[发明专利]一种混凝土成桩工艺及其专用钻机

说明书

技术领域

本发明涉及一种成桩工艺及专用设备，特别涉及一种混凝土成桩工艺及其专用钻机。

背景技术

现有的灌注桩有振动沉管灌注桩、泥浆护壁灌注桩、螺旋钻孔无砂砼灌注桩。

振动沉管灌注桩施工工艺为：1．启动振动锤，将桩管沉至设计深度；    2．在桩管内下放钢筋笼至设计标高；3．向桩管内投放砼料；4．拔管成桩。其缺点是当地基土层含有较厚的砂层时，振动沉管无法穿过砂层；且振动锤功率较大，并位于桩管顶部，施工时有较大的噪音，在市区内施工存在较大困难；另外振动沉管灌注桩易产生缩颈现象。

泥浆护壁灌注桩施工工艺为：1．旋挖钻机(或正反循环钻机)通过泥浆护壁钻孔至设计深度； 2．在泥浆护壁的桩孔内下放钢筋笼；3．下放水下砼灌注导管至一定深度；4．灌注水下砼。其缺点是由于采用泥浆护壁，泥浆排放量大，易造成施工场地泥浆污染；另外施工效率低，且施工费用高。

螺旋钻孔无砂砼灌注桩施工工艺：1．长螺旋钻机旋转钻进(将桩孔内的土体带出)至设计标高；2．通过桩管向钻头端注水泥浆边拔桩管；3．在水泥浆护壁的桩孔内下放钢筋笼(水泥补浆管绑扎在钢筋笼上随钢筋笼下放至设计标高)；4．向桩孔内倒入碎石；5．通过绑扎在钢筋笼上的水泥补浆管再次补浆，将桩底和桩身的杂质排出桩身。

其缺点是由于采用水泥浆护壁及水泥浆再次补浆，水泥浆排放量大，会造成水泥浆污染及施工场地挖运困难；桩头砼强度低、易破坏；施工费用高。

上述施工工艺均不适用于混凝土桩体，混凝土桩由于包含水泥、沙石等物料在长螺旋钻孔及灌装时要求较高，另外上述方案需要采取其它措施防止孔壁塌陷，但在一些成桩地形复杂或不易成桩的地下环境，上述工艺很难达到成桩的标准要求。

中国国家知识产权局，公开了公开号为CN1528988A，名称为一种灌注桩施工工艺及施工设备的发明专利，该专利的技术方案为：a、钻孔；b、向桩孔内灌满素砼； c、将制作好的钢筋笼与钢筋笼导入装置连接，吊至桩孔上；d、起动钢筋笼导入装置的振动锤，通过振动锤的激振力将钢筋笼送入素砼桩身内至设计标高；e、拔出钢筋导入装置，成桩，上述a步骤中，钻孔的方式是采用液压钻机或螺旋钻机取土成孔。

该专利采用长螺旋钻作业成孔，并借助长螺旋钻具的中心管将混凝士．高压泵入孔底，然后边压灌混凝土提升螺旋钻具，连续作业成孔成桩一次完成。其机械化作业程度高、施工速度快、成本低，边压砼边拔管直至成桩，噪音小、造价低、防止泥水污染；在地下水位较高、地基土砂层较厚时，不会出现穿不透及孔壁坍塌的问题，施工速度快、施工质量好；振动锤通过钢筋笼导入管下放钢筋笼至设计标高；施工环节少，施工效率高，长螺旋钻机在工作时，泥浆顺着螺旋叶片上升，对桩孔形成保护作用，此种工艺成孔成桩连贯完成，所形成的混凝士桩承载能力很高。

中国国家知识产权局公开了名称为—种长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工工艺及其钢筋笼振动送笼器，公开号为1361334A的发明专利，该发明的技术方案为：

1)测量放线定好桩位；2)长螺旋桩机就位，并调整好其水平度和垂直度；3)长螺旋钻具干作业成孔设计深度停钻，并将钻具滞留在孔底；4)配制并均匀搅拌好灌桩所需要的混凝土；5)将混凝土通过长螺旋钻具的中心管高压泵入孔底，保持钻具在混凝土中一定的埋深，同时以与混凝士泵入量相匹配的提升速度提拔钻具，直至设计的桩顶标高，从而形成素混凝土基桩；6)将完成了基桩工序的长螺旋钻具迅速移离基桩孔口，将桩口工作面清理干净；7)起吊导向管穿插在钢筋笼中间的振动送笼器，将其连同钢筋笼起置于基桩孔口内；8)开启振动送笼器，利用其导向管对钢筋笼下端的振动下拉力将钢筋笼送入基桩内的设计深度；9)继续开启并起拔提升振动送笼器，使其导向管与钢筋笼脱离直至完全从基桩中抽出，在导向管提升过程中也振动密实了所压灌的混凝土，从而形成最终的钢筋混凝土桩。

该工艺仍然具有一些限制：如成型的混凝土桩是直径上下一致的普通桩，不能形成直径上下不一致的异形桩，对于成桩标准要求来讲在一些地下环境较差不易成桩的地方，如果仅仅做出一根直桩，就可能承载力小达不到要求，因此，这种直桩的工艺使用范围和区域仍然具有一定的限制。

但是随着社会和经济的发展，这些不易成桩或对于成桩来讲地质条件较差的区域又迫切需要适应发展的需求进行建设。同时一些对成桩施工要求较高的条件下仅仅混凝土直桩不能满足设计要求。需要采取其他的工艺措施来满足上述两者的要求，这样势必导致施工工艺的进一步复杂化，成本提高，施工时间会大大延长。