专利名称：一种旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土木建筑工程的桩基础，尤其是涉及一种超强能力快速穿越卵石层、碎石层直至进入中风化岩石层的桩孔内的旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩。
背景技术：
随着全国城市化的进程，必须要少占用平原土地以保证农业的发展。城市建设由平原向山丘地区拓展，则涉及山丘地的地基条件是地面起伏大、地质条件复杂，大都为上层为软土层(有时软土层缺失)，以下为坡积的卵石层、碎石层以及不同风化程度的岩石层；建筑桩基的持力层一般选择中风化的岩石层，则须穿越的上述卵石层、碎石层及嵌入岩石层；但是现有预制型桩不能穿越所述卵石层、碎石层及岩石层，现有泥浆护壁的钻孔灌注桩因传统钻头无法穿越，唯有泥浆护壁的冲孔灌注桩可以穿越的卵石层，碎石层，但不能进入中风化的岩石层；又现有的泥浆护壁冲孔灌注桩其冲孔效率极低，例如，桩长为25m 30m的泥浆护壁冲孔灌注桩现有施工周期约须7 10天可完成I根桩；而且还存在该泥浆护壁冲孔灌注桩施工过程中产生的废弃泥浆对周围环境的污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可在山丘地的桩基础施工中超强能力快速穿越卵石层、碎石层及不同风化程度的岩石层，直至进入中风比或未风化岩层的旋压凿岩植入桩底后注衆的嵌岩预应力管桩。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩,其特征在于，包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头，该螺旋钻杆呈螺旋管状，该螺旋钻杆又穿过下部旋转动力头，并且依次与潜孔锤及合金嵌岩钻头连接；该潜孔锤外周设有锤套，该锤套与所述钢管内壁设有空隙；所述下部旋转动力头的底部设有管接头，该管接头与所述钢管上端套接；植入高强度的预应力管桩的管底焊接圆形钢板封闭管口，避免注入桩孔内的水泥浆进入预应力管桩的空心内。由于采用以上旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩，该管桩具有较高承载力，且施工效率高；其次，可降低工程造价；其三是施工过程中不会产生废弃泥浆对周围环境的污染，属节能减排环保技术。所述下部旋转动力头设有出土口 ；旋钻切削岩层与锤冲凿岩的石屑、石粉及土体，由螺旋钻杆旋转带至该出土口排出。所述管状的螺旋钻杆的管孔中设有高压空气管，该高压空气管与所述潜孔锤相通；以达到锤冲凿岩的功效。所述锤冲凿岩的植入预应力管桩的桩孔内埋入注浆管至孔底；该预应力管桩的外壁与所述钢管设置有间隙，该间隙为40 50毫米；其效果是在注浆管内注入水泥浆并填满该间隙，该预应力管桩因圆形钢板将管底焊接封管口，注入的水泥浆不会进入该预应力管桩的空心内。
本发明其成桩过程是:包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头，该螺旋钻杆又穿过下部旋转动力头，并且依次与潜孔锤及合金嵌岩钻头连接；该潜孔锤外周设有锤套，该锤套与所述钢管内壁设有空隙；所述下部旋转动力头的底部设有管接头并与所述钢管上端套接，所述管桩桩孔底有圆形钢板，该圆形钢板与高度强预应力管桩连接；其成桩过程是:第一步，桩机就位，所述钢管与所述合金嵌岩钻头、所述潜孔锤连接，落地对准设计桩位，校正垂直；第二步，所述下部旋转动力头带动所述钢管沿逆时针旋转，所述上部旋转动力头连接所述螺旋钻杆并带动所述潜孔锤与所述合金嵌岩钻头沿顺时针旋转；所述螺旋钻杆管内的压缩空气管道连接所述潜孔锤，进行凿岩施工；所述上、下部旋转动力头带动锒有合金的钻头同心又相互反向旋转切削岩层，与所述潜孔锤快速凿岩、钻与凿的组合，达到超强嵌岩的能力，快速穿越卵石层、碎石层及嵌入设计要求与深度的岩石层；此时，土体与钻切屑的岩屑进入所述钢管内，并由所述螺旋钻杆将土体与岩屑从所述下部动力头的出土口排至地面；第三步，所述钢管内拔出所述螺旋钻杆、潜孔锤和合金嵌岩钻头，至钢管的上口，所述下部旋转动力头脱离所述钢管的上口 ；所述管桩桩孔内植入圆形钢板，该圆形钢板与高度强预应力管桩焊接一体，在岩壁与管桩的间隙埋入注浆管至孔底；第四步，所述下部旋转动力头与所述钢管的上口套接，先沿顺时针方向旋转，再沿逆时针方向旋转，使所述钢管与土的摩阻力降低，然后将该钢管拔出土层；第五步，所述注浆管内注入水泥浆，并填满高强预应力管桩的外壁与桩周岩土之间的间隙，该高强预应力管桩因圆形钢板已将管底焊接封口，注入的水泥浆不会进入高强预应力管桩的空心内；然后拔出该注浆管，即成桩。
