[发明专利]一种端承型螺纹式挤土桩成桩设备及成桩施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路、公路、房建等地基处理施工领域，具体地指一种端承型螺纹式挤土桩成桩设备及成桩施工方法。

背景技术

我国广泛分布的冲积平原、河流阶地、沿海等地区，场地多被厚层～巨厚层第四系冲积物所覆盖，地层岩性多为淤泥质粘土、软粘土或松散状粉土或粉细砂层组成的软土或松软土，其分布厚度大、地层软弱，在这种地质条件下修建的铁路、公路或者房建等工程的桩基一般多为摩擦桩，桩端无法置于硬底或基岩上，由于桩周地层软弱、桩端无硬层，往往导致桩径或桩长较大，工程投资多。

目前现有桩基成桩类型可分为人工挖孔桩、预制打入桩和钻孔灌注桩三大类，其中针对上述厚层软土或松软土地层，人工挖孔桩和预制打入桩受制于地层条件、地下水发育及桩长较大等因素而无法采用；而钻孔灌注桩的成桩工艺可分为冲击钻、旋转钻、螺旋钻(长螺旋和短螺旋)等施工工艺及其成桩设备，其中冲击钻、旋转钻为均为取土钻进，钻进中桩周软弱地层易塌孔、液化或缩孔，成桩较困难且成桩质量较差，桩底沉碴难以清除彻底，同时弃土及泥渣将污染施工场地；采用螺旋钻成孔时挤土钻进，可改善桩周土的工程性质，但无法改善桩端以下地层条件，同时螺旋钻受制于机械动力，制约了成桩的深度或长度。

因此，现有的成桩设备及其施工工法难以满足深厚软土或松软土地基加固的技术要求或工程需求。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种端承型螺纹式挤土桩成桩设备及成桩施工方法，可改善桩端以下地层条件，增加桩端阻力，以减少桩长，降低工程费用。

本发明的技术方案为：一种端承型螺纹式挤土桩成桩设备，包括钻具和注浆设备，其特征在于：所述钻具包括钻杆，所述钻杆沿轴线设置有贯通的注浆通道，所述注浆通道上端与注浆设备的注浆口接通，所述注浆通道下端与钻头铰接，所述注浆通道下端被所述钻头密封；所述钻杆的杆身沿轴线设置有多个轴向贯通的注浆孔，所述注浆孔上端与注浆设备的注浆口接通，所述注浆孔下端对应连接有喷嘴。

进一步地，所述钻头呈锥形，所述钻头上端一侧通过活页与所述钻杆底部铰接，所述钻头上端对称另一侧通过门扣与所述钻杆底部可拆卸连接。

优选地，所述门扣包括连接杆、支撑块和支撑杆，所述连接杆的一端与所述钻头上端一侧焊接连接，所述支撑块设置有两个，所述支撑块固定设置在所述钻杆底部并对称设置在所述连接杆另一端两侧，所述支撑块沿与所述连接杆垂直方向设置有通孔，所述支撑杆的两端分别由两个支撑块支撑，所述连接杆另一端搁置在所述支撑杆中部。

优选地，多个所述注浆孔呈圆周等间距布置

进一步地，所述钻杆的杆身外壁设置有呈螺旋状的旋转叶片。

优选地，所述注浆通道的直径为150mm～200mm，所述注浆孔内径为8～10mm；所述喷嘴的直径与所述注浆孔内径相匹配。

一种利用上述的端承型螺纹式挤土桩成桩设备成桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、钻具钻孔至设计深度，同时按设计配比制备水泥浆；

2)、将制备完成的水泥浆沿着注浆孔输送，水泥浆从喷嘴喷出，同时反向旋转提升钻杆，形成桩底水泥砂浆端承体；

3)、待水泥砂浆端承体满足施工要求后，停止向注浆孔输送水泥浆；

4)、钻杆反向旋转向上缓慢提升,钻头在重力的作用下与钻杆底部脱离，随后混凝土采用泵送方式沿注浆通道迅速向钻杆灌入，形成桩体，直至桩顶至设计标高位置，完成桩体浇筑。

进一步地，步骤4)中，在钻头与钻杆底部脱离后，沿竖向插设若干个位于注浆通道内的钢筋笼，钢筋笼下端进入到桩底水泥砂浆端承体中，待桩体浇筑完成后，钢筋笼将桩底水泥砂浆端承体与桩体固定连接。

优选地，所述钻杆的杆身外壁设置有呈螺旋状的旋转叶片，在钻杆反向旋转向上缓慢提升时，形成螺纹式桩体。

采用本发明的成桩设备及成桩施工方法形成的桩体，可在桩体底部通过喷射水泥浆使桩体底部形成“硬底”，增大了桩体底部阻力和承载能力，有效的控制了桩体底部的刺入；同时由于成桩后桩体截面是螺纹形状，桩体螺纹与桩侧土螺纹紧密咬合，可明显提高桩周摩阻力，因此单桩竖向承载力有显著提高，可有效地缩短设计桩长，降低工程造价。另外成桩与桩身注浆同步完成可明显缩短施工工期，提高了施工工效；同时在成桩过程中桩侧土体受到挤压、加密作用，可改善桩周土体的性能，有利于桩基的长期作用，也从根本上避免了弃渣外运，场地泥浆污染和处理，做到了文明施工。

附图说明

图1为本发明的成桩设备结构示意图；