施工困难重重，因为砂子的流动性，经常埋阻施工设备，使其运作困难，严重时会烧毁电机，经常会出现钻杆出不来进不去的施工状态，钻杆因此而报废，造成了大量的经济损失和人力、物力的浪费，浪费工时，部分砂土地段的施工会影响整体项目的施工进度，因为砂土的流动性，施工地基层无法成孔，钢筋无法插入，砂浆无法灌注。传统的旋喷搅拌加劲桩的施工装置，采用旋喷搅拌钻头一边旋进一边喷射高压水泥浆制做成柔性桩体；采用的钻头是三翼钻头；工作过程是将放置钢绞线的过程作为一个单独的过程分离出来，随后再进行孔口注浆，容易造成中部有孔隙，并且存在如下缺点耗费人力；施工速度非常慢；机械磨损非常快；浪费时间；钻头以及钻杆难以更换；操作过程繁杂，程序非常多；不容易清洗；需要很高的专业水准。旋喷加劲桩施工设备在砂层等难以施工的地层施工过程中，轴承得不到很好的保护，引起砂子经常进入轴承内部，使其迅速磨损，钢球旋转阻力增大，甚至会出现轴承内部转子的停滚或出轨。从而造成钢绞线因端承盘的摩擦转动缠绕在传动钻杆上；另外，在地层较硬的情况下，旋喷加劲桩施工设备钻尖无硬质材料和推进设备，因此施工过程中推进困难；使得旋喷加劲桩施工在较硬地层中无法实现。
发明内容发明目的为了提供一种设备，该设备可以多工序合一，轻松用于所有常规地层如淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、黄土、砂土，素填土和碎石土等地基的施工。为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案包括端承盘，所述端承盘邻接轴承，所述轴承有保护罩。本发明进一步技术方案在于所述保护罩分为可拼接的两部分，即为轴承保护罩后壳与轴承保护罩如壳。本发明进一步技术方案在于所述轴承保护罩后壳与轴承保护罩前壳之间的拼接面为折面。本发明进一步技术方案在于所述折面的邻接面呈90度夹角，为多级折面。本发明进一步技术方案在于所述端承盘非轴承侧有锥形推进体。本发明进一步技术方案在于还包括动力头，动力头伸出的传动钻杆上安装有可以安装轴承和其保护罩的安装轴。本发明进一步技术方案在于还包括位于动力头非传动钻杆一侧的振冲器。本发明进一步技术方案在于还包括可拆钻头段，可拆钻头段有一个以上的喷嘴，所述喷嘴围绕可拆钻头段的轴线三百六十度分布。本发明进一步技术方案在于所述一个以上的喷嘴非在可拆钻头段横截面的同一截面分布。本发明进一步技术方案在于所述可拆钻头段还邻接可拆卸的钻尖段，所述钻尖段上有第一喷嘴。本发明进一步技术方案在于所述钻尖段包含钻尖，材料为硬质耐磨材料。 带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工方法，其特征在于包含如下步骤■加劲材料与端承盘连接；■依靠钻头钻进，带动端承盘在地层中推进，顺便带进去加劲材料；端承盘邻接的轴承使得传动钻杆带动轴承转动但是端承盘不转，加劲材料在不缠绕的情况下前进；■边推进，边注浆。本发明进一步技术方案在于所述端承盘依靠锥形推进体推开推进路径上的障碍物前进或者加上振冲器为装置提供前进的振冲力量推进钻头前进。本发明进一步技术方案在于在钻尖段上安装硬质耐磨材料或/和在轴承上加上保护罩使得装置在硬质地层施工中可以方便前进。采用如上技术方案的本发明，具有如下有益效果I、变三翼合金钻头为无翼钻头把土体冲切破坏成微颗粒，充分与水泥浆发生物理化学反应，形成凝胶体进而形成结晶杆，同时桩径变大。由于携带钢绞线的端承盘的阻力，工人想快快不了，使得钻进速度降低，从而桩径增大。和旋喷搅拌加劲桩相比，只有旋喷不搅拌，水泥土团块状结构消失，桩身结构质量良好，工程质量容易控制。变两次推进钻具为一次推进钻具在无翼钻头上安装了轴承，轴承是本发明的核心构件。无翼钻头随动力钻具旋转，轴承上、下盘不动，其中间转子在上、下盘轨道上随动力钻具的旋转而旋转。无翼钻头最前端镶嵌合金喷嘴，旋转的高压射流冲切破坏土体形成一定直径的桩孔。携带钢绞线穿心式端承盘在轴承的作用下，不随动力钻具的转动而转动，不作螺旋运动直接跟进，使得钢绞线不缠绕钻具，从而实现了变两次推进钻具为一次推进钻具。和旋喷搅拌加劲桩工法相比，这一工法的实现使得工人劳动强度减少一倍，机械的钻具磨损减少一倍，成桩时间减少三分之一，成桩桩径、质量得到了保障。带筋钻进法高压旋喷加劲桩成桩效率是传统锚杆钻机成桩效率的至少四倍以上。3、变自由段浆射流为水射流压力恒定时，水射流比浆射流射能大，其成孔孔径变大，锚固段水泥浆高压射流成桩后水泥土冒浆自然会顶替充满自由段水土浆，冒浆水泥土强度也很大。这种射流性质的革新，使得水泥用到锚固段及底部，扩大头部位，即“好钢用到刀刃上”。扩大头部位的桩径增大，会使得端承盘部位围压增大，从而使得桩身剪切强度提高。