与现有技术相比，本发明的优点在于:具有较高承载力，而且施工效率高；其次，可降低工程造价；其三是施工过程中不会产生废弃泥浆对周围环境的污染，属节能减排环保技术。
图1为本发明实施例的结构示意图2为图1的A-A剖面图3为本发明实施例嵌岩灌注桩成桩过程示意图；具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1 图3所示，本实施例具体地采用如下结构:它包括连接有螺旋钻杆6的上部旋转动力头2,该螺旋钻杆6呈管状并顺时针旋转；该螺旋钻杆6又穿过下部旋转动力头3，并且依次与潜孔锤4及合金嵌岩钻头5连接；潜孔锤4外周设有锤套8 ;管状的螺旋钻杆6的内孔中设有高压空气管，该高压空气管与潜孔锤4相通，由图1所示；在高压缩空气冲击下，潜孔锤4冲击合金嵌岩钻头5凿岩。
下部旋转动力头3的下部设有管接头7，该管接头7与底部设有周向合金钻头的钢管I上端套接，该钢管I由下部旋转动力头3带动沿逆时针方向旋转；该周向合金钻头沿逆时针方向旋转切削岩层，而上部旋转动力头2带动嵌岩钻头5沿顺时针旋转，以上周向合金钻头与合金嵌岩钻头5为同心反向旋转削岩，加上压力为2.4Mpa的压缩空气进入潜孔锤4锤击岩层，达到超强嵌岩的能力。
旋钻切削岩层与锤冲凿岩的石屑与石粉及土体，由锤套8与钢管I内壁之间的空隙11进入钢管I内，并且由螺旋钻杆6顺时针旋转将岩屑与土体带至下旋转动力头3的出土口 9排出；旋压施工沉入土层直到达到设计深度要求，即完成嵌岩施工。
然后，在达到嵌岩深度的桩孔内植入圆形钢板封管口的预应力管柱，该管底焊接封管口的高强度的预应力管桩21，因钢管I的内径比该预应力管桩的外径大80mm 100mm,因而预应力管桩的外壁与桩周岩土之间有40mm 50mm间隙,在该间隙内埋入注衆管22至孔底，旋转上拔钢管I出地面，在注浆管22内注入水泥浆，填满该预应力管桩的外壁与桩周岩土 40mm 50mm的间隙,该预应力管桩因圆形钢板将管底焊接封管口，注入的水泥浆不会进入该预应力管桩的空心内，完成旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩的施工，如图3所示。
本实施例成桩过程是:
桩机就位，钢管I与嵌岩钻头5与潜孔锤4连接，落地对准设计桩位，校正垂直；
钢管I底部锒有合金,下部旋转动力头3带动钢管I沿逆时针旋转,上部旋转动力头2连接螺旋钻杆6并带动潜孔锤4和相连接的合金嵌岩钻头5沿顺时针旋转，螺旋钻杆6管内的压缩空气管道连接潜孔锤4，在压力为2.4MPa的压缩空气进入潜孔锤4，进行凿岩施工，上、下旋转动力头带动锒有合金的钻具同心又相互反向旋转切削岩层，与压缩空气的潜孔锤快速凿岩、钻与凿的组合，达到超强嵌岩的能力，快速穿越卵石层、碎石层及嵌入设计要求与深度的岩石层；此时，土体与钻切屑的岩屑通过间隙11进入钢管I内，并由螺旋钻杆6将土体与钻切的岩屑带至下动力头3的出土口 9，排至地面；
从钢管I内拔出上螺旋钻杆6、潜孔锤4和合金嵌岩钻头5，至钢管的上口，下旋转动力头3脱离钢管I的上口 ；所述管桩桩孔内植入圆形钢板封管底的高强度预应力管桩，该圆形钢板与高度强预应力管桩21焊接一体，该高强度预应力管桩的外壁与桩周岩土的间隙约为40mm 50mm,在间隙内埋入注衆管22至孔底；
下部旋转动力头3与钢管I的上口套接,先沿顺时针方向旋转,再沿逆时针方向旋转，因钢管I的套接具有20厘米左右的转动位移空间，也就是上节钢管转动位移20厘米后才能带动下节钢管转动，反向旋转也与正向旋转是一样，一正一反使上节钢管因正反旋转各有20厘米位移，使上节钢管与土的摩阻力消失，用很小的上拔力将钢管I拔出土层；
在注浆管22注入水泥浆并填满高强度预应力管桩的外壁与桩周岩土的间隙，高强度预应力管桩因圆形钢板已将管底焊接封口，注入的水泥浆不会进入高强预应力管桩21的空心内，拔出注浆管22，即成桩。
权利要求
