[发明专利]用于大口径空心桩的施工机械及其施工方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑施工机械及其施工方法，尤其是大口径基桩或顶管穿越工程的用于大口径空心桩的施工机械及其施工方法和用途。

背景技术

现有的大口径大载荷基桩的类型主要有钻孔灌注桩、预制桩等；钻孔灌注桩的成孔方法有正反循环钻孔、旋挖钻孔和螺旋钻孔、陀螺钻成孔等成孔法。上述方法分别存有成孔速度慢，护壁(尤其是液化砂土)困难的不足，而打入预制桩的桩径、桩长都很有限，且遇粉土、粉砂或卵石、风化岩等地层均沉桩困难，易把桩尖打爆或把桩身挤爆从而导致桩的载荷力很受限制。这是目前国内外市场在高承载力桩型施工中遇到的普遍问题，亟需解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于大口径空心桩的施工机械及其施工方法和用途，满足大直径、大桩长、高荷载基桩的施工。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于大口径空心桩的施工机械，包括钻孔系统、排注系统、压桩系统，所述的钻孔系统包括带有高喷射流注水装置的钻头、钻头动力装置、钻头步履钻进装置、位于钻头上部与钻头一体形成的圆筒状护壁圈；所述的压桩系统包括吊装装置、桩机移动装置、压桩装置；所述的排注系统包括高喷射流注水装置、注砼装置和排浆管；在空心桩的钻进端的内腔中固定有固定箱，固定箱的上端与吊装装置相连，固定箱的下端底盘可拆卸地固定在空心桩的钻进端的法兰上，固定箱内部固定有钻头步履钻进装置，钻头动力装置位于固定箱的下端底盘的外部，连接在钻头步履钻进装置上，钻头通过水接头连接在钻头动力装置上；与注砼装置连接的注砼管穿过固定箱固定在下端底盘上，排浆管穿过固定箱固定在下端底盘上，与高喷射流注水装置连接的高喷管穿过固定箱固定在水接头进口端，在水接头出口端连接有高喷喷嘴，高喷喷嘴位于钻头钻齿的中部。

所述的排注系统还包括高喷射流注浆装置，与高喷射流注浆装置连接的高喷射流注浆管穿过固定箱固定在水接头进口端，在水接头出口端连接有高喷射流注浆喷嘴，高喷射流注浆喷嘴设置在钻头护壁圈的上部。

所述的钻头为一个或多个。

所述的空心桩为护筒、钢管桩或预制管桩中的一种。

一种用于大口径空心桩的施工机械的施工方法，包括以下步骤：

a、启动装在空心桩钻进端的钻头，启动高喷射流注水装置，切割土体，钻孔造浆，使泥浆通过排浆系统排出；

b、当土层不太硬，钻进与压桩能保持同步时，同步将空心桩压入；

c、当遇到硬层或风化岩，启动步履钻进装置，先钻孔一定深度，再压桩一定深度，这样循环钻进压桩，即异步压桩；

d、钻孔达到设计深度后，高喷射流注水装置停止注水，用高喷射流注水装置向桩端土中高压喷注水泥浆，使桩端土得以加固，控制压力，扩大旋喷直径以形成扩大头；

e、提钻注砼，成桩。

本发明用于大口径空心桩的施工机械的施工方法，也可以是包括以下步骤：

a、启动装在空心桩钻进端的钻头，启动高喷射流注水装置，切割土体，钻孔造浆，使泥浆通过排浆系统排出，同时启动高喷射流注浆装置，向桩周土体中喷注水泥浆，使桩周土变成水泥土桩并与空心桩形成组合桩；

b、当土层不太硬，钻进与压桩能保持同步时，同步将空心桩压入；

c、当遇到硬层或风化岩，启动步履钻进装置，先钻孔一定深度，再压桩一定深度，这样循环钻进压桩，即异步压桩；

d、钻孔达到设计深度后，高喷射流注水装置停止注水，用高喷射流注水装置向桩端土中高压喷注水泥浆，使桩端土得以加固，控制压力，扩大旋喷直径以形成扩大头；

e、提钻注砼，成桩。

所述的步骤e为：为封住桩底口，在提钻时同时注砼，到一定深度，停止注砼，提出钻具及动力装置，放入钢筋笼，再次注砼，成桩。

所述的步骤e为：边注砼边提钻，直至达到标高，提出钻具。

还包括，成桩后再置入钢筋笼。

用于大口径空心桩的施工机械在大口径、超长、大载荷的基桩和顶管穿越工程中的应用。

本发明的有益效果是：

1、本发明的设备与工法，集钻进成孔与压桩(或顶进)于一体，使预制桩的挤土成桩变成了钻孔沉桩，这使沉桩过程中桩的侧摩阻力大大降低，而端阻力几乎成为零。由于沉桩阻力的大大降低，施工时桩身不会再因穿过硬土夹层，或为进入设计的持力层粉砂层或风化岩，而将桩头打爆，将桩身夹爆或在夹桩时因抱夹力太大而造成桩身强度的破坏；预应力管桩、钢管桩的直径就可以设计的更大，穿过的硬土层就不再成为问题。