和旋喷搅拌加劲桩相比，水泥浪费减少，单桩总水泥量减少。4、变套PVC管的有粘结钢绞线为厂家生产的无粘结钢绞线厂家生产的无粘结钢绞线在PVC外皮与裸钢绞线之间充满了黄油，从而避免了水泥浆液的浸入。尽管如此，无粘结钢绞线仍存在一定的握裹力，张拉时一定要去掉自由段的握裹力。自由段套PVC管的钢绞线，PVC管与裸钢绞线之间充满了水泥，实验结果和不套PVC管的裸钢绞线张拉力几乎相等，失去了自由段的含义。锚固段的裸钢绞线及端承盘在成桩过程中与水泥土浆液一次性完全融和，无二次扰动，和旋喷搅拌加劲桩相比，一次性完全融和无扰动而形成的握裹力，要高于成桩一定时间后二次推进钢绞线而产生孔隙的不完全融合，且物理化学性质改变而形成的握裹力。最重要的有效保护轴承，砂子不可以进去，因为其外部有保护罩，分段的保护罩通过其为折面的拼接面，可以拆开，轴承可以更换，并且折面可以有效防止砂子等的进入。因为端承盘非轴承侧有锥形推进体，可以有效排除推进路径上的障碍物，使之顺利推进，完成施工；另外加上振冲器，可以有效松动推进路径上的地层，使得施工顺利。节省人力、物 力，节省工时，省略繁杂的工序，使得成孔、插筋、注浆可以一次性完成。
为了进一步说明本发明，
以下结合附图进一步进行说明附图为发明的结构示意图其中1.动力头；2.振冲器；3.传动钻杆；4.轴承保护罩后壳；5.轴承保护罩ill壳；6.轴承；7.安装轴；8.可拆钻头段；9.第二喷嘴；10.第一喷嘴；11.钻尖段；12.钻尖；13.端承盘；14.加劲材料；15.加劲材料锁定装置；16.锥形推进体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制包括端承盘13，所述端承盘13邻接轴承6，所述轴承6有保护罩。所述轴承6有保护罩。保护罩可以有效保护轴承。本发明进一步技术方案在于所述保护罩分为可拼接的两部分，即为轴承保护罩后壳4与轴承保护罩前壳5。分为两部分可以使得内部的轴承6可以更换。本发明进一步技术方案在于所述轴承保护罩后壳4与轴承保护罩前壳5之间的拼接面为折面。折面可以有效防止砂子进入轴承6，兼备可更换和防砂的效果。本发明进一步技术方案在于所述折面的邻接面呈90度夹角，为多级折面。90度为优选角度，不对本发明的具体实施造成限制。本发明进一步技术方案在于所述端承盘13非轴承侧有锥形推进体16。锥形推进体16可以有效推开前方障碍物。本发明进一步技术方案在于还包括动力头1，动力头I伸出的传动钻杆3上安装有可以安装轴承6和其保护罩的安装轴7。本发明进一步技术方案在于还包括位于动力头I非传动钻杆一侧的振冲器2。振动能量可以对周围的地基的微观结构造成振动破坏，其推进更方便。本发明进一步技术方案在于还包括可拆钻头段8，可拆钻头段8有一个以上的喷嘴，所述喷嘴围绕可拆钻头段8的轴线三百六十度分布。本发明进一步技术方案在于所述一个以上的喷嘴非在可拆钻头段8横截面的同一截面分布。[0057]本发明进一步技术方案在于所述可拆钻头段8还邻接可拆卸的钻尖段11，所述钻尖段11上有第一喷嘴10。本发明进一步技术方案在于所述钻尖段11包含钻尖12，材料为硬质耐磨材料。带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工方法，其特征在于包含如下步骤■加劲材料14与端承盘13连接；■依靠钻头钻进，带动端承盘13在地层中推进，顺便带进去加劲材料14 ;端承盘13邻接的轴承6使得传动钻杆3带动轴承6转动但是端承盘13不转，加劲材料14在不缠绕的情况下前进；■边推进，边注浆。本发明进一步技术方案在于所述端承盘13依靠锥形推进体16推开推进路径上的障碍物前进或者加上振冲器2为装置提供前进的振冲力量推进钻头前进。本发明进一步技术方案在于在钻尖段11上安装硬质耐磨材料或/和在轴承6上加上保护罩使得装置在硬质地层施工中可以方便前进。附带上本申请人对本方法和本设备所提出的未公布的技术规程。带筋钻进法高压旋喷加劲桩技术规程I 一般规定I. I带筋钻进法高压旋喷加劲桩分为带筋钻进法高压旋喷加劲基础桩和带劲钻进法高压旋喷锚固桩。应用于建筑桩基础领域称带筋钻进法高压旋喷加劲基础桩，应用于建筑、地铁深基坑支护领域称带筋钻进法高压旋喷加劲锚固桩。I. 2带筋钻进法高压旋喷加劲桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、黄土、砂土，素填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石，大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。