1.一种旋压凿岩植入桩底后注衆的嵌岩预应力管桩,其特征在于,包括连接有螺旋钻杆(6)的上部旋转动力头(2),该螺旋钻杆呈管状,该螺旋钻杆又穿过下部旋转动力头(3),并且依次与潜孔锤(4)及合金嵌岩钻头(5)连接；该潜孔锤外周设有锤套(8)，该锤套与所述钢管(I)内壁设有空隙(11);所述下部旋转动力头的底部设有管接头(7)，该管接头与所述钢管上端套接；所述管桩桩孔内植入圆形钢板，该圆形钢板与高度强预应力管桩(21)焊接一体。
2.根据权利要求1所述旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩，其特征在于，所述下部旋转动力头(3)设有出土口(9)。
3.根据权利要求1所述旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩，其特征在于，所述管状的螺旋钻杆出)的管孔中设有高压空气管，该高压空气管与所述潜孔锤(4)相通。
4.根据权利要求1所述旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩，其特征在于，所述高强度预应力管桩(21)的外壁与所述钢管(I)具有间隙，该间隙为40 50毫米。
5.根据权利要求1所述旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩，其特征在于，所述管桩桩孔内埋入注浆管(22)至孔底。
6.一种旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩的成桩步骤是，包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头，该螺旋钻杆又穿过下部旋转动力头，并且依次与潜孔锤及合金嵌岩钻头连接；该潜孔锤外周设有锤套，该锤套与所述钢管内壁设有空隙；所述下部旋转动力头的底部设有管接头并与所述钢管上端套接，所述管桩桩孔底有圆形钢板，该圆形钢板与高度强预应力管桩连接；其成桩过程是: 第一步，桩机就位，所述钢管(I)与所述合金嵌岩钻头(5)、所述潜孔锤(4)连接，落地对准设计桩位，校正垂直； 第二步，所述钢管(I)底部锒有合金，所述下部旋转动力头(3)带动所述钢管(I)沿逆时针旋转，所述上部旋转动力头(2)连接所述螺旋钻杆(6)并带动所述潜孔锤(4)、所述合金嵌岩钻头(5)沿顺时针旋转；所述螺旋钻杆(6)管内的压缩空气管道连接所述潜孔锤(4),进行凿岩施工；所述上、下部旋转动力头带动锒有合金的钻具同心又相互反向旋转切削岩层，与所述潜孔锤快速凿岩、钻与凿的组合，达到超强嵌岩的能力，快速穿越卵石层、碎石层及嵌入设计要求与深度的岩石层；此时，土体与钻切屑的岩屑进入所述钢管(I)内，并由所述螺旋钻杆将土体与钻切的岩屑所述下部动力头的出土口排至地面； 第三步，从所述钢管(I)内拔出所述螺旋钻杆、潜孔锤和合金嵌岩钻头，至钢管的上口，所述下部旋转动力头脱离所述钢管的上口 ；所述管桩桩孔内植入圆形钢板，该圆形钢板与高强度预应力管桩(21)焊接一体，埋入注浆管(22)至孔底； 第四步，所述下部旋转动力头与所述钢管(I)的上口套接，先沿顺时针方向旋转，再沿逆时针方向旋转，使所述钢管与土的摩阻力降低，然后将该钢管拔出土层； 第五步，所述注浆管(22)注入水泥浆，并填满预应力管桩(21)的外壁与桩周岩土之间的间隙，该预应力管桩因圆形钢板已将管底焊接封口，注入的水泥浆不会进入预应力管桩的空心内；然后拔出该注浆管，即成桩。
全文摘要
一种旋压凿岩植入桩底后注浆的嵌岩预应力管桩，其特征在于，包括连接有螺旋钻杆的上部旋转动力头，该螺旋钻杆呈管状，该螺旋钻杆又穿过下部旋转动力头，并且依次与潜孔锤及合金嵌岩钻头连接；该潜孔锤外周设有锤套，该锤套与钢管内壁设有空隙；下部旋转动力头的底部设有管接头，它与钢管上端套接；管桩桩孔内植入圆形钢板，它与高度强预应力管桩焊接一体，螺旋钻杆管孔中设有高压空气管，并与潜孔锤相通，预应力管桩的外壁与钢管之间设有间隙，管桩桩孔内埋入注浆管至孔底，并注入水泥浆；本发明优点是具有较高承载力、施工效率高、可降低工程造价、施工过程中不会产生废弃泥浆对周围环境的污染，属节能减排环保技术。
文档编号E21B4/16GK103161164SQ20131011609
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者孔超, 孔清华 申请人:孔超