一种可防塌孔的桩体钻进装置及施工方法与流程

本发明涉及桩基施工，尤其是一种可防塌孔的桩体钻进装置及施工方法。

背景技术：

1、成孔灌注桩施工工艺因其适用广、施工质量好、成孔速度快、低振动低噪声、环保等优点而得到广泛的应用，可用于填土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、软质岩等岩土层。按成孔方法可分为干作业法成孔灌注桩、湿作业法成孔灌注桩、全钢护筒成孔灌注桩三类。各类成孔方法均存在弊端：

2、(1)干作业法成孔虽然工序少、钻进快、工作效率高，但因为缺少泥浆护壁，在复杂的施工地质条件下容易产生塌孔。(2)湿作业法虽然具有泥浆护壁作为保护，但在富水、松散以及具有强透水性的特殊地层条件下，钻头周围侧阻力大，若此时钻头升降速度较快，钻头外侧和孔壁之间的泥浆会对桩壁形成冲刷，再加上钻头下部产生的负压作用，易造成孔壁径缩、坍塌，从而影响施工效率与成桩质量。(3)全钢护筒法虽然可以有效防止塌孔，但会增加材料和成本，同时需要占用更大的场地空间，增加了施工步序，延长施工工期。

3、另外，现有钻机在需要改变桩基截面尺寸作业时，通常采用更换伞式、锥式的扩孔钻头的方式进行，而截面尺寸变化部分周围的岩土层稳定性差，受到扰动或水的渗透浸泡时会更容易产生孔壁坍塌，变径效果不尽人意。而现在对变径部分塌孔的预防与补救措施通常有人工浇筑护壁法、混凝土回填护壁法或补桩再开挖等方法。但上述方法因在变径时就破坏了岩土层的稳定性，在实际操作时的局限性较大，同时也会影响工期和成桩质量。此外，目前已有的扩孔钻具大多只能实现等截面扩孔，无法实现变截面改变桩体尺寸的要求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可防塌孔的桩体钻进装置及施工方法，实现在桩体施工过程中能随钻头开挖对易塌孔的土层侧壁实时注浆加固，同时不切换钻头即可实现桩身截面尺寸变化。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

2、第一方面，本发明提供了一种可防塌孔的桩身钻进装置，包括：

3、钻杆装置，由内层钻杆和外层钻杆形成的双层筒形结构，所述内层钻杆底端设有第一钻头；

4、防塌孔及变径结构，具有位于所述内层钻杆和所述外层钻杆间中空部位的储浆桶和若干输浆管，所述输浆管一端与所述储浆桶连接，另一端通过增设弯管转换为水平状态且端部设有注浆管，所述输浆管和钻杆装置可伸缩，所述注浆管管身设有均匀布置的若干注浆孔且其端部设有第二钻头。

5、作为进一步的实现方式，所述注浆管包括内层注浆管和外层注浆管且两层具有相同位置的注浆孔，所述内层注浆管可旋转以实现内外两层注浆孔的错位。

6、作为进一步的实现方式，所述第二钻头为锥形三角钻头，在所述锥形三角钻头上设有喷孔。

7、作为进一步的实现方式，所述第一钻头和所述第二钻头均配置有驱动机构。

8、作为进一步的实现方式，所述储浆桶底部开设和所述输浆管数量一致的第一滑槽，所述输浆管可在所述第一滑槽中滑转以实现桩周侧土的均匀注浆加固。

9、作为进一步的实现方式，所述内层钻杆和外层钻杆均由多节筒体组成可伸缩结构，外层钻杆最底端的筒体侧壁设置第二滑槽，第二滑槽与第一滑槽对应设置。

10、作为进一步的实现方式，所述输浆管数量为四个，所述第一滑槽可供所述输浆管滑转60°。

11、作为进一步的实现方式，所述第一滑槽上方设有垫层，且其开洞大小与所述第一滑槽和所述输浆管直径一致，垫层通过开洞与输浆管顶部开口连接，垫层设于储浆桶内且与储浆桶转动连接。