I. 3带筋钻进法高压旋喷加劲桩可用于建筑、地铁等基坑支护，也可用于能代替后插筋法高压旋喷加劲桩的建筑地基处理。I. 4带筋钻进法高压旋喷加劲桩因地层竖向物理结构力学性质不同，其成桩形状呈不规则的“串糖葫芦”状，也可因人为控制旋喷参数，在相同地层其成桩形状亦可以呈不规则的“串糖葫芦”状。不规则“串糖葫芦”状桩体比规则柱状桩体侧摩助力、端承力大。I. 5对既有建筑物在制定带筋钻进法高压旋喷加劲桩方案时应搜集有关历史和现状资料，邻近建筑物和地下埋设物等资料。I. 6带筋钻进法高压旋喷加劲桩确定后，应结合工程情况进行现场试验，试验性施工或根据工程经验确定施工参数及工艺。2 设计2. I带筋钻进法高压旋喷加劲桩形成的加固强度和范围，应通过现场试验确定。当无现场试验资料时，亦可参照相似土质条件的工程经验。2. 2竖向承载带筋钻进法高压旋喷加劲基础桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时，按规范公式(2. 2. I)估算，公式中的β为桩间土承载力折减系数，可根据试验或类似土质条件工程经验确定，当无试验资料或经验时，可取O O. 5，承载力较低时取低值。[0078]
权利要求1.带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于包括端承盘(13)，所述端承盘(13)邻接轴承(6)，所述轴承(6)有保护罩。
2.如权利要求I所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述保护罩分为可拼接的两部分，即为轴承保护罩后壳(4)与轴承保护罩前壳(5)。
3.如权利要求2所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述轴承保护罩后壳(4)与轴承保护罩前壳(5)之间的拼接面为折面。
4.如权利要求3所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述折面的邻接面呈90度夹角，为多级折面。
5.如权利要求I所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述端承盘(13)非轴承侧有锥形推进体(16)。
6.如权利要求I所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于还包括动力头(1)，动力头⑴伸出的传动钻杆⑶上安装有可以安装轴承(6)和其保护罩的安装轴⑵。
7.如权利要求6所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于还包括位于动力头(I)非传动钻杆一侧的振冲器(2)。
8.如权利要求I所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于还包括可拆钻头段(8)，可拆钻头段(8)有一个以上的喷嘴，所述喷嘴围绕可拆钻头段(8)的轴线三百六十度分布。
9.如权利要求8所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述一个以上的喷嘴非在可拆钻头段(8)横截面的同一截面分布。
10.如权利要求8所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述可拆钻头段(8)还邻接可拆卸的钻尖段(11)，所述钻尖段(11)上有第一喷嘴(10)。
11.如权利要求10所述的带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备，其特征在于所述钻尖段(11)包含钻尖(12)，材料为硬质耐磨材料。
专利摘要本实用新型涉及带筋钻进法高压旋喷加劲桩施工设备。技术方案如下包括端承盘，所述端承盘邻接轴承，所述轴承有保护罩。所述端承盘非轴承侧有锥形推进体。还包括位于动力头非传动钻杆一侧的振冲器。采用如上技术方案的本实用新型，有益效果如下有效保护轴承，砂子不可以进去，因为其外部有保护罩，分段的保护罩通过其为折面的拼接面，可以拆开，轴承可以更换，并且折面可以有效防止砂子等的进入。因为端承盘非轴承侧有锥形推进体，可以有效排除推进路径上的障碍物，使之顺利推进，完成施工；另外加上振冲器，可以有效松动推进路径上的地层，使得施工顺利。节省人力、物力，节省工时，省略繁杂的工序，使得成孔、插筋、注浆可以一次性完成。
文档编号E02D5/46GK202626979SQ20122020120
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者王忠友 申请人:王忠友