12、作为进一步的实现方式，还包括控制系统，用于控制进行防塌孔及变径操作。

13、第二方面，本发明提供了根据第一方面所述可防塌孔的桩体钻进装置的施工方法，包括以下步骤：

14、钻进至软弱松散地层，操作各注浆管前第二钻头进行钻进到预定区域并开始注浆，待注浆完成后缩回注浆管并旋转注浆管至一定角度，再次钻进并注浆，待本层注浆完成后，缩回注浆管，继续向下钻进，并重复上述过程，直至桩体钻进完成；若需要变径，则操控注浆管上连通器对内层注浆管进行旋转，并改换浆液泵为高压水泵，通过喷头对横向土体进行冲击切割，完成变径，待变径过程结束后回收装置。

15、上述本发明的有益效果如下：

16、1.本发明钻机钻杆由内外双层组成，外层钻杆留有输浆管伸出和进行一定角度旋转的空位，用以保障注浆管对周边地层进行均匀注浆，防止局部塌孔。

17、2.本发明注浆管端部设置了钻头，在到达软弱松散地层时操作各注浆管前钻头进行钻进到预定区域并开始注浆，能保证对土层内部进行注浆加固，并能通过储浆桶滑槽与外部钻杆实现旋转，保证注浆加固范围更广。

18、3.本发明设置的双层注浆管，能通过地面操作使内层注浆管进行旋转让内外双层注浆孔错位，防止注浆管周测喷水减低水压，仅使水从横向喷头喷出切割土体，实现横向扩孔，并通过输浆管伸缩及钻杆的竖向移动控制变径形状和大小，以保证桩体变径效果。

技术特征：

1.一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述注浆管包括内层注浆管和外层注浆管且两层具有相同位置的注浆孔，所述内层注浆管可旋转以实现内外两层注浆孔的错位。

3.根据权利要求2所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述第二钻头为锥形三角钻头，在所述锥形三角钻头上设有喷孔。

4.根据权利要求1所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述第一钻头和所述第二钻头均配置有驱动机构。

5.根据权利要求1所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述储浆桶底部开设和所述输浆管数量一致的第一滑槽，所述输浆管可在所述第一滑槽中滑转以实现桩周侧土的均匀注浆加固。

6.根据权利要求5所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述内层钻杆和外层钻杆均由多节筒体组成可伸缩结构，外层钻杆最底端的筒体侧壁设置第二滑槽，第二滑槽与第一滑槽对应设置。

7.根据权利要求6所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述输浆管数量为四个，所述第一滑槽可供所述输浆管滑转60°。

8.根据权利要求7所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，所述第一滑槽上方设有垫层，且其开洞大小与所述第一滑槽和所述输浆管直径一致，垫层通过开洞与输浆管顶部开口连接，垫层设于储浆桶内且与储浆桶转动连接。

9.根据权利要求1所述的一种可防塌孔的桩体钻进装置，其特征在于，还包括控制系统，用于控制进行防塌孔及变径操作。

10.根据权利要求1所述可防塌孔的桩体钻进装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及桩基施工技术领域，尤其是一种可防塌孔的桩体钻进装置及施工方法，包括钻杆装置，由内层钻杆和外层钻杆形成的双层筒形结构，所述内层钻杆底端设有第一钻头；防塌孔及变径结构，具有位于所述内层钻杆和所述外层钻杆间中空部位的储浆桶和若干输浆管，所述输浆管一端与所述储浆桶连接，另一端通过增设弯管转换为水平状态且端部设有注浆管，水平段的所述输浆管可伸缩，所述注浆管管身设有均匀布置的若干注浆孔且其端部设有第二钻头；本发明能在钻进成桩的同时防止侧壁塌孔，并能在不改变钻头的情况下实现变径，提高施工效率。

技术研发人员：刁绪晗,路轶喆,韩健勇,岳庆霞,时伟,李晓楠,杨明森,陈济遥
受保护的技术使用者：济南国际机